大型催化裂化装置主风机组启动影响因素及启动方法探讨

2014-10-15陆杰

机电信息 2014年18期

关键词：鼓风烟机转动惯量

陆杰

（中海石油宁波大榭石化有限公司机动部，浙江宁波315812）

0 引言

对于大型催化裂化装置主风机而言，在进行设计时，需要分析影响机组启动的因素，综合各个炼油厂的情况来选择合理的启动方式。下面笔者就针对大型催化裂化装置主风机组的启动方法进行深入的分析。

1 机组的几种启动方式

目前，机组启动方式主要有软启动、变频启动、降压启动、直接启动4种。

（1）软启动是使用不同手段来控制三相反并联闸管导通角的一种启动方式，软启动器的输出是一个平滑的升压过程，其输出过程不改变频率。该种启动方式在各种系统中都有着广泛的应用，有着启动简单、价格低廉的优势，但是软启动转矩小，不适用于重载启动的大型电机。

（2）变频启动是通过改变输出电压与频率来改变电机运行曲线的一种启动方式，该种启动方式可以使电机以较小的启动电流获得较大的启动转矩，适合启动重型负载。变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能，被广泛应用于各个领域。但高压变频器因价格高、占地大、结构复杂、维护不便等因素，其应用范围也受到了一定的限制。

（3）降压启动也是机组常用的启动方式，但是该种启动方式需要牺牲功率并配置自偶变压器等较贵的设备，因此，其使用范围受到了一定的限制。此外，降压启动对于电网电压的要求也较高，因此，多应用于鼠笼型电机中，不适合启动大型机组。

2 影响机组启动的因素

机组启动时间可以按照以下方式进行计算：

其中，t、K、J、n0、n1、Dn、Me分别代表电机的启动时间、常数、机组的转动惯量、电机额定转速、电机投入转速、转速增加值以及剩余力矩。由该公式可以看出，影响大型催化裂化装置主风机组启动的因素包括机组转动惯量及启动阻力矩、电机投入转速及驱动力矩。

3 改善大型催化裂化装置主风机组启动工况的对策

3．1 减小机组轴系的转动惯量

机组转动惯量与启动时间之间是正比关系，且转动惯量对于机组启动时间的影响比较大，考虑到这一因素，在进行设计及操作时，需要采取科学有效的措施来减小机组的转动惯量。具体措施如下：

3．1．1 在启动时将烟气轮机切除

在机组启动时，其烟气轮机是不会做功的，但是阻力矩与转动惯性会占据一定的比例，如果可以在启动时将烟气轮机切除，就能够有效解决机组的启动问题。有关研究显示，烟气轮机转动惯量占整个机组运行惯量的30%～35%，启动阻力矩则占整个阻力矩的25%～35%，使用单向离合器就能够有效改善阻力矩与启动惯量，该模式已经在很多机组中得到了广泛的应用。

3．1．2 使用转动惯量小的单机

轴系转动惯量是机组中不同部件与单机运行情况的叠加效果，其对机组转动惯量值有着直接的影响，不同厂商制造的主风机转动惯量会存在一些差别。选择主风机时，需综合机组运行可靠性与经济性进行，同时兼顾机组的转动惯量。

3．2 减小机组的启动阻力矩

机组的启动时间和启动阻力矩成正比关系，在进行设计时应该适当地减小机组的启动阻力矩，这样即可有效缩短主风机启动时间。启动阻力矩主要由主风机／烟机鼓风损失、齿轮啮合损失、机组单机轴承摩擦损失以及联轴节损失几个部分组成，其中，鼓风损失对于机组运行的影响是最大的。要减小机组的阻力矩，采取科学的措施减小风机的减荷载系数即可。减荷载系数与入口碟阀的开度有着密切的关系，如果想要达到良好的效果，可将碟阀控制在5°，这样能够保障机组顺利启动，在关小碟阀时需要注意吸瘪风机入口位置的补偿器，并在机组达到额定转速之后再将碟阀开大。

此外，还可以减小烟机鼓风损失。影响烟机鼓风损失的因素是多种多样的，主要有烟盘的轮盘直径、叶片高度、转速等，在以上因素中，轮盘直径对于机组运行的影响是最大的。有关研究显示，双机烟机鼓风损失为烟机额定功率的8%～10%，单机烟机鼓风损失则为5%～6%，在进行设计时，可以根据这一比例计算出烟机的鼓风损失情况，再采取科学的管控措施。

3．3 增大电机启动力矩

大启动力矩电机机组轴系的转动惯量相对较大，但是堵转电流的倍数则较低，在条件许可的情况下，可以适当增加电机的启动力矩。目前，该种方式已经在各大型催化裂化装置的主风机中得到了一定程度的应用，也取得了良好的效果。

3．4 使用其他方式来启动主风机组

3．4．1 使用电机来启动机组

使用电机来启动机组可以有效提升机组转速，电机的最大转矩和最大扭矩位置有着直接的关联，与转子绕组电阻值并无关系，考虑到这一因素，就能够将绕线式电机的特性充分地利用起来，使用连续切小转子电阻来调整电机启动的滑差与转矩，提高包络线的转矩，这样就可以得出相关的输出特性曲线。除此之外，还需要考虑到串接转子电阻问题，采用合理的措施减小转子发热量，延长机组的允许启动时间。

3．4．2 使用烟机来启动机组

由于各种因素的限制，如果机组不能正常启动，就可以使用烟机来进行启动，但是在启动前需要进行备机，保证烟气催化剂的量。如果使用备用主风机，风量是很难满足装置运转需求的，装置的温度、压力与流量也会与烟机设计参数产生一定的区别，因此，必须要根据烟机变工况进行分析和计算，只有得出具体的功率，才能够有效保障机组的科学运转。