气化高压煤浆泵机组抗晃电技术改造

李 言

(兖矿国泰化工有限公司 山东 滕州 277527)

0 前言

兖矿国泰化工有限公司是具有多项自主知识产权的煤化工企业，使用的是国家“863”项目，由兖矿集团和华东理工业大学共同开发的多喷嘴对置式新型水煤浆加压气化炉，日处理1150吨煤。现工艺烧嘴寿命已达到150天，拱顶砖寿命突破9000小时，装置的运行周期不断延长。

1 运行中存在的问题

气化原料煤经过称量给料机精确计量后与水及添加剂进入磨机，制成质量百分比浓度≥58%的煤浆，经过筛分后，合格的煤浆贮存在煤浆槽内，经高压煤浆泵加压与空分来的氧气（纯度≥99.6%），通过在同一水平面对置的4个工艺烧嘴混合后进入气化炉，在气化炉内进行部分氧化反应生成合成气。

高压煤浆泵是水煤浆气化装置的关键设备，在以往的运行过程中，当发生“晃电”时，高压煤浆泵易发生变频器保护跳闸或润滑油泵等辅机接触器失压，从而造成高压煤浆泵跳车。由于每次“晃电”造成高压煤浆泵跳车，给公司造成很大的经济损失。因此如何使高压煤浆泵在“晃电”时仍能正常工作成为解决问题的关键。高压煤浆泵的控制原理图如图1所示。

高压煤浆泵使用ABB变频器；变频器是由整流器和逆变器两部分组成。当逆变器件为IGBT时，在失压或停电后，将允许变频器继续工作一个短时间td（对于td有两种规定方法，一种具体的规定时间，如15ms；另一种规定为主电路的直流电压下降到原值的85%所需的时间)，若失压或停电时间to＜td，变频器将平稳过度运行；若失压或停电时间 to＞td，变频器自我保护停止运行。而通常“晃电”时间都比较长，在几秒钟以上，因而当电网系统发生晃电，变频器自我保护，使得高压煤浆泵跳车。

图1 高压煤浆泵控制原理图

2 改造方案

为了能消除电力运行缺陷，提出对高压煤浆泵变频器以及辅机润滑油泵主接触器进行改造，以确保在电压波动时降低高压煤浆泵跳车故障次数，从而提出对以下两部分进行改造:

一是对高压煤浆泵辅机润滑油泵的主接触器进行更换，将原交流接触器换为FS-18型抗晃电型交流接触器。防止晃电时高压煤浆泵辅机润滑油泵的接触器主触头脱扣，造成高压煤浆泵跳车。

二是对高压煤浆泵变频器中间直流回路进行改造，将高压煤浆泵变频器中间直流回路引出，接至直流支撑装置的静态开关输出的直流电源上。在电源电压波动时，蓄电池能为变频器提供稳定的电源，从而保证高压煤浆泵在发生晃电时不跳车。

（1）FS系列抗晃电交流接触器是采用双组线圈，在正常电源状态下，其控制模块处于储能状态，接触器与常规交流接触器一样。而当发生“晃电”时，接触器电压低于的维持电压时，控制模块开始工作，以储能释放的形式保持接触器继续吸合。当电源电压恢复后，控制模块又转入储能状态。其主要是为了保证主接触器主触头延时释放，确保“晃电”间接触器不脱扣。其线圈工作电压允许波动+15%～-20%，时间分为时间固定型和时间可调型， 时间固定型为 0.5s、1s、1.5s、2s、3s；时间可调型，0.2～1.4s可以调节。 其工作电气原理图，如下图2所示。

图2 FS系列抗晃电交流接触器原理图

（2）改造中使用的直流支撑装置主要由蓄电池、整流充电器CD1、静态开关SW、直流接触器MF1、执行单元等组成。蓄电池采用免维护全密封铅酸电池。将高压煤浆泵变频器主电路中间直流回路p（+）、n（-）引出，接至直流支撑设备的静态开关SW1输出上，当发生“晃电”，交流电源低于变频器低压保护值时（即交流368V，直流516V）时，监控系统触发静态开关SW1瞬间导通，可以做到变频器由交流供电和由电池组供电的瞬时转换。保证变频器输出不变，高压煤浆泵变频器欠电压保护不动作，从而大幅度减少电网电压波动对高压煤浆泵产生的影响。而电网供电恢复正常值后，静态开关SW1处于关断状态，切断电池组与变频器的通路，直流支撑装置通过整流设备对蓄电池进行浮充电。直流支撑原理如图3所示:

图3 高压煤浆泵变频器直流支撑装置原理图

3 安装、通电试验

3.1 拆下原辅机接触器，安装FS系列抗晃电接触器，按原理图修改控制线路

根据 “高压煤浆泵电控原理图”、“直流支撑装置原理图”及“直流电池柜原理图”敷设、压接电缆，并进行接线。同时安装直流支撑装置、电控盘和直流蓄电池屏，紧固所有连接螺丝。

3.2 接通电源，使高压煤浆泵辅机润滑油泵正常运行，瞬间断电电源，润滑油泵能保证连续运行

在变频器正常工作的情况下，瞬间切断三相交流输入电源，同时检查直流支撑装置动作情况，系统直流回路p（+）、n（-）有输出，变频器及电机不间断运行。变频器交流输出正常，电机运行正常。

4 改造效果

自2009年1月～9月，由于电网晃电共造成公司A#高压煤浆泵5次跳车事故。自2009年10月对A#高压煤浆泵进行抗晃电改造后，气化A#高压煤浆泵2010年1月～11月共发生5次电网晃电，统计结果表明:直流支撑装置和抗晃电接触器，在这5起电网晃电时，均发挥了作用，A#高压煤浆泵不间断运行，保证了A#高压煤浆泵的稳定运行。目前我公司也已完成B#、C#高压煤浆泵进行了抗晃电改造。

通过对高压煤浆泵的改造，气化炉高压煤浆泵在外电网短时波动运行可靠，从而使设备稳定性﹑安全性﹑连续性和可靠性大大加强。另外，我们将改造的方案继续优化并进一步扩展到我厂其他重要设备电气回路上去，从而保障了整个生产系统的稳定运行。