甲醇煤气压缩机电气系统的改造

甲醇煤气压缩机电气系统的改造甲醇煤气压缩机电气系统的改造 本文对甲醇项目的煤气压缩风机启动时间长 变压器过流 低电压报警等电气系统改造进行原因分析 通过对煤气压缩风 机电气系统的改造 提高了设备性能 解决了由于电机启动电 流大 启动时间长 线路故障等 造成风机无法正常启动的问 题 徐州华裕煤气有限公司焦炉煤气在甲醇投产之前 因煤气 储存量太大而采用放散处理 这样即浪费了资源又污染了环境 为提高效益 减少污染 业主要求年产 15 万吨甲醇项目必须在 短期内建成投产 在 15 万吨甲醇项目调试的过程中 焦炉煤气 压缩风机电机存在启动时间长 变压器过流 低电压报警等问 题 严重影响整个甲醇项目的调试及运行 因此 需要对造成 设备无法正常运行等原因进行电气系统的改造 系统供电及设备状态分析系统供电及设备状态分析 徐州华裕煤气有限公司供电采用杆塔外线输送 电压等级 为 35kv 距离焦化厂有 40 余公里 架空线选用 jl lb20a 120 30 型铝包钢芯铝绞线 主变压器选用 s11 6300 35 额定电 压 35kv 额定电流 103 9a 低压侧额定电压 10kv 额定电流 363 74a 馈出部分设备包括一台煤气压缩风机 容量 4500kw 额定电压 10kv 额定电流 288 8a 一台动力变压器 容量 1250kva 额定电压 10kv 额定电流 72 17a 2 1 目前焦化厂设备运行情况如下 变压器额定电流 103 9a 线路电阻 r l s r 0 028 电阻率 40000 导线的长度 120 导线截面 积 9 33 欧姆 煤气压缩机电动机的启动电流一般取额定电流的 4 6 倍 启动电流 i 288 8 6 1732a 1250kva 变压器额定电流 72 17a 实际电流为变压器额 定电流的 80 变压器运行电流 i 72 17 0 8 57 736a 根据变压器特性计算出煤气压塑机启动时 35kv 变压器 高压侧电流为 i 高 i 电机 i 变压器 变比 1732 57 736 3 5 511 35a 根据线路压降公式得出电压降 u ir 511 35 9 33 4770 89v 由此可见线路压降大于 gb t 12325 2008 规定 2 2 保护定值的计算及整定 2 2 1 电流速断保护 电流速断保护在不同的设备或线路上有不同的整定原则 本线路变压器为 t 型连接 且变压器高压侧带熔芯保护 装置 具备重合闸功能 因此电流速断按躲过变压器低压侧最大短路 电流整定 煤气压缩机和变压器额定电流 288 8 72 17 3 5 103 1a 故 2 2 1 1 电流速断二次电流定值 idz1 j kk kjx id max nlh 6 1 103 1 20 30 9a 取值 30 9a kk 可靠系数 i d max 最大短路电流 kjx 互感器接线系数 nlh 互感器变比倍数 2 2 1 2 电流速断一次电流定值 idz1 idz1 j nlh 30 9 20 618a 2 2 1 3 时限整定 最大短路电流保护范围为变压器 灵敏度符合要求 故其 时限为 t1 0 秒 2 2 1 4 动作要求 保护调整 速断电流动作时间零秒动作于变压器 35kv 高 压断路器 2 2 2 过电流保护计算值 过电流保护按躲过最大负荷电流整定 依据 35kv 变压器 额定电流计算是 103 9a 而线路互感器额定电流是 100a 故最 大负荷电流仅能按 100a 计算 故 2 2 2 1 电流定值 idz2 j kk kjx i gh nlh kh 1 2 1 100 20 0 9 6 67a 2 2 2 2 过电流一次电流定值 idz2 idz2 j nlh 6 67 20 133 4a kk 可靠系数 kjx 互感器接线系数 i gh 最大负荷电流电流 kh 继电器返回系数 nlh 互感器变比倍数 2 2 2 3 时限整定 保护设备为变压器 设定时限与速断保护时限相配合 其时限 t2 t1 t 0 1 5 1 5 秒 2 2 2 4 动作要求 保护调整 过流延时 1 5 秒动作于变压器 35kv 高压断路 器 由以上计算得出甲醇煤气压缩机 35kv 供电线路运行电压 低于 gb t 12325 2008 规定 变压器过流保护时间延长影响变压 器正常运行或者严重损害变压器造成内部短路 对此无法满足 正常启动要求 采取线路整改或者提高架空线路电压等级等都 不是最好的方法 而且要耗费巨大资金 造成项目工期推迟 解决方法解决方法 3 1 首先了解一下变频器是如何降低启动电流 电压 变频器输出的电压和输出的频率成正比关系 频率越高输出电压 就越高电动机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的 在额定频率下 如果电压一定而只降低频率 那么磁通就过大 磁回路饱和 严重时将烧毁电机 因此 频率与电压要成比例 地改变 即在改变频率的同时也控制变频器输出电压 使电动 机的磁通保持一定 电机的转速与频率正比 频率不变 电机的转速不变 那么输 出的功率一定 电压降低 电流会上升 当频率下降时 电机 的转速下降 那么输出功率变小 自然电流会下降 从而不会 烧损电机 达到降低启动电流的目的 3 2 变频器的选用 根据高压电机的容量可以知 4500kw 10kv 其长期工作电流 280a 变频器的容量应选为 s 1 732 10000 280 4849 6kva 选用 10kv 变频器应具备移相变压器二次侧电压 1900v 功率单 元直流侧电压 2700v 每相 3 个功率单元串联 功率部分需 9 个功率单元 移相变压器共 9 个副边绕组 这样每个功率单元 输出的最高电压为 1900v 3 个功率单元串联就能够输出 5700v 正好对应于 10kv 系统的相电压 考虑到电机的功率因数 此种变频器就可以轻松驱动 4500kw 的电机 变频器的型式我们可以分析一下几种 高压变频器由高 低 高 低 高 高 高之分 高 低 高方式高压变频器是把高压电源用变压器降压后 用低 压变频器进行控制 再用升压变压器把电压升到我们使用的电 压 供给高压电机使用 一般高低高方式都用在小功率的高压 电机做变频启动用 低 高方式高压变频器是用低压变频器控制后 直接用升压变 压器把电压升到电机使用电压 低高方式也是用在小功率高压 电机做变频启动用 高 高方式高压变频器是直接用变频器多个模块串联后 直接 使用高压电源 直接输出高压 供高压电机使用 高高方式主 要用在大功率高压电机做变频启动用 3 3 系统的构成及特点 变频调速系统由工频 变频高压进线柜 隔离变压器 acs1013 w1 t0 高压变频器 高压切换柜 plc 控 制箱 电机构成 3 3 1 工频进线高压柜作为变频回路故障状态下保证电机和压缩 机运行的后备保证 正常情况下由变频进线柜向变频器供电 变频器进线高压柜必须由变频器控制其分合闸 3 3 2 隔离变压器由国内生产 变压器有 2 个次级绕组 一个为 y 接法 一个为 接法 两绕组同相间有 30 相位差 采用脉 冲隔离变压器的 acs1000 变频器已满足了 ieee519 1992 中对 电压和电流谐波的要求 3 3 3 焦炉气压缩机的正常运行直接影响甲醇生产工艺 为了能 够满足工艺要求又能解决目前供电系统现有条件存在的困难 经过与业主沟通得到了批准 对焦炉压塑机电动机进行了变频 改造 保留现有的焦炉气压缩风机电动机和 10kv 高压开关 在 现有的 10kv 开关柜旁边增加一台高压变频器 焦炉气压缩风机 电动机采用变频控制方式 一次风调节挡板仍保留 一次风控 制逻辑在 dcs 系统内设计编制 增加一次风机变频控制站 实 现了手 自动控制及无扰切换等功能 3 3 4 变频器调试的方法和步骤分析 3 3 4 1 变频器的空载通电验 将变频器的接地端子接地 将变频器的电源输入端子经过漏电保护开关接到电源上 检查变频器显示窗出厂显示是否正常 如果不正确 应复位 否则 要求退换 熟悉变频器的操作键 一般的变频器均有运行 run 停止 stop 编程 prog 数据 p 确认 datapenter 增加 up 减少 down 等 6 个键 3 3 4 2 变频器带电机空载运行 设置电机的功率 极数 要综合考虑变频器的工作电流 设定变频器的最大输出频率 基频 设置转矩特性 将变频器设置为自带的键盘操作模式 按运行键 停止键 观察电 机是否能正常地启动 停止 熟悉变频器运行发生故障时 观察过载保护的设定值 需要时可以 修改 变频器的使用人员可以按变频器的使用说明书对变频器 的电子热继电器功能进行设定 3 3 4 3 带载试运行 手动操作变频器面板的运行停止键 观察电机运行停止过程及变 频器的显示窗 看是否有异常现象 如果启动 停止电机过程中变频器出现过流保护动作 应重新设 定加速 减速时间 电机在加 减速时的加速度取决于加速转 矩 若电机转动惯量或电机负载变化 需要根据电机转动惯量和 负载合理设定加 减速时间 使变频器的频率变化率能与电机转 速变化率相协调 3 3 4 4 调试中出现的问题及处理在实际调试过程中 调试工作 基本很顺利 但由于对甲醇已有冷却水系统了解不够 也曾出现变 频器因水温过高而跳闸 后经现场观察分析 发现因循