探討新型抗晃電應(yīng)用技術(shù)在煤化工生產(chǎn)中的運用

張宇

（陜煤集團榆林化學(xué)有限責(zé)任公司，陜西 榆林 719000）

0 引言

在經(jīng)濟的多角度引領(lǐng)下，煤化工企業(yè)迅速發(fā)展，再加上電力需求上漲，企業(yè)數(shù)量逐年增加?，F(xiàn)階段，煤化工產(chǎn)業(yè)無疑是新興的重點產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟中地位特殊。想要保證煤化工產(chǎn)業(yè)健康、長期發(fā)展，就要采取適當(dāng)?shù)目够坞娂夹g(shù)，借此來提高生產(chǎn)穩(wěn)定性?，F(xiàn)實表明，晃電會導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，影響煤化工企業(yè)連續(xù)生產(chǎn)，不僅降低生產(chǎn)質(zhì)量，經(jīng)濟損失也較為嚴重?；诖?，對抗晃電技術(shù)的應(yīng)用具有一定前瞻性，是煤化生產(chǎn)穩(wěn)定性的長久保證，同時也是提高企業(yè)效益的法寶。

1 造成晃電的因素分析

1.1 自然因素

形成晃電的原因較多，其中自然因素占據(jù)主導(dǎo)。晃電極易出現(xiàn)在夏天、冬天，主要是因為夏天天氣多變，雷電和大風(fēng)多發(fā)，而冬天溫差大，大霧和大雪交替出現(xiàn)，這些特殊天氣，都會增加晃電的可能性。除了天氣影響外，空氣污染嚴重時，“污閃”將會直接演變成晃電。研究發(fā)現(xiàn)，在眾多的自然因素中，雷電和“污閃”最具影響力，會導(dǎo)致供電電壓暫停，這將嚴重影響生產(chǎn)效率。

1.2 設(shè)備因素

除了自然因素外，設(shè)備因素同樣關(guān)鍵。結(jié)合實際經(jīng)驗可知，動力設(shè)備連接開關(guān)、執(zhí)行器等，如果服役時間較長，并且在服役期間，設(shè)備始終沒有更新，就會讓電動閥門性能降低，開關(guān)出現(xiàn)絕緣老化，電動設(shè)備也會減緩效率，這種情況，會讓運行狀況偏離正常，運轉(zhuǎn)中時常失靈，晃電的頻率也會因此變相增加。結(jié)合實際生產(chǎn)經(jīng)驗可知，瞬間晃電影響較大，可以加劇供電網(wǎng)的壓力，讓供電系統(tǒng)面臨癱瘓。

1.3 電網(wǎng)負荷因素

現(xiàn)階段，用電需求日益遞增，在這樣的背景下，加重了電網(wǎng)負荷。現(xiàn)實應(yīng)用中，重載設(shè)備突然起動作用顯著，會給電網(wǎng)運行制造麻煩，帶來較大的威脅，最終讓電網(wǎng)因過載而誘發(fā)故障。

1.4 人為因素

人為因素同樣關(guān)鍵，電力的不合理使用會損害設(shè)備壽命，同時調(diào)動、維護不當(dāng)?shù)?，也會擴大事故影響?；坞姮F(xiàn)象出現(xiàn)，和人員的操作存在關(guān)系，在現(xiàn)實工作中，失誤會引起過電壓形成，或者是出現(xiàn)欠電壓，相應(yīng)的保護動作就會發(fā)揮作用，這些調(diào)節(jié)保護能夠促使供電電壓瞬時下降，這種強烈反差，會給生產(chǎn)造成影響，損害設(shè)備的性能和壽命。

2 電力拖動系統(tǒng)要求

在經(jīng)濟優(yōu)質(zhì)發(fā)展背景下，煤化工業(yè)迎來了新契機，現(xiàn)已進入深入發(fā)展階段，在現(xiàn)實生產(chǎn)中，煤氣化技術(shù)運用廣泛，取得了一定成效。而煤氣化技術(shù)的關(guān)鍵在于氣化爐，為了達到理想生產(chǎn)目標(biāo)，安全連續(xù)穩(wěn)定運行是基礎(chǔ)保障，極為重要，現(xiàn)實中，生產(chǎn)的順利推進需要由高壓液氧泵來帶動，需要將液氧連續(xù)輸入，確保氧煤比穩(wěn)定。結(jié)合現(xiàn)狀來看，在化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)，高壓液氧泵功能的實現(xiàn)，主要通過變頻器來帶動，用其拖動電動機，進而實現(xiàn)生產(chǎn)全過程[1]?；诖?，高壓液氧泵想要發(fā)揮作用，對電力拖動系統(tǒng)要求較為嚴格，主要體現(xiàn)在：①連續(xù)穩(wěn)定不間斷運行。這是一項基本要求，因為一旦停止運行，氧煤比就會變化，誘發(fā)聯(lián)鎖跳車，整個生產(chǎn)系統(tǒng)將會中斷。②在實際運行中，要求電動機輸出力矩達到恒定以及平均的要求，確保實際輸出的液氧流量維持始終恒定水平。之所以會提出這樣的要求，核心原因在于當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)晃電時，系統(tǒng)的電壓波動幅度較大，電動機輸出力矩會打破之前平穩(wěn)的狀態(tài)，隨之出現(xiàn)波動，在這樣的影響下，氣化爐性能也會受到牽連，同樣會因為液氧流量問題而跳車?；诖耍鯓泳S持液氧泵變頻器性能，即使在晃電的情況下，也不會影響其安全連續(xù)運行，是非常重要的環(huán)節(jié)?，F(xiàn)實中，變頻器的耐受范圍（對電網(wǎng)電壓波動耐受）為-10%～+15%，在這樣情況下，一旦晃電情況出現(xiàn)，輕則會讓液氧流量波動加劇，嚴重時就會直接誘發(fā)變頻器跳車，影響整個氣化系統(tǒng)，讓系統(tǒng)停滯。研究發(fā)現(xiàn)，煤氣化生產(chǎn)想要穩(wěn)步推進，對電力拖動系統(tǒng)要求就要十分明確，只有這樣，才能保證生產(chǎn)穩(wěn)定性。

3 解決煤化工生產(chǎn)中電氣設(shè)備抗晃電的方法

3.1 抗晃電方案

3.1.1 防晃電交流接觸器

通過前文中對電力拖動系統(tǒng)要求的分析，可以通過增加防晃電交流接觸器來優(yōu)化系統(tǒng)的性能，提升系統(tǒng)安全性。該接觸器原理簡單，發(fā)揮作用的關(guān)鍵在于磁極異性相吸，在實際應(yīng)用中，永磁驅(qū)動機構(gòu)作用顯著，用其代替?zhèn)鹘y(tǒng)電磁鐵驅(qū)動，可以達到理想效果。因為通過簡單的驅(qū)動結(jié)構(gòu)替換，就形成了一種穩(wěn)定且安全、高效的微功耗接觸器。實踐證實，該接觸器性能優(yōu)越，將其安裝在聯(lián)動機構(gòu)，可以發(fā)揮整個接觸器的作用，在接觸器中，設(shè)置了永磁鐵，這種永磁鐵極性固定，并且長久不變，通過其和可變極性軟磁鐵作用，最終實現(xiàn)吸合與釋放[2]。通過實踐發(fā)現(xiàn)，軟磁鐵的可變極性接近理想狀態(tài)，非?？捎^，在電子模塊作用下，形成脈沖電流（正反向），這樣便可以出現(xiàn)不同的極性。在現(xiàn)實使用中，需要結(jié)合現(xiàn)場需要，將釋放電壓值科學(xué)設(shè)置，這樣做歸根結(jié)底是為了滿足斷電延時釋放的客觀要求，增強系統(tǒng)穩(wěn)定性。

JNYC-3F系列的接觸器，性能十分優(yōu)越，在防晃電方面作用顯著，操作簡便，發(fā)揮作用不需要依靠輔助電源，具有體積小、并且性能穩(wěn)定等優(yōu)勢，現(xiàn)階段，應(yīng)用范圍較廣，已經(jīng)在石化、冶金等生產(chǎn)行業(yè)大范圍推廣，發(fā)揮了積極作用，借助該接觸器，可以實現(xiàn)不同條件下的連接，能將電源電壓不穩(wěn)等棘手、特殊情況平穩(wěn)控制，有效抵御晃電風(fēng)險，實踐證明，即使瞬間失壓和斷電，也能讓系統(tǒng)保持平穩(wěn)，不受斷電干擾，切實滿足連續(xù)性生產(chǎn)的客觀要求，大大提高生產(chǎn)效率。但需要注意的是，該方法存在局限性，為了防止系統(tǒng)瞬間失壓，導(dǎo)致接觸器喪失釋放功能，無法將電壓的參數(shù)從根本改變，所以在出現(xiàn)電壓波動時，電動機轉(zhuǎn)矩下降是很難避免的，由此就會誘發(fā)介質(zhì)流量和壓力的不規(guī)律變化，為了降低影響，該方法比較適用泵類、風(fēng)機類，工藝參數(shù)不敏感的設(shè)備。

3.1.2 DC-Bank不間斷電源系統(tǒng)

通過多方論證，DC-Bank系統(tǒng)是解決電動機性能穩(wěn)定以及不間斷供電的直接、有效方法，應(yīng)用價值較高。由于此方法適用范圍廣，對硬件要求并不嚴格，可以有效解決晃電帶來的影響，因此在業(yè)界認可度較高。采用DC-Bank系統(tǒng)，即使出現(xiàn)晃電，轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩始終穩(wěn)定，不會發(fā)生太大變化，這種就可以將電動機輸出力矩變化從根本上規(guī)避，減輕系統(tǒng)電壓波動影響，保證了工藝參數(shù)穩(wěn)定，在系統(tǒng)運行中不發(fā)生任何微弱變化，有利于抗晃電目的達成，應(yīng)用水平較高。

3.2 回路增加時間繼電器

除了上述方法外，還可以追加時間繼電器，將其添加在回路中，實踐證明，該方法同樣具備抗晃電的能力。結(jié)合現(xiàn)實可知，部分關(guān)鍵電氣設(shè)備，在服役期間，短暫停運不會導(dǎo)致系統(tǒng)運行紊亂，對其性能構(gòu)成威脅，并且通過多方論證發(fā)現(xiàn)，工藝裝置連續(xù)運行這一理想狀態(tài)依舊可以保持，針對這樣的情況，建議在控制回路中，適當(dāng)、科學(xué)增設(shè)時間繼電器，借助這種方法，強化抗晃電的效果[3]。具體來說，就是利用其線圈失電后，可以繼續(xù)發(fā)揮作用和延時斷開的功能，讓節(jié)點閉合受到保護，晃電一瞬間結(jié)束后，功能還可以延續(xù)，能夠自動起動，借此來提高抗晃電能力。

3.3 馬達保護器的應(yīng)用

投入馬達保護器，可以保障晃電再起動功能?，F(xiàn)實中，部分關(guān)鍵電氣設(shè)備，在運行中呈現(xiàn)出的性能非常特殊，以電動機回路為例，在其服役期間，需要輔助馬達保護器，在馬達保護器幫助下，實現(xiàn)電路的全方位保護，研究證實，投入此功能，可將抗晃電能力大幅度增強。原理如下：如果晃電時間合理、可行，在最初設(shè)定的時間內(nèi)，那么在現(xiàn)實運行期間，馬達保護器會發(fā)揮常態(tài)化作用，結(jié)合現(xiàn)實需求，立即發(fā)出合閘命令，在此基礎(chǔ)上，將電動機重新起動，體現(xiàn)出馬達保護器的應(yīng)用價值；當(dāng)系統(tǒng)停電時間過長，一旦電壓恢復(fù)，馬達保護器同樣會作出反應(yīng)，根據(jù)現(xiàn)實所需延時時間，將合閘命令發(fā)出，需要注意的是，合閘命令是分批次、連貫發(fā)出的，保障啟動電動機的功能，通過這樣的運行機制，實現(xiàn)抗晃電能力提升。

3.4 變頻器欠壓自復(fù)位

借助變頻器將起停動作合理控制，也可以發(fā)揮抗晃電功能。在此期間，建議使用UPS供電，在其輔助下，完成對整個回路的高效控制，同時調(diào)整欠壓故障復(fù)位，將其變更為自復(fù)位，這樣一旦出現(xiàn)晃電，約2s時間內(nèi)，輸出頻率將恢復(fù)正常，保證自復(fù)位發(fā)揮作用，在跨越晃電的同時，實現(xiàn)抗晃電功能。

3.5 增加抗晃電模塊

通過前文介紹可以發(fā)現(xiàn)，抗晃電較為復(fù)雜，涉及多項內(nèi)容，除了上面提到的措施外，增加抗晃電模塊在控制回路中，也可以發(fā)揮抗晃電的作用。針對某些關(guān)鍵設(shè)備來說，在運行信號參與聯(lián)鎖的同時，電壓又較低，特別是大機組設(shè)備，像潤滑油泵等，在進行抗晃電設(shè)計時，需要借助增加抗晃電模塊的原理，確保交流接觸器發(fā)揮正當(dāng)作用，由控制回路電源供電[4]。在現(xiàn)實應(yīng)用中，當(dāng)監(jiān)測到電壓出現(xiàn)不穩(wěn)定、持續(xù)下降時，需要將系統(tǒng)切換到“晃電”模式，維持系統(tǒng)穩(wěn)定性。另外，需要注意接觸器線圈的設(shè)計，線圈應(yīng)采用超級電容，這樣可以存儲更多電能，在此基礎(chǔ)上，維持正常供電。與此同時，當(dāng)電壓恢復(fù)正常時，抗晃電模塊還可以自動切換，將目前的工作狀態(tài)切換至“交流工作”模式，確保系統(tǒng)運行順暢，狀態(tài)良好[5-6]。

4 結(jié)語

綜上所述，抗晃電應(yīng)用技術(shù)成效顯著，在煤化工領(lǐng)域應(yīng)用價值較高，結(jié)合現(xiàn)狀來看，實施抗晃電技術(shù)，可以助力企業(yè)安全生產(chǎn)，同時讓企業(yè)生產(chǎn)保持高效。隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，煤化工生產(chǎn)規(guī)模加大，在這樣的背景下，生產(chǎn)連續(xù)性逐漸加強，為了避免大規(guī)模設(shè)備跳車，從源頭減少晃電現(xiàn)象，保證生產(chǎn)系統(tǒng)連續(xù)運轉(zhuǎn)，需要對新型抗晃電技術(shù)研究投入更多的精力，結(jié)合現(xiàn)實需求，開發(fā)新技術(shù)，減少晃電不良影響，幫助煤化工生產(chǎn)創(chuàng)造更多的價值。