化肥裝置事故負荷分批自啟動失敗原因分析

陶小永，蔣 祥

（中海石油化學股份有限公司，海南東方 572600）

1 概述

我廠化肥二期裝置合成變電所低壓事故段為一類重要負荷供電，母線配置有兩個電源：正常市電源（1A1斷路器）和一臺容量為1 800kVA柴油發(fā)電機供電。正常時事故段負荷由市電供電，當外電網全部失電情況下，自動啟動事故柴油發(fā)電機，待10s內發(fā)電機建立電壓，具備帶負載能力后，事故母線上具備條件的壓縮機輔油泵、鍋爐給水泵及快鍋風機等重要設備將分批自啟動。

利用本次裝置停車檢修時間，電儀部對合成、尿素事故段負荷分批自啟動進行模擬測試，目的是為了檢驗柴油發(fā)電機自啟動功能、事故段運行電動機分批自啟測試以及發(fā)電機帶負荷能力。確保在主電網失電的情況下，生產裝置能夠安全停車。

2 分批自啟測試過程

首先測試前提是確認具備自啟條件的運行電機數量及范圍，與工藝主控人員溝通過程細節(jié)，按方案準備及步驟，有計劃地進行實施。具體過程如圖1所示。

圖1 合成低壓變電所系統圖

1） 檢查合成低壓母聯柜“43-2”開關至自動位置。

2） 分閘合成1#變壓器斷路器，低壓進線1A失電跳閘。

3） 低壓母聯備自投動作，母聯柜斷路器1AB合閘。

4） 將母聯柜“43-2”開關打至手動位置。

5） 分閘合成低壓母聯斷路器1AB斷路器。

此時低壓A段母線失電，1A1斷路器失壓跳閘，同時事故段失電，ABB REF542# 綜保ATS檢測低壓A段失壓3s后自動啟動柴油發(fā)電機，10s內建立電壓并具備帶載能力，同時控制盤發(fā)出合閘1G（發(fā)電機斷路器）指令，待1G斷路器合閘成功后，事故段電機負荷開始延時分批自啟動。

每臺電機柜專人記錄啟動過程，通過查看主控DCS起停時間記錄，啟動時間和順序基本與電氣設定的時間吻合，從而實現第一批為所有壓縮機組的輔油泵，第二批為冷凝液泵及尿素水處理系統，第三批合成鍋爐給水系統（兩開一備用）自啟動后，快鍋風機作為第四批自啟設備（電機啟動時間88T4設定為6s）需要馬上啟動，繼續(xù)為鍋爐送風冷卻降溫。自啟動時間配合表見表1。

表1 電機自動啟動時間配合表

3 快鍋風機自啟失敗原因

3.1 風機啟動控制原理介紹

合成裝置快鍋風機是中壓快裝鍋爐送風設備，調節(jié)方式為入口氣動風門擋板，手動操作。風機是單入口的，驅動端由一臺軸功率160kW，轉速為1 480r/min低壓電機直接啟動運行。

電動機保護采用三菱EMC綜保，型號為：EMC AA-2A，其控制回路設計主要由UPS（X0-Y0）不間斷電源供電，另外88T3和88T4時間繼電器由正常市電供電，依靠88T4得電延時閉合來實現分批自啟動。圖中A點（E11-E31）為DCS啟動允許條件，當工藝滿足條件時A點處閉合狀態(tài)，現場操作柱將SA選擇開關轉換至H位置就地啟動，主接觸器88吸合，其自保持觸點88（E11-E31）閉合，快鍋電機可運行。當需要停機時，工藝將H選擇開關打至“0”位電機停止運行。具體控制原理見圖2，元器件名稱見表2。

圖2 控制原理圖

3.2 風機自啟失敗原因分析

按照自動啟測試步驟，當1G斷路器自動合閘后，快鍋風機未能在第四批自啟動，但測試前還正常運行。查看電機控制原理圖，測量E11-E31之間電壓為219.5V，斷電測得A點電阻無窮，回路不通，判斷自啟失敗的原因為允許啟動條件不具備。

經過查找確認A點由電儀交接柜AR47與AR103小繼電器常開觸點串聯組成，兩繼電器線圈由快鍋HIMA系統PLC控制輸出。從下面PLC邏輯圖可以看出，由XS2829C（儀表控制位號）控制輸出AR47繼電器，分別由四個條件觸發(fā)。其中UL2829A由電氣運行狀態(tài)信號取反后作為輸入，此時沒有運行為0，經過取反后為1。UA2829B為電氣MCCB空開常開觸點，基于安全運行考慮，必須先合上開關才允許啟動，此時也為1，另外UL2829B 為操作柱選擇開關控制的KA繼電器，取的常閉點，打至就地位置時條件滿足為1，邏輯圖見圖3。

圖3 快鍋風機啟動允許邏輯圖

FZL 2810（儀表控制位號）由現場風機出口風門擋板信號輸入，控制AR103繼電器輸出，發(fā)現FZL2810風門擋板邏輯線條為紅色線條，條件不具備為0，至此AR47與AR103繼電器線圈未能吸合的原因為風機風門擋板未關閉。快鍋風機點檢表見表3。

表3 快鍋風機點檢表

由于風機功率大且直接啟動，為了避免啟動時帶負載啟動，工藝啟動風機前需要手動關閉風門擋板，啟動正常后再手動將擋板打開。因此在遇到外電網發(fā)生晃電或故障失電的情況下，由于風門擋板不能自動關閉功能，即啟動允許條件不具備，這樣就導致了風機的自啟動失敗。

4 測試過程總結

本次分批自起動測試比較順利，順序基本是按照工藝和電氣設計的要求來完成的，同時也存在了些問題，需要進一步改進。

1）快鍋風機控制回路設計由UPS供電，那么T3時間繼電器在回路中起”防晃電”作用就多余了，如果取消該繼電器，可以避免繼電器損壞因素導致風機停車。

2）快鍋風機控制回路沒有防晃電功能，如果遇系統晃電，低壓備自投動作，T4時間繼電器立即釋放，斷開回路，那么風機會因電網晃電而停機。

3）另外在遇到外電網發(fā)生晃電或故障失電的情況下，由于快鍋風機風門擋板不能自動關閉，導致電機無法實現分批自啟動?？梢酝ㄟ^變頻器控制調節(jié)風機轉速、風量的方法來代替目前氣動調節(jié)風機入口擋板的方式。但要考慮更換變頻電機、變頻器安裝及控制方面的問題，取消風門擋板作為啟動運行信號，另外一系列聯鎖信號都要修改、變更，這些問題都有待于逐一解決。