高壓電機跳閘原因淺析

許繼鋒，龐建中，梁敏茹

（中石油克拉瑪依石化有限責任公司，新疆克拉瑪依 834003）

0 引言

克拉瑪依石化公司大焦化車間有2臺3.3 MW的多級給水泵，為焦化切割焦炭提供動力，電機啟動采用HRVS-DN中高壓數(shù)字式軟啟動器。2015年3月，1#電機軸瓦漏油，廠家處理不好，電機已運行20多年。為節(jié)能，公司決定更換電機。更換新電機后，HRVS--DN軟啟動不能夠滿足電機啟動要求，過負荷保護動作。

1 軟啟動工作原理

高壓電機啟動，利用晶閘管（Silicon Controlled Rectifier_state，SCRs）導通角控制模式，實現(xiàn)電壓斜坡控制，使電機電壓從設定的起點逐漸增加到電源電壓，相關的啟動電流和啟動轉矩根據(jù)電機/負載條件可以優(yōu)化到最佳。HRVS—DN IP100由4個單元組成，①功率單元由3個相同的晶閘管閥組，觸發(fā)PCB（Printed circuit board，印刷電路板），觸發(fā)電源，3個電流互感器連接低壓部分；②控制模塊是軟啟動器核心，由CPU主板、觸發(fā)PCB、供電電源、可選PCB和輸入/輸出接口組成；③觸發(fā)變壓器；④電子式電壓互感器（發(fā)送）和（接收）替代了傳統(tǒng)的電壓互感器測量輸入電壓。

2 HRVS—DN啟動電流、啟動條件

HRVS—DN軟啟可以根據(jù)電機的額定電流選擇不同的啟動滿載電流，滿載電流大于電機滿負荷電流一個等級，晶閘管反向峰值電壓要求比系統(tǒng)電壓高3倍或更高，每小時啟動次數(shù)＜2次。

3 電機跳閘原因分析及處理

為能直觀地分析電機啟動的時候跳閘，需要對原來的電機及給水泵和新更換的電機參數(shù)進行分析和對比，方便找出新、舊電機之間的不同情況（表1）。

表1 給水泵和電機的參數(shù)表

2016年，更換新電機后，1#電機第一次啟動不成功，電機保護顯示過負荷跳閘，旁路切換不成功。為找出原因，從儀表專業(yè)DCS（Distributed Control System，分布式控制系統(tǒng)）進行了測試（表2）。

表2 1#給水泵2016年啟動DCS測試數(shù)據(jù)

（1）新更換的1#電機的額定電流升高17.4 A，轉速多14 r/min，根據(jù)泵的壓力與轉速有關系，流量與轉速成一次方關系：Q1/Q2=n1/n2；揚程與轉速成二次方關系：H1/H2=（n1/n2）2；電機軸功率與轉速成三次方關系：P1/P2=（n1/n2）3，所以，1#給水泵增加流量：0.95%，揚程增加2.04%，軸功率增加3.07%，新電機負荷額定電流增加4.63%，電機轉速的增加能滿足泵對電機軸功率的要求，符合電機、泵配合的原理。

HRVS—DN中高壓數(shù)字式軟啟動器，從啟動開始到切到旁路斷路器時間最小時間為15 s，旁路接觸器吸合后跳閘，顯示過載，查軟啟動器的額定電流、電機銘牌電流，核實啟動器FLC設置均無問題，復位，再啟動正常。根據(jù)設計，給水系統(tǒng)從切焦儲水罐（2308 m3，回水管線閥門 1 MP，DN100 mm）取水，通過增速機提高給水泵轉速（轉速比2.617）增壓到29 MPa，送到焦塔作為動力用。泵采取全壓啟動，泵體平衡管線平衡軸向力，流量25 t/h，羅茨流量計1臺。

（2）公司II套焦化給水系統(tǒng)有2臺給水泵，泵出口T型設計，共用1套三位閥，一路去切焦塔、一路去切焦塔儲水罐，回水管線的管徑為DN100 mm，查閱泵出口管線去切焦塔儲水罐，回水管線設計資料為DN80 mm（獨山子石化公司同樣的設備，去焦塔儲水罐管線也是DN80 mm），三位閥的出口去切焦塔儲水罐的回水管線DN100 mm與DN80 mm的流量比較，同樣的壓力下，兩者的流量比為1.56倍，說明泵去切焦塔儲水罐回水管線安裝存在問題，給水泵機啟動初始階段（0～15）s，克拉瑪依管線到額定壓力比獨山子的管線到同樣的壓力所用的時間長，對克拉瑪依來說，2#電機軟啟動器啟動到切換到旁路斷路器，電機的繼電保護不動作，新?lián)Q的1#電機軟啟動器啟動到切換到旁路斷路器，旁路開關合閘后過負荷動作。

（3）公司組織機、電、儀3個專業(yè)及生產(chǎn)車間，對1#電機跳閘進行技術攻關，各專業(yè)從各自角度進行分析，匯總到生產(chǎn)技術室，技術人員到生產(chǎn)現(xiàn)場進行了多次試驗，收集了各專業(yè)的參數(shù)，查閱了給水泵的設計技術文件，對生產(chǎn)現(xiàn)場的啟動過程的監(jiān)督與指導，前后歷時3個月。

綜合分析各方面的原因，排除了設備本身的問題，根據(jù)1#電機和HRVS-DN中高壓數(shù)字式軟啟動器參數(shù)，一次啟動不成功，二次啟動成功的特點，判斷二次啟動的時候管線還有壓力，可能是管線回水的原因，1#電機啟動，電機轉速增加，使給水泵流量增加，電機負荷增加，原來轉速情況下的電機負荷能夠滿足要求，新電機不能夠滿足要求，最終決定采取了節(jié)流去切焦儲水罐的回水閥，提高回水背壓，滿足電機供電回路切換到旁路，電機的負荷小于保護跳閘定值，保證了設備的正常運行。

4 結論

設備跳閘原因是多樣的，解決方案千差萬別，技術人員應該跳出問題以外進行分析與比較，找出真正原因。給水泵就電氣專業(yè)判斷HRVS-DN中高壓數(shù)字式軟啟動器不能夠滿足新電機的要求，當時為了安全生產(chǎn)，有關部門已經(jīng)和中高壓數(shù)字式軟啟動器生產(chǎn)廠家進行了溝通，新中高壓數(shù)字式軟啟動器商務報價是140萬元人民幣。通過技術攻關，解決了1#給水泵啟動中經(jīng)常跳閘問題，保證了設備的安全使用，節(jié)約了生產(chǎn)建設資金。