透平机增设UPS方案的制定及实施

曲祥义，张淑芹

（山东海科胜利电化有限公司，山东东营257091）

透平机增设UPS方案的制定及实施

曲祥义，张淑芹

（山东海科胜利电化有限公司，山东东营257091）

为了透平机的安全稳定运行，增设动力UPS装置专供透平机副油泵和仪表柜在电压波动和短时停电时使用，起到了良好的保护作用，保证了生产的稳定。

氯碱生产；透平机；动力UPS；保护功能

1 增设UPS方案的必要性

山东海科胜利电化有限公司为10万t/a生产规模的氯碱企业，近几年，随着用电量的急剧增大，造成线路上出现故障的不确定因素几率增多。2009年，因意外停电造成透平机故障2台次，经济损失严重。氯氢处理工段是氯碱生产过程的重要工段，透平机是其关键设备，为了防止因意外停电造成停车和透平机损坏事故，曾先后在控制柜上装设防晃电接触器、永磁式交流接触器+软启动，但使用效果不佳。

经过对透平机的安全运行和增设装置成本造价的综合评价，决定再增设1套UPS电源，专供透平机副油泵和仪表柜在停电时使用。因为透平机依靠叶轮的高速旋转压缩氯气工作，高速轴的转速可达15 000 r/min以上，低速轴的转速也达2 900 t/min左右，支承这2根轴的轴承是动压轴承，这种轴承只有注入润滑油，并在接合面处形成一层油膜才有承载能力。润滑油的作用一方面起到支承润滑作用，另一方面起到降温作用，带走高速磨擦产生的热量，一旦失去油膜，在高速磨擦下几秒钟产生的高温就会造成轴和轴承的毁坏。要保证油膜的存在，必须首要保证供油的压力、流量等方面的稳定。该类型机组装配有2套供油系统，副油泵为配有独立电动机的齿轮泵，主油泵为轴头泵，由主机输入轴提供动力，透平机组开车之前，必须先开启副油泵对机组内的各轴承、齿轮进行充分润滑，待油压、油温正常后再启动主机，主机达到额定转速后带动轴头泵工作，此时副油泵停止工作，透平机主机的润滑完全依靠轴头泵供给。当意外停电，轴头泵失电时，有了UPS电源无时差切换给副油泵供电，保护了泵为主轴和轴承不受损坏，避免了经济损失。

2 UPS方案的选择

2.1 负载核算情况

该公司有3台透平机，即有3台副油泵电动机（感性负载），每台电动机使用三相四线，交流380 V，额定功率为1.5 kW。在透平机启动前或停机时，3台电动机副油泵中的1台或2台会同时启动工作，保证透平机的油压，但不会出现3台油泵同时启动工作的情况。透平机正常工作期间，UPS供电的电动机系统都处于休眠状态。3套仪表柜，使用单相220 V AC电源，总功率为1 kW左右。除电动机系统启动期间有较大冲击功率外，UPS主要负载功率为4 kW左右。在UPS系统断电时，延时供电30 min左右。

2.2 方案选择

（1）电动机为感性设备，在其启动时，有较大的冲击电流，应考虑启动功率为额定功率的5~7倍，故在2套电动机系统同时启动时，启动功率为15~21kW。考虑3台仪表柜设备的负荷1kW，总功率为16~22kW。

（2）现行UPS产品，输出功率因数多为0.8，应考虑额定输出功率为20~27.5 kW的UPS主机产品。

（3）如果选用额定输出功率为20 kW的UPS主机产品，有非常大的风险性。原因是电动机系统实际启动的冲击功率值为额定功率的5~7倍，存在不确定性；20kW是负载需要的最低限要求，也是最高的风险选择；如果实际启动功率为额定功率7倍情况时，会造成UPS主机137.5%的过载，如果在市电中断时电机系统启动，UPS主机为了做过载保护，将转市电旁路工作，但此时市电已经中断，会造成UPS输出中断，最终不能保证电动机系统的正常启动。

（4）UPS主机虽然有短时间过载能力，但安全生产保障的设备方案和投资，不能靠最后的一点过载能力来保障。

（5）为考虑复杂恶劣的工业电力环境及工业设备的复杂性，推荐选用带有输出隔离变压器的UPS主机产品，提高长期应用的安全可靠性。

2.3 UPS系统配置

（1）UPS主机以安全可靠为保障，选用30 kVA/ 24 kVA额定输出的UPS主机产品。确定型号为DX30kW的伊顿产品，双变换在线式，采用先进的IGBT整流技术，输入功率因数达0.99，输入电流谐波小于3%，整机系统效率高达93%。

（2）蓄电池按电动机系统及仪表柜正常时考虑总功率为4 kW左右，同时考虑蓄电池的性能逐年下降，延时时间缩短，蓄电池按8 kW/30 min配置。配备风帆中密电池12V24AH的免维护铅酸蓄电池28节1组，该种电池具有维护简单、自放电极小、贫液式结构、寿命长、经济性好等特点。

2.4 安装条件

（1）要求UPS使用房间有良好通风换气，无腐蚀性空气、低灰尘环境，房间最佳温度20~25℃，保证UPS主机及蓄电池的性能最优。

（2）经综合考虑，UPS放置于仪表柜室，房间内拆除暖气、水管，窗子安装窗帘，减少夏天强光直射导致的温度升高，配备空调防止房间温度过高造成UPS运行不稳定。

3 运行效果

安装调试完成后，模拟市电失电和人为造成市电失电，UPS均能正确工作，达到了预期的目标。

给氯气透平机机组辅助油泵增设UPS应急电源，在目前同行业中使用的较少，虽然增设UPS增加了不少的费用，但对于机组运行过程中市电电压突变起到了良好的保护效果。

UPS program development and implementation of turbine

QU Xiang-yi,ZHANG Shu-qin
(Shandong Haike Shengli Electric industry Co.,Ltd.,Dongying 257091,China)

For safety and stability of turbine operation,power UPS devices were added to use for turbine vice pumps and instrument cabinet at voltage fluctuations and short-term power failure,played a good protection to ensure the stability of production.

chlor-alkali production;turbine;power UPS;protection

TQ114.26

B

1009－1785(2011)01-0030-02

2010-08-18