天然氣凈化廠機(jī)泵晃電分組合理再啟動

1.目的

天然氣凈化廠（以下簡稱凈化廠）脫硫工藝主體裝置和配套輔助裝置使用的機(jī)泵設(shè)備眾多，其中貧液循環(huán)泵設(shè)備功率較大，屬于工藝流程的關(guān)鍵設(shè)備，參與凈化廠SIS系統(tǒng)聯(lián)鎖，對其供電可靠性和穩(wěn)定性要求較高。凈化廠電力系統(tǒng)受雷電、電網(wǎng)故障等的影響，不可避免地存在著電壓暫降和短時(shí)中斷等晃電現(xiàn)象。為了確保凈化廠生產(chǎn)裝置的連續(xù)運(yùn)行，對關(guān)鍵機(jī)泵設(shè)置了晃電再啟動功能，但大量機(jī)泵同時(shí)再啟動，需要的啟動電流較大，有可能造成電力系統(tǒng)電壓急劇降低，甚至導(dǎo)致變電站總開關(guān)過流保護(hù)動作而跳閘，進(jìn)而造成全廠停電停產(chǎn)。因此有必要明確限制機(jī)泵設(shè)備再啟動的最大允許容量，并以此指導(dǎo)凈化廠合理分配機(jī)泵再啟動的數(shù)量及批次。

2.方法

機(jī)泵允許再啟動容量主要控制指標(biāo)為系統(tǒng)母線電壓水平，其與電網(wǎng)短路容量、電動機(jī)等效啟動容量和已接負(fù)載密切相關(guān)。因此研究機(jī)泵允許再啟動容量，需要對機(jī)泵再啟動時(shí)母線壓降進(jìn)行分析。

通過建立電路模型，發(fā)現(xiàn)母線電壓暫降可以采用電源側(cè)等效阻抗和負(fù)載側(cè)等效阻抗串聯(lián)電路來進(jìn)行分析。因此通過控制凈化廠變電站配電母線電壓水平，采用串聯(lián)阻抗分壓原理可以反算負(fù)載側(cè)等效阻抗參數(shù)，進(jìn)而計(jì)算凈化廠機(jī)泵允許再啟動容量和參與再啟動機(jī)泵的總設(shè)備功率。電動機(jī)自啟動時(shí)母線電壓計(jì)算公式如下：

式中SM表示成組自啟動機(jī)泵等效容量標(biāo)幺值；U0表示母線空載電壓標(biāo)幺值，取1.05；Um表示電機(jī)自啟動時(shí)母線電壓標(biāo)幺值；X表示電源側(cè)阻抗標(biāo)幺值（含變壓器）；SL表示母線已有負(fù)荷標(biāo)幺值；K表示電動機(jī)組等效自啟動電流倍數(shù)。

某凈化廠機(jī)泵啟動時(shí)允許母線電壓暫降百分?jǐn)?shù)為85%，晃電結(jié)束后機(jī)泵再啟動時(shí)母線負(fù)荷約0.8 MVA，機(jī)泵再啟動電流倍數(shù)按5倍考慮，為了簡化電路模型，等效阻抗參數(shù)推薦采用標(biāo)幺值法，基準(zhǔn)容量取變壓器額定容量，基準(zhǔn)電壓取母線平均電壓，經(jīng)計(jì)算允許成組再啟動電機(jī)總功率如表1所示。

表1 某凈化廠成組機(jī)泵再啟動允許容量計(jì)算數(shù)據(jù)表

3.效果

某凈化廠根據(jù)確定機(jī)泵允許再啟動的最大容量，明確了關(guān)鍵機(jī)泵再啟動的數(shù)量以及批次，結(jié)果如表2所示。

表2 某凈化廠允許再啟動機(jī)泵相關(guān)數(shù)據(jù)表

較之于以往根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行再啟動負(fù)荷估算，基于該項(xiàng)研究獲得的凈化廠電力系統(tǒng)允許再啟動機(jī)泵容量，合理分配機(jī)泵再啟動的數(shù)量及批次，實(shí)現(xiàn)了凈化廠關(guān)鍵機(jī)泵再啟動數(shù)量的摸索探底。該項(xiàng)研究成果可以有效控制多臺電機(jī)同時(shí)再啟動沖擊電流，極大地緩解了凈化廠電力系統(tǒng)母線電壓的波動，避免了凈化廠電力系統(tǒng)發(fā)生總開關(guān)過流跳閘事故，提高了晃電結(jié)束后凈化廠恢復(fù)生產(chǎn)的速度；同時(shí)凈化廠部分機(jī)泵設(shè)備的合理再啟動，還可以降低操作運(yùn)行人員40%的勞動強(qiáng)度、降低50%的誤操作風(fēng)險(xiǎn)、降低50%的安全事故發(fā)生率。