整流装置节能降耗及故障处理

田 颖，韩 琳，郭立苏

（四平昊华化工有限公司，吉林 四平136001）

晶闸管整流装置以其稳流精度好、整流效率高、操作简便等优点得到广泛应用。整流装置在整个离子膜烧碱生产工艺中起着举足轻重的作用。为了保证高效、安全、可靠的供电，必须采用成熟可靠的控制技术，整流装置给电解槽平稳可靠供电是实现安全经济生产的关键之一。

四平昊华化工有限公司20 万t/a 离子膜烧碱项目2008 年10 月投产以来，整流设备方面出了许多问题，都已得到及时有效的解决，现将整流装置安全运行及故障原因进行分析，并提出了解决措施与大家共同探讨。

1 整流工艺参数

公司20 万t/a 离子膜烧碱项目可控硅整流装置采用的是九江整流器厂生产的8 套KHS-2×7.5 kA/565 V 整流机组，其接线方式为三相桥式同相逆并联，单柜12 脉波，两套机组组成等效48 脉波，晶闸管的冷却方式为纯水冷却。

整流机组的技术参数保护选择为整流柜二次保护设有换向过电压、操作过电压、桥臂过热、水压低、水温高等保护功能。

整流控制柜的技术特点：整流控制柜主要功能由机组稳流控制系统JM810 数控器和机组PLC 触摸屏控制系统两部组成。每套整流机组配置1 台就地控制柜与整流柜一起安装在变压器室。每台控制柜上安装1 台PLC 触摸屏实施就地监控，采集整流装置辅机系统的数据，通过PLC 触摸屏上传至后台计算机，从而实现远方控制。

JM810 数控器是一种具有全数字晶闸管稳流调节控制的系统化功能模块[1]。 内设脉冲触发功能、LCD 显示、能实现可编程辑功能、自动化参数测量、故障智能分析及网络通讯等功能，集数字化、智能化、系统化、网络化于一身。由它完成晶闸管整流控制的全部调节和控制保护功能，并允许构建完全的数化双通道热备用系统，发生故障0 秒钟自动切换。

整流变压器机组： 广西柳州特种变压器ZHSFPT-16000∕66，额定容量16 000 kVA。

直流传感器： 武汉市新华仪表电器厂生产的HLZ-B，10 kA。

直流大电流刀开关：西安恒力电器设备制造有限公司生产的HD16Ⅱ型-25 kA。

2 整理装置运行情况

该公司20 万t/a离子膜整流装置高压部分采用66 kV 两路进线，分别为整流甲线和整流乙线，整流甲线带1#、2#整流变压器，整流乙线带3#、4#整流变压器，中间设有联络，当整流甲线出现故障需要检修，联系昊华变电站合7250 断路器，再将整流所联络开关合上整流乙线可以带全部负荷，同样整流乙线也可以带全部负荷。

整流装置采用“一拖二”方式运行（1 台变压器带2 台整流柜）2 台整流柜共用一套纯水冷却器。装置投入运行至今总体运行状况良好，各项指标均达到了工艺要求，性能稳定。特别是稳流方面，可控硅整流通过有载调压开关粗调的同时， 还可以进行可控硅的细调，稳流效果非常好，达到了稳流精度的要求。操作员精心控制导通角，使功率因数达到0.92 以上，变流效率高于97%，所有数据均满足装置设计要求。

3 节能降耗措施

3.1 根据峰、谷、平电价时间合理运行整流变压器油风冷却器

2011 年该公司开展节能降耗压费活动，各工段根据自己的实际情况制定出有效的节能措施和方案，考虑整流设备的特点只能从辅助设备上节能降耗[2]，主要的辅助设备就是油风冷却器，4 台整流变各用1 套油风冷却器，每套冷却器分别由3 组风机和油泵组成，单机组冷却功率6 kW。公司执行的电价为平值0.480 1 元/kW·h、峰值0.720 2 元/kW·h、谷值0.240 1 元/kW·h，为了有效地节约电能，整流工段制定了冷却器节能具体实施方法，并规定了峰、平谷值电价时间，即7：30—11：30、17：00—21：00 为峰值电价时间；5：00—7：30、11：30—17：00、21：00—22：00 为平值电价时间；22：00—5：00 为谷值电价时间。

例如：1#整流变压器带A 槽、B 槽的运行电流均为12 kA，电压500 V 左右，1#整流变压器温度控制在55 ℃以内。

22：00—5：00 谷值将1#整流变压器3 组风机全开，整变温度降到最低大约35 ℃左右。

5：00—7：30 平值变压开2 组风机，整变温度大约上升到40 ℃左右。

7：30—11：30 峰值变压开1 组风机到11：30 整变温度会上升到55 ℃左右。

11：30—17：00 平值根据整变温度可以开2 组风机，也可以开3 组将整变温度降到40 ℃左右。

17：00—21：00 峰值开1 组分机就可以。

21：00—22：00 平值开2 组分机就能满足运行要求。

通过不断的摸索合理开启油风冷却器风机，同时配合峰、平、谷电价时间，每台整流变压器每天可以少运行1 组风机约10 h，每天节电60 kW·h，每年节电约21 900 kW·h，4 套装置共节电约87 600 kW·h，按平值电价计算，此项措施每年可节约大概42 056.76 元电费。

3.2 整流变压器油风冷却器维护节电

在2012 年入夏天气炎热时，4 台整流变压器温度持续较高，中午时，每台变压器油风冷却器3 组冷却风机全开也不能使变压器的温度降低，如果以这种状况渡夏，变压器安全运行无法保证。通过现场详细查看油风冷却器运行电流、油路系统、风机风量各相关参数，未发现异常，最后注意到油风冷却器散热片的片与片缝隙中有很多灰尘和污垢，起初组织员工用刷子清理散热片，清理结束后变压器的温度有所改善但是不明显。通过观察发现，散热片里的灰尘一部分不能完全清理干净，反而进入到缝隙里面了。

经过反复研究，决定用高压水枪清洗试试，首先关闭风机、油泵电源，接线盒做好防水措施，员工佩戴好劳动保护（绝缘靴、绝缘手套、安全帽），在保证安全距离的条件下冲洗散热片，冲洗的过程中能看到灰尘和污垢从散热片的底部不断流出， 冲洗到污水变成清水后污垢基本清洗干净， 此时散热片焕然一新， 通过这种方法清洗变压器的温度明显降低， 中午的时候每台变压器开2 组风机就能满足运行要求， 这样每台变压器就能减少一组冷却风机，一组冷却风机的功率8.5 kW，共4 组34 kW，此项措施可年节电约297 840 kW·h。

以上2 项节能降耗措施的执行已取得了一定的经济效益。

4 运行中出现的故障及分析处理

4.1 JM810 数控器记忆存储的处理

2009 年6 月16 日由于工艺原因造成A、B 槽跳闸，这2 台电解槽都是由1＃变压器供电，跳闸前A、B 槽的电流均为11.0 kA，电压491 V 左右。工艺恢复正常后报警信号解除要求送电，按照操作顺序：

（1）将变压器有载调压调到26 档；（2）送极化电流100 A；（3）A 槽合A 柜脉冲、和B 柜脉冲；（4）电流调节细调一次50 A。

A 槽电流平稳送到6.0 kA，此时有载调压开关档位在22 档。工艺要求B 槽送电，当极化电流送完，将B 槽脉冲合上后，电流直接冲到4.0 kA，导通角上限120 ℃。B 槽的电流不能调节，为避免电解槽造成损伤，要求将电流降到零，但此时B 槽电流不能操作。针对这一问题选了2 个方案，（1）在B 槽操作界面上调节有载调压开关，如果导通角变化就可以调节电流；（2）如果第一方案不行按下跳闸按钮跳高压A、B 槽同时跳闸，这样也可能对A 槽有损伤。经研究选用第一个方案，将B 槽的电流降到零，工艺处理后正常送电。通过分析得出的结论是如遇突然跳闸，必须将数控器的电源关闭重启，避免记忆存储的事件再次发生。

4.2 雷雨天气打雷造成过流PLC 死机，单槽跳闸

2012 年7 月6 日晚18：50 左右雷雨交加，接到值班长电话说F 槽跳闸，极化电流未能投入工作。现场通过查询跳闸记录和电流曲线获得以下数据。

（1）跳闸前电流为10 kA 跳闸时整流电脑显示电流为6 kA，电压206 V，工艺显示电流电压为零，极化未能投入工作；

（2）查看综保电脑，3＃变压器3 分支，3 分支交流电流为零；

（3）检查F 槽数控器，数控器显示A（5、89 kA），B（5、89 kA）导通角118.9；

（4）检查F 槽极化柜仍是热备状态，未能正常投入工作。

（5）初步判断是由于打雷造成F 槽数控器和PLC 死机，F 直流电流过流。

处理方法：将F 槽数控器电源关闭重启，极化自动投入工作。如果不能投入，打到近投、手动投极化电流。检查设备一切正常后，把数控器主备调好重启后准备送电，雷雨天气导通角控制到下限100°左右尽可能减少类似事件发生。

4.3 故障三：由于动力电波动造成纯水水泵停运，系统全部跳闸

2012 年8 月16 日上午9：30 左右，控制室的照明灯突然闪断一下，接着整流装置发出报警，经检查8 台电解槽全部跳闸。极化电流自动投入工作，在整流后台电脑上显示4 台纯水水泵停止工作，整流器自动封锁脉冲，工艺故障封锁脉冲同一时间报警。调度通知是动力电波动造成跳闸。处理方法：将水泵启动，数控器重启，有载调压开关调到26 档准备送电。但是由于这次跳闸发现了一个问题，如果动力电是瞬间波动，其他设备没有停止工作，只有水泵停止工作了，值班员到现场启动水泵需要20 min 以上，这样就会造成系统跳闸，技术人员将纯水水泵加装了延时自启功能，避免了以后类似情况的发生，大大提高了整流系统的运行可靠性。

5 结论

氯碱整流自动化控制是一个不断完善和不断发展的系统，关系到生产的各个环节，希望设备厂家针对不同的客户需求，不断研发出安全可靠的控制系统。

[1]刘海斌，唐洪发.大功率晶闸管整流装置在电解行业的优势.2011全国电解整流技术应用研讨会论文集，2011.4－7.

[2]池 宁.整流所节能降耗措施.2011全国电解整流技术应用研讨会论文集.2011.100－101.

[3]单海山.浅谈我公司电解槽整流的运行情况及总结.2011全国电解整流技术应用研讨会论文集.2011.135－136.