整流系统设备配置及运行优化

龙茂

(重庆市映天辉氯碱化工有限公司，重庆 401221)

【供电与整流】

整流系统设备配置及运行优化

龙茂*

(重庆市映天辉氯碱化工有限公司，重庆 401221)

整流;配置;优化

介绍重庆市映天辉氯碱化工有限公司18万t/a离子膜法烧碱整流系统电气设备配置情况，以及后期改进情况。

整流系统是离子膜法烧碱生产装置的龙头，它提供强大且连续的直流电流，并且由于耗电量大，因此要求电源效率较高。经过几十年的经验累积和技术改造，整流系统从最初的水银整流演变到晶闸管整流，整流技术逐渐发展成熟[1]。

1 整流系统配置简介

重庆市映天辉氯碱化工有限公司(以下简称“重庆映天辉”)是以烧碱为主的化工企业， 2009年9月20日，10万t/a离子膜法烧碱项目通电试车并一次性开车成功；2015年7月5日,18万t/a离子膜法烧碱填平补齐项目成功投运。

目前，重庆映天辉拥有整流变压器3台，整流柜6台，全数字触发控制系统6台，极化电源6台，纯水冷却器6台，油水冷却器3台以及配套的测量控制保护装置。

1.1 整流变压器

27级等差电压有载调压，有载调压开关控制方式采用自动、远程及就地手动控制，能自动升降调变挡位，自动将控制角控制在5～15°。有载开关加装BCD码位，由微机采集后显示挡位，可由整流后台微机显示并调节挡位，并提供PLC通讯接口及协议和综合自动化系统连接。

1.2 整流柜

选用KHSJ-20 kA/478 V整流柜；单机组12脉波整流，采用三相桥同相逆并联接线。

1.3 全数字触发控制系统

柜内设置机组稳流控制系统，由电流调节及脉冲触发回路对该机组的两组整流桥进行控制，每组回路主要由电源单元、调节触发单元、脉冲功放单元等3部分组成，由它产生晶闸管整流装置所需的12路触发脉冲，用数字调节触发板在PLC监控下调节每一回路的触发单元，产生高精度和高对称度的触发脉冲。全数字触发控制系统有很强的保护和适应现场环境的能力，且具有双通道热冗余、无扰动切换、不停机更换控制通道、失电同步保护、交直流电流反馈热冗余、有载开关自动升/降挡、故障自诊断等特点。

1.4 极化电源

每个电解槽对应配置1套独立的极化电源。离子膜电解槽装设极化电源的技术已经普遍应用，其目的是保护电解槽，当电解槽突然或短时停电时，极化电源向电解槽提供一定的直流电，阻止反向电流，保护电解槽阴极镀层不脱落，提高电解槽的电流效率及使用寿命。极化电源其实就是1个小容量的硅整流系统，把低压三相电源变换成直流电压输送给电解槽，以提供应急供电。

1.5 纯水冷却器

纯水冷却装置采用双泵组合设计，两泵互为备用，自动切换。在工作时，如果一台泵发生故障，另一台泵自动启动。

1.6 油水冷却器

每台整流变压器配有1台油水冷却器，每台油水冷却器有3个独立的冷却单元。在工作时，可以根据整流变压器的温度控制几台冷却单元的运行。

2 运行优化

2.1 推行5S管理

在生产过程中，操作人员不仅要有过硬的生产操作技术，还须完善管理技能。经过长期的实践，重庆映天辉在整流岗位率先制定并实施了5S管理制度(见表1)。通过5S活动，重庆映天辉的生产生活更加规范，员工的精神面貌焕然一新。

2.2 无功补偿[2]

在交流电路中，电压与电流之间相位差的余弦叫做功率因数，用符号cosφ表示。功率因数的主要作用是反映在交流用电设备工作过程中消耗的有功功率和无功功率。当有功功率一定时，如减少无功功率，就能够提高功率因数。无功功率的传输加重了电网负荷，使电网损耗增加，故须对其进行就近或就地补偿。并联电容器可以补偿或平衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率等于感性无功功率时,电网就只传输有功功率。根据国家规定[3],高压用户的功率因数应该达到0.9以上,低压用户的功率因数应该达到0.85以上。举1个简单的例子：重庆映天辉的主变负荷在7 000 kW时，无功功率在3 000 kvar，根据功率因数公式cosφ=有功功率/视在功率，可以得出此时的功率因数cosφ=0.92。为了提高功率因数，重庆映天辉增加了3组无功补偿装置，分别为600、1 200、1 200 kvar，总共为3 000 kvar。无功补偿借助无功补偿设备来提供必要的无功功率以提高系统的功率因数，降低能耗。

如果此时将3组无功补偿装置(3 000 kvar)全部投入运行，根据功率因数公式cosφ=有功功率/视在功率，可以得出此时的功率因数cosφ=1。所以，为了改善供电品质,提高功率因数,减少电力损失,延长设备寿命,满足电力系统对无功补偿的检测要求,消除功率因数过低而产生的罚款，无功补偿装置在电力系统中处于不可缺少的非常重要的位置。

2.3 冷却水

冷却塔是用来凉水的构筑物。按照最初的设计，整流系统内的纯水冷却装置、油水冷却装置都是采用重庆映天辉统一的生产系统冷却循环水。而重庆映天辉循环水系统有如下 3个特点：①压力高，为0.5 MPa；②温度偏高，为32 ℃；③回水压力较高，为0.12 MPa。为了满足要求，循环水的压力不能高于纯水的压力0.2 MPa或者油水冷却器中的油压0.08 MPa(这样做是为了防止冷却系统的内部器件损伤而导致冷却水混入纯水或者油中，从而直接影响设备的正常运行)。由于生产系统的冷却水设置了回水压力，如果进口压力过低就会导致冷却水流通不畅，带不走热量而达不到冷却效果。夏天，由于环境温度高(40 ℃以上)，硅元件的温度总在40 ℃左右徘徊，重庆映天辉整流系统装置硅元件的最大温升是45℃。即使在整流柜外加设大功率的风机做物理降温，效果也不理想。而且，这些风机对现场也或多或少地形成了一定的安全隐患。所以冷却水系统的改造迫在眉睫。经过调研，重庆映天辉决定对整流系统单独设立冷却系统——填料式冷却塔。

填料式冷却塔是利用吹进去的风将由上洒下来的水形成对流把热源排走，将需要降温的循环水均匀分布到填料上，通过电动机驱动安装在塔顶上的轴流风机将周围环境的空气抽吸至塔内。塔内冷空气与热水在填料表面进行传热，把热量带走，即一部分水在对流蒸发中带走相应的热量。单独设立冷却系统后，水温明显下降，而整流系统硅元件温度高的问题也得到了解决，即使在环境温度高(40 ℃以上)的情况下，硅元件的温度也基本控制在35 ℃左右，相比之前的温度降低了5 ℃。

填料式冷却塔也有如下3点不足：①风机须长期不断地运行，增加了电能的消耗。②由于水的蒸发及飘失，须不断地往水池内补水，达不到资源节约的目的。③填料对空气的阻力大，水与空气的接触面积小，噪声大。随着对节能降耗要求的不断提高，重庆映天辉对新型冷却装置越来越渴望：不需要电力，以循环水系统中存在的水流压力为动力带动风机旋转，降温效果好且温降稳定，噪声低，便于维护。

3 结语

整流装置在运行中出现故障，将直接影响生产，给企业造成经济损失。重庆映天辉在以后的生产过程中，还须对整流系统不断地改善和提升。

[1] 陶希平.模拟电子技术基础[M].北京：化学工业出版社，2001：20-22

[2] 周志敏，纪爱华.开关电源功率因数校正电路设计与应用实例[M].北京：化学工业出版社，2012：3-9.

[3] 水利电力部.国家物价局功率因数调整电费办法[N/OL].(1983-12-02)[2011-01-31].http://wenku.baidu.com/link?url=24yQ1lhpvfU2uZ08_WlXn6T8OwaNenjMC5E07D2nCf1fqDfkCNojoTYwh1QtKd51OaIW3TWW55b5A5epohaXCo3eoLvdrMwNj3CO6QaNG8O.

[编辑：费红丽]

Discussion on device configurations of rectifying system and operation optimizations

LONGMao

(Chongqing Wintinwe Chlor-Alkali Chemical Co., Ltd., Chongqing 401221, China)

rectification; configuration; optimization

The configuration of electrical devices of rectifying system for 180-kt/a ion-exchange membrane caustic soda facility of Chongqing Wintinwe Chlor-Alkali Chemical Co., Ltd. was introduced as well as further improvements.

2017-02-07

TM46

B

1008-133X(2017)03-0007-03

*[作者简介] 龙茂(1986—)，男，高级技工，2009年毕业于重庆化工职工大学生产过程自动化专业，就职于重庆市映天辉氯碱化工有限公司机电仪车间整流岗位，一直从事整流电气设备操作与维护工作。