纯碱厂压缩机跳闸回路改造的实际应用

(内蒙古吉兰泰碱业有限公司，内蒙古阿拉善盟 750333)

吉兰泰碱厂自备电厂装备有三台6 000 kW抽汽凝汽式汽轮发电机组，发电机出线电压为6.3 kV，6.3 kV母线为单母线分段接线，1#、2#发电机接6.3 kV Ⅰ段母线、3#发电机接6.3 kV Ⅱ段母线，正常生产情况下发电机组全部开启与电网系统解列孤网运行。化工生产系统装设四台6 kV、1 300 kW的螺杆压缩机，这也是纯碱厂最大的单台用电设备，正常生产期间四台全部运行。化工生产线的供电由发电机电压母线6.3 kV Ⅰ、Ⅱ段供给生产装置6 kV高压配电室，然后由高压配电室输送到各个生产工艺车间，其中四台螺杆压缩机分别由生产装置高压配电室6 kV Ⅰ、Ⅱ段母线直接供给。

自备电厂正常生产期间总发电负荷约15 500 kW/h，化工生产装置用电负荷约8 000 kW/h左右，其中螺杆压缩机用电负荷为1 300 kW×4台=5 200 kW。由此可见，化工生产线的用电负荷设备主要是螺杆压缩机。

1 改造前的实际运行情况

1.1 压缩机的控制操作情况

压缩机控制操作的启停开关设置在压缩机现场控制柜上，其次在配电室开关柜上也可进行压缩机的分合闸操作(但只能进行开关的分合闸试验)。平时压缩机的正常启停操作都在现场控制柜上进行，其它地方是没有压缩机启停控制装置的。

1.2 自备电厂运行情况

正常生产期间自备电厂三台锅炉、三台汽轮发电机组全部运行，供给化工生产所用的中压蒸汽和质量合格的电能。发电机组按照电业局调度协议的规定，正常运行不能并入电网系统，自备电厂整体处于孤立运行状态。在遇到设备发生故障，如果事故导致发电机组全部停运，自备电厂将没有备用启动电源，同时还会造成锅炉干锅、汽轮机没有盘车电源等的严重事故。

1.3 存在的问题

纯碱厂自备电厂在运行当中锅炉、汽轮机、发电机或配电系统会出现故障，当发生故障为了确保完好机组的安全运行，会采取紧急限电负荷的方式来防止事故的扩大，以确保自备电厂厂用电的安全。

此前，一般采取从发电机控制室直接拉断生产装置的方式来限电负荷，此种处理方式造成化工生产全线失电，化工装置中一些中间物料停留在管道或塔中(如：蒸氨塔、碳化塔)不能置换出来；窑气不能及时排放出来，不仅造成物料的浪费、危及操作人员的人身安全，而且影响生产设施的使用寿命。化工线在恢复生产前，需要排空装置中的物料和管道中的废液，排出来物料和废液对环境的污染也是相当严重的。

如果发生事故不采取积极有效的应对措施，甚至对事故处理不及时，还会造成全厂失电的重大事故，对一些大型设备的损伤是相当大的(如：锅炉干锅、汽轮机及煅烧炉不能盘车)。全厂失电后的再次启动，需要向电力部门申请启动电源，每次从申请到送电需要3 h左右，如果事故发生在严寒的冬天，部分管道会被冻裂，造成的损失是无法估量的。

2 改进措施的分析

针对自备电厂发生事故限电负荷造成化工生产线失电的情况，经过分析和从实际运行情况看，在设备故障处理以防事故扩大过程中，限电负荷断生产装置电源实际上主要是减压缩机负荷。但在实际操作当中，不管是断生产装置电源限电负荷，还是断压缩机电源限电负荷，压缩机都会失电，对压缩机造成的危害都是一样大的，而且断生产装置电源四台压缩机都会同时失电。所以，我们就探讨如果能够采取一种方式，在事故情况下根据发电机电压和频率降低的程度，能够逐步拉闸限电负荷，待发电机恢复稳定后即可停止限电负荷，这样就可避免一些不必要的装置和设备停电，此方式将是最佳方案。显然，能够在最短时间内能断电、而且对生产影响较小的大负荷设备就是压缩机了。于是，根据对生产的利弊考虑，提出了对压缩机跳闸控制回路进行改造。

3 改造技术方案

3.1 改造方案

将四台螺杆压缩机的跳闸回路分别引到发电机控制室，在操作盘上加装压缩机紧急分闸开关，当自备电厂设备出现故障需限电负荷缓解事故时，可根据发电机的电压和频率下降情况，有选择性的紧急拉闸对生产影响较小的压缩机，直至发电机趋于稳定运行。这样即确保了完好发电机的安全运行，又不致造成化工生产线其它设备停电，并且对化工生产的影响也不大。

该方案的提出，对于压缩机的操作又多了一处控制，在压缩机非事故情况下跳闸，事故原因不好分析，事故责任不好判定。

为了在压缩机非事故情况下跳闸，能够尽快查找原因、分清事故责任，在改造的跳闸回路中串联了两个信号继电器，分别安装在压缩机现场控制柜和发电机控制室内。当压缩机发生无故障非正常操作停机，如果是发电机控制室内发生误操作，则信号继电器就会动作；反之，事故和责任就在设备使用单位。

3.2 技术方案

在原压缩机跳闸回路停车按钮TA处并联一紧急跳闸开关SA、信号继电器XJ1和XJ2。改造控制原理如图1。

图1 改造控制原理图

1)在自备电厂电气控制室分别安装四台压缩机的紧急跳闸开关SA，在控制盘内每回路安装信号继电器XJ1。

2)在压缩机现场控制柜内每回路安装信号继电器XJ2。

3)每回控制回路采用KVVP-4×4 mm2控制电缆敷设，长度约260 m，经计算电压降为11 V，即加在高压开关跳闸线圈上的电压为220-11=209 V，此值在开关跳闸线圈的正常电压工作范围内(开关分闸线圈的正常工作电压范围为：65%～120%额定电压)，但实际试验也是可行的，因此，从理论计算及实际试验都可以达到开关跳闸的技术要求。

4)安装信号继电器XJ1和XJ2的目的主要是压缩机非正常停机后进行故障的分析与判断。

4 改造后的实际运行情况

压缩机跳闸控制回路的改造，经过近20年的实际运行情况看，效果还是相当不错的。据统计，截止2018年6月份，我公司自备电厂共发生故障11次，其中9次都采取了紧急拉闸压缩机限电负荷，避免了事故的进一步扩大，有效确保了厂用电和生产装置设备的安全。