外電波動(dòng)對(duì)燃驅(qū)壓縮機(jī)組影響分析

錢(qián)想軍

摘要：長(zhǎng)輸天然氣管道需要使用壓縮機(jī)組為天然氣增壓。本文對(duì)西氣東輸燃驅(qū)型壓縮機(jī)組由電壓波動(dòng)造成的停機(jī)進(jìn)行了分析和研究，提出了解決方案，并對(duì)方案進(jìn)行了試點(diǎn)實(shí)施，取得了良好的效果，提高了燃驅(qū)壓縮機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：西氣東輸;壓縮機(jī)組;電壓波動(dòng)

1引言

分布在新疆、甘肅地區(qū)的管道，多處于西部電網(wǎng)相對(duì)薄弱地區(qū)，部分輸油氣站場(chǎng)供電線路較長(zhǎng)，自然環(huán)境惡劣致使各輸油氣站場(chǎng)電能質(zhì)量較差，對(duì)壓縮機(jī)連續(xù)生產(chǎn)造成很大的影響。

根據(jù)對(duì)部分站場(chǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，電源側(cè)電壓波動(dòng)時(shí)間大部分在5s內(nèi)，電壓波動(dòng)范圍在20%-90%Ue之間，圖1為其中一次電壓波動(dòng)的波形圖。

下面就電網(wǎng)波動(dòng)對(duì)不同類(lèi)型的燃驅(qū)壓縮機(jī)組的影響進(jìn)行分析并提出了解決方案。

2電壓波動(dòng)燃驅(qū)壓縮機(jī)組的影響

2.1電壓波動(dòng)對(duì)GE燃驅(qū)機(jī)組的影響

某公司所轄西一線、西二線、西三線共有17座壓氣站采用的GE燃驅(qū)壓縮機(jī)組共計(jì)56臺(tái)。自投產(chǎn)以來(lái)多次出現(xiàn)因外電網(wǎng)電壓波動(dòng)造成燃驅(qū)壓縮機(jī)組輔助設(shè)備故障而引起設(shè)備停機(jī)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)2016年1～10月份共發(fā)生電網(wǎng)波動(dòng)造成的燃驅(qū)機(jī)組停機(jī)共計(jì)14次，嚴(yán)重影響了壓縮機(jī)組的正常運(yùn)行和生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定性。

當(dāng)供電系統(tǒng)中出現(xiàn)電壓波動(dòng)時(shí)，壓縮機(jī)組輔助電氣設(shè)備GG箱體通風(fēng)電機(jī)、礦物油冷卻器電機(jī)和站場(chǎng)空壓機(jī)組保護(hù)停機(jī)，引起對(duì)應(yīng)工藝參數(shù)變化，導(dǎo)致壓縮機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)。電壓引起上述輔助電機(jī)停運(yùn)的主要原因有以下兩點(diǎn)：

（1）GE燃驅(qū)壓縮機(jī)組輔助電機(jī)控制回路采用的是接觸器控制，當(dāng)外電網(wǎng)電壓降到一定值時(shí)，控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的接觸器線圈就會(huì)自動(dòng)釋放，斷開(kāi)電機(jī)一次主回路電源，造成電機(jī)主回路斷電停運(yùn)。由于控制回路設(shè)計(jì)有故障自保持功能，電壓恢復(fù)后，必須手動(dòng)復(fù)位才能再次啟動(dòng)電機(jī)。

（2）箱體通風(fēng)電機(jī)和油冷器電機(jī)是由變頻器驅(qū)動(dòng)，變頻器在未啟用電壓穿越功能時(shí)，當(dāng)電壓波動(dòng)時(shí)，變頻器自動(dòng)判斷為系統(tǒng)電源故障或直流母線欠壓故障，變頻器將啟動(dòng)本身自動(dòng)保護(hù)跳機(jī)，造成電機(jī)停運(yùn)。

2.2電壓波動(dòng)西門(mén)子燃驅(qū)機(jī)組的影響

某公司所轄西一線、西二線、西三線共有12座壓氣站采用的西門(mén)子燃驅(qū)壓縮機(jī)組共計(jì)29臺(tái)。西門(mén)子燃驅(qū)壓縮機(jī)組沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)由于電壓波動(dòng)造成的壓縮機(jī)組停機(jī)的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)比GE和西門(mén)子箱體通風(fēng)電機(jī)控制回路可以發(fā)現(xiàn)，西門(mén)子所采用的控制回路比較簡(jiǎn)單，而且未采用變頻器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，當(dāng)發(fā)生短時(shí)電壓波動(dòng)時(shí)電壓恢復(fù)后，無(wú)需手動(dòng)復(fù)位，電機(jī)便可以啟動(dòng)，所以短時(shí)電壓波動(dòng)對(duì)其運(yùn)行無(wú)影響。

2.3針對(duì)GE燃驅(qū)機(jī)組電壓波動(dòng)停機(jī)的解決方案

針對(duì)電壓波動(dòng)時(shí)造成電機(jī)控制接觸器自動(dòng)釋放的問(wèn)題，采用不間斷電源代替上述相關(guān)電機(jī)控制電源，保證接觸器線圈在電壓波動(dòng)時(shí)不會(huì)釋放。同時(shí)，增加一套0.4kV母線電壓監(jiān)控裝置，當(dāng)母線電壓低于75%時(shí)，啟動(dòng)時(shí)間繼電器，如母線電壓波動(dòng)在設(shè)定時(shí)間內(nèi)恢復(fù)，電機(jī)控制接觸器將不會(huì)釋放，電機(jī)運(yùn)行不受影響;如母線電壓波動(dòng)時(shí)長(zhǎng)超過(guò)設(shè)定時(shí)間，監(jiān)控裝置將切斷上述電機(jī)的控制電源，電機(jī)控制接觸器自動(dòng)釋放斷開(kāi)電源，保證電機(jī)的正常停機(jī)，防止長(zhǎng)時(shí)間斷電后，突然來(lái)電造成電機(jī)無(wú)控制自啟動(dòng)，造成人員及設(shè)備的損害，0.4kV母線電壓監(jiān)控裝置原理圖如圖2所示。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，空壓機(jī)、箱體通風(fēng)電機(jī)、油霧分離器、油冷風(fēng)機(jī)電機(jī)在燃驅(qū)機(jī)組正常運(yùn)行期間，電機(jī)負(fù)荷均保持在60%-70%額定負(fù)荷期間。根據(jù)Pe=Ue*Ie可知，在現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)輸出軸功率不變情況，動(dòng)力電源電壓下降到70%Ue之前，電機(jī)運(yùn)行電流不會(huì)超過(guò)其而額定電流（Ie）。因此，在保證其安全裕度情況下，將0.4kV母線電壓監(jiān)控裝置母線電壓檢測(cè)繼電器（kV）設(shè)定為75%Ue。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，將0.4kV母線電壓監(jiān)控裝置時(shí)間繼電器整定值設(shè)為5s，可以滿足躲避外電波動(dòng)對(duì)電機(jī)連續(xù)運(yùn)行影響。

由于空壓機(jī)組采用交流接觸器和現(xiàn)場(chǎng)PLC控制，熱繼電進(jìn)行電機(jī)過(guò)負(fù)荷保護(hù)控制方式。當(dāng)采用不間斷電源代替交流接觸器線圈的控制電源后，在外電網(wǎng)出現(xiàn)電壓波動(dòng)時(shí)電機(jī)控制接觸器線圈不會(huì)自動(dòng)釋放，完全可以避免電機(jī)自動(dòng)保護(hù)停機(jī)。當(dāng)出現(xiàn)電壓波動(dòng)低于75%Ue時(shí)，電機(jī)將會(huì)出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷現(xiàn)象，而電機(jī)采用的過(guò)負(fù)荷保護(hù)元器件--熱繼電器，其特性是過(guò)負(fù)荷倍數(shù)越小，允許運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng);反之過(guò)負(fù)荷倍數(shù)越大，允許運(yùn)行時(shí)間越短。根據(jù)熱繼電器制造標(biāo)準(zhǔn)，在1.05倍動(dòng)作時(shí)間大于2小時(shí)，1.2倍動(dòng)作時(shí)間大于20分鐘，1.5倍動(dòng)作時(shí)間小于30分鐘，6倍動(dòng)作時(shí)間大于5秒。因此在電壓波動(dòng)低于75%Ue時(shí)，上述0.4kV母線電壓監(jiān)控裝置時(shí)間整定值可以保證電機(jī)在電壓壓波動(dòng)時(shí)過(guò)負(fù)荷保護(hù)元件熱繼電器不會(huì)動(dòng)作。

由于箱體通風(fēng)電機(jī)采用ABBACS800變頻器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，需要啟用變頻器自帶的電網(wǎng)瞬時(shí)掉電保持運(yùn)行功能。如果電網(wǎng)電壓瞬間丟失或波動(dòng)時(shí)，只要主回路接觸器保持閉合狀態(tài)，變頻器在電源恢復(fù)后，電機(jī)可立即投入運(yùn)行。采用不間斷電源替代接觸線圈交流電源后，當(dāng)電源波動(dòng)時(shí)接觸器將不會(huì)斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)變頻器主電源保持連續(xù)供電。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，GE機(jī)組在運(yùn)行時(shí)箱體通風(fēng)壓差為0.25KPa以上，在箱體通風(fēng)電機(jī)停運(yùn)后，箱體壓差在7-8秒，降到0.15KPa以下。根據(jù)設(shè)備參數(shù)手冊(cè)及現(xiàn)場(chǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可將變頻器控制參數(shù)21.01STARTFUNCTION項(xiàng)設(shè)置為AUTO，保持變頻器出廠設(shè)置時(shí)間5秒，就可以實(shí)現(xiàn)其電機(jī)在外電網(wǎng)波動(dòng)時(shí)能跟蹤自啟動(dòng)，保持電機(jī)連續(xù)運(yùn)行需求。

礦物油冷卻器電機(jī)采用的WEGCFW-11變頻器，需要啟用變頻器低電壓穿越功能。將變頻器內(nèi)部參數(shù)電壓斜坡控制參數(shù)（P331）和死時(shí)間控制參數(shù)（P332）進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)電源電壓低于欠電壓（65%Ue）跳閘門(mén)限值時(shí)，變頻器IGBT逆變模塊被禁用（電機(jī)上無(wú)電壓脈沖），變頻器不會(huì)欠電壓動(dòng)作跳閘，直到電源電壓恢復(fù)。如電源電壓恢復(fù)的時(shí)間超過(guò)P332設(shè)定時(shí)間，變頻器將由E02保護(hù)動(dòng)作跳閘;如電源電源能在P332設(shè)定時(shí)間內(nèi)恢復(fù)，變頻器將以電壓斜坡線方式自動(dòng)啟動(dòng)電機(jī)，保持電機(jī)連續(xù)運(yùn)行。根據(jù)設(shè)備參數(shù)手冊(cè)及電能質(zhì)量現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可將變頻器內(nèi)部電壓斜坡控制參數(shù)P331設(shè)定為2s，死時(shí)間參數(shù)P332設(shè)定為2.5s，保證所驅(qū)動(dòng)電機(jī)在5S內(nèi)自行啟動(dòng)。

3結(jié)語(yǔ)

目前國(guó)內(nèi)外都出現(xiàn)了一些針對(duì)電網(wǎng)波動(dòng)治理的新技術(shù)，如智能快速切換系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）等，進(jìn)行電能質(zhì)量治理和電源切換，相關(guān)公司可從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益方面進(jìn)行研究和論證，從根本上解決電網(wǎng)波動(dòng)造成的壓縮機(jī)組停機(jī)問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

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