ALSTOM整流装置及配套设备故障的分析与处理

2010-08-15孔磊马建利

中国氯碱 2010年7期

关键词：处理措施故障分析

孔磊，马建利

（山东潍坊亚星化学股份有限公司，山东潍坊261031）

ALSTOM整流装置及配套设备故障的分析与处理

孔磊，马建利

（山东潍坊亚星化学股份有限公司，山东潍坊261031）

介绍了ALSTOM整流装置及配套设备在运行中产生故障的原因及处理措施。关键词：ALSTOM整流装置；故障；分析；处理措施

亚星化学股份有限公司12万t/a离子膜烧碱装置采用德国Krupp Uhde公司BM－2.7型离子膜电解槽，6台整流机组及配套设备全部从德国ALSTOM公司引进（整流变压器由国内厂家提供）。设备主要技术参数为三相桥式整流机组，额定容量6 104 kVA、直流电压200~436 V、额定直流电流14 kA、每桥臂4只可控硅元件（2 500 A/600 V）并联运行，无离子水单台机组内闭路循环冷却。每台机组主要配套设备为控制柜（H01）、阻尼柜（H11）、极化整流器、换热器各1台、直流隔离开关2台、配套整流变压器8 024/7 820 kVA，CM型35档有载开关。

2003年一期6万t/a装置投产，2005年二期6万t/a装置投产。运行几年来，整流装置与配套设备发生了一些故障，经处理得到了解决。在分析和处理故障过程中，越来越意识到要尽可能地收集相关和当时认为不相关的异常信息以利于排除故障。

1 整流装置故障及处理方法

1.1 单路脉冲丢失的故障及处理方法

2008年1月，整流机组C在电槽第1次换膜完成后送电，当直流电流设定值为5.4 kA时，实际测量值只能达到3.6 kA，DCS室微机画面上机组C直流电流曲线波动剧烈但有规律。初步判断为整流机组部分桥臂导通故障。现场检查整流机组，所有的24只可控硅元件及快熔无损坏迹象，整流机组控制柜（H01）内的脉冲传送器6路脉冲监视灯全部正常，机组无报警，阻尼柜（H11）内脉冲接收器六路脉冲监视灯第4路略微黯淡、闪烁。通过备件替换检查，最终判断故障原因为脉冲信号传输光缆接受端接口卡簧较软，安装时角度略有倾斜，导致脉冲接收器端口与光缆接口未对正或间隙较大，从而导致脉冲信号强度不足，造成了单路脉冲丢失，直流电流降低约1/3左右。

1.2脉冲全部丢失

2008年3月至6月，1台整流机组多次出现电流波动。最严重时，电流从满负荷13.5 kA迅速降至零，又升至12 kA，其整个过程只有约2 s，10 kV配电室、整流室、DCS室没有任何有效的报警信息，而且绝大多数情况下，出现故障后不需要人工干预，故障即在短时间内自动消除，或因为其他工艺连锁条件造成停车后，马上就可复位开车。分析故障原因很简单，即触点、端子接触不良，或是PLC程序错误造成脉冲封锁，但要准确定位故障位置很难。在对多次故障现象收集、整理的基础上，通过检查、监控，最终发现是因为整流机组控制柜脉冲驱动器工作电源零线接触不良，导致6路触发脉冲全部丢失，造成了直流电流瞬间消失故障。将6台机组类似接线由插接式全部改为压接、焊接式后，未再发生同样问题。

2 配套设备的故障及处理方法

2.1 整流变压器异常发热

一期装置投运不久，发现整流变压器二次出线箱局部异常发热。初步分析认为是出线箱与变压器本体箱为直角连接，可能存在油循环不畅，散热不好等现象，未特别关注。但在二期装置投运，特别是油水换热器经过长时间运行，换热效率下降后，发现整流变压器二次出线箱局部发热问题严重。经过测量，发现发热点最高表面温度已达到160℃，钢板漆面出现焦化脱落，变压器二次侧低压引线导电排与环氧树脂护套已经剥离，开始从裂缝处渗油。这种情况导致的直接结果是密封胶垫老化迅速，变压器漏油严重；变压器油在温度达到或超过130℃时，油质恶化迅速；变压器空载损耗较高。

引起以上问题的原因在于整流变压器内的钢板材质本应该为不导磁钢的钢板，实际为普通钢板镶嵌了宽度约10 cm的一条不锈钢板，而且不锈钢板长度不够，还未将普通钢板分为上下2部分（见图1）。到2009年5月，把6台整流变压器二次出线箱的钢板材质全部更换为0Cr18Ni9Ti的不锈钢板，同时，更换了变压器二次侧的低压引线导电排环氧树脂护套和密封胶垫，变压器改造效果显著，至今运行良好。

2.2 单槽停车

2009年4月，在对整流变压器C改造完毕，投入运行当天，先后出现2次单槽停车，停车原因信息在DCS室微机上没有显示。观察电槽C运行电流曲线记录发现，在运行直流电流为12 kA时，电压曲线有近10 V的波动，电流曲线稳定。现场检查整流机组无异常，机组在停车后就可立即复位成功，具备送电条件，决定送电检测有关数据。在整流变压器C送电成功，而直流设定值仍然为零的情况下，一个之前忽略了的奇怪现象引起了注意，即DCS室微机显示，电解槽A烧碱电磁流量计记录曲线出现剧烈波动，盐水流量计也有波动，但幅值要小一些。使用示波器检测整流机组C的直流输出电压波形，发现在没有触发脉冲的情况下，可以看到1 000 V左右微秒级波长的尖锐锯齿波。断开直流隔离开关后，电磁流量计干扰消失，尖锐锯齿波同时消失。经过再次仔细对整流机组、整流变压器和真空断路器的检查，发现是在变压器改造完成，有关试验结束后，在连接整流变压器与整流机组的铜排时，操作人员将1个不锈钢螺丝遗失在铜排的下侧。系统运行时，整流变压器低压侧a相小电流间歇性对地放电，造成电压波形严重畸变，其中某个频率的高次谐波可以不经触发而直接穿过可控硅元件。通过整流机组的谐波流经电槽、电磁流量计，再通过流量计流入接地极，最终回到整流变压器接地极，与a相接地点形成回路。本次故障中，烧碱流量电磁流量计出现剧烈波动，应该是由仪表接地不独立，与动力系统共地而受到谐波干扰造成的。