渠县净化厂硫磺回收装置是从雅克布斯荷兰公司成套引进的超级克劳斯回收装置, 设计最大酸气流量2842 kg/h, 酸气浓度45%~55%, 于2002年10月4日投料开车。回收装置的主风机为法国hibon公司的产品, 其中电机由ABB公司生产。此风机的最大特点是噪音小、运行平稳、设备性能可靠, 但运行条件要求很高, 一是要求电源的电压非常稳定; 二是严格控制风机超负荷运行。为保证设备本身的安全, 主风机设置了很多联锁保护。而净化厂的实际情况与设备要求的条件相差甚远, 一是电压经常波动或瞬停; 二是装置大部分时间都处于满负荷, 当系统稍有波动时, 就会出现回收装置超负荷运行。这两种情况都会引起风机联锁保护, 导致硫磺回收装置停车, 给净化厂的生产运行带来严重影响。
主风机的启、停和联锁控制是由安装在风机附近的PLC来实现的。原设计共有以下8个联锁信号进入风机的PLC。
(1) 电涌(喘振) :电流小于85 A时立即联锁;
(2) 过载:电流大于149 A时立即联锁;
(3) 进口端轴承振动:大于15 mm/s时立即联锁;
(4) 出口端轴承振动:大于15 mm/s时立即联锁;
(5) 进口端轴承温度:大于115℃时立即联锁;
(6) 出口端轴承温度:大于115℃时立即联锁;
(7) 轴承故障:开关信号为OFF时立即联锁;
(8) 紧急停车:现场按下按钮时立即联锁。
风机从2002年10月试运至2003年底, 主要存在以下问题:
(1) 渠县是农业地区, 工业电用户较少, 总容量小, 并且工业和农业用电出自同一配电站, 而农网线路很少有避雷设施, 这样就经常出现电压波动, 当电压瞬降, 就会引起:①风机电流瞬间增大至149 A以上, 立即过载联锁停车; ②风机进、出口端振动瞬间超过15mm/s, 立即联锁停车。
(2) 进、出口端轴承振动变送器经常出现在正常运行时振幅值超过15 mm/s, 引起风机联锁停车; 同时因为变送器本身的故障也多次引起风机联锁停车。
(3) 因脱硫单元或其它原因引起的酸气波动, 导致回收装置用风量波动, 当用风量瞬时超高时, 引起风机过载联锁停车。
在保证回收装置的安全和正常运行, 同时保证风机设备本身安全的前提下, 根据现场实际情况, 修改和取消部分PLC程序的联锁信号。PLC程序具体修改内容如下:
(1) 将风机电流149 A过载联锁值改为160 A, 同时延时10 s联锁。当系统电压波动时, 电机电流可能因为电压波动出现瞬时上升, 由于风机超负荷联锁停车设置有10 s延时, 在10 s内不会引起风机停车, 从而保证了回收装置的正常运行, 减少了停车次数;
(2) 取消进、出口端轴承振动联锁, 将此信号引入中控室DCS系统进行显示和报警。这样就消除了因振动变送器出现问题引起回收装置停车, 同时中控室又能监视设备的振动情况, 当出现振幅报警时, 可以立即到现场进行确认, 从而保证了设备的正常运行, 避免了无故停车。
在完成以上PLC程序修改后, 风机停车次数大为减少。
对PLC程序的修改后, 解决了大部分问题, 但还有一个重要问题未得到解决:当电压瞬停时(通常小于2 s, 含备自投1.5 s)如何保证风机不停车, 从而保证回收装置正常运行的问题。
回收装置风机由10kV电站ABB屏提供动力电源, 原供电方式如图 1所示。A、B、C三相电进入配电屏后由手动总开关QFA控制, 之后分为两路控制现场电机的电源:一路通过交流接触器KM1、软启动器RS到电机M; 另一路则是直接通过交流接触器KM2到电机。两个交流接触器都由风机PLC控制, 按程序是首先闭合KM1, 通过RS逐步启动电机至电机运行平稳, 然后闭合KM2正线运行。
风机总共有三处用电:
(1) 风机电机本身用380V动力电;
(2) 给风机供电的交流接触器KM1和KM2线圈及二次控制回路用的交流220 V电源, 此电源取至总开关之前的B相;
(3) 现场风机PLC的各种模块、控制面板是用24VDC, 由取至总开关之前B相的交流220V电源通过变压器提供。
在实际运行中主风机存在的主要问题如下:
(1) 当电压波动, 瞬间降幅较大时出现:①交流接触器脱扣, 风机停车; ② PLC程序复位, 风机停车。
(2) 当电压瞬停时(通常小于2 s), 风机立即出现:①电流小于85 A, 立即喘振停车; ②交流接触器脱扣, 风机停车; ③PLC程序复位, 风机停车。
对于一般的设备, 可以直接采取停电再启动即可, 而此风机的PLC模块、控制屏和交流接触器的交流220 V都是取自风机电源的B相, 当电源电压波动和瞬停时, 此交流220 V也随之波动和瞬停, 引起:①风机PLC程序自动复位, 强制风机停车; ②交流接触器脱扣。所以采用常规停电再启动的办法不能解决这个问题, 必须从风机本身电源及其控制部分供电方式着手改造。
改造思路:
(1) 在瞬停时交流接触器不脱扣, 当重新来电时直接给电机送电, 让瞬时停电的电机因惯性未完全停下来就重新运转起来, 但要求重新启动时对电网影响不大;
(2) 保证瞬停时风机PLC程序不复位, 保持正常;
(3) 喘振联锁延时3 s停车。
具体改造办法:
增设一台逆变器, 逆变器的输入是10 kV电站直流屏电池提供的直流220 V电源, 逆变器输出的交流220 V供风机二次控制回路和PLC电源的变压器, 改造后的供电回路如图 2所示。
由于逆变器是由10 kV电站直流屏电池提供的直流220 V电源, 其输出的交流220 V电压不受系统电压波动的影响, 很稳定。因此风机电机二次控制回路和风机PLC电源也很稳定, 也不受电压波动和瞬停的影响, 但电机二次控制回路要受PLC指令的控制。此方案于2005年11月装置大修期间实施。
当系统出现小于3 s的瞬停时, 由于PLC程序未发出停车指令, 交流接触器一直处于闭合状态, 电机立即重新启动, 风机很快恢复正常; 但当系统失电超过3 s时, 风机联锁停车。
主风机改造前后, 回收装置停车次数及原因统计见表 1。
由表 1可以看出, 经过2004年4月风机PLC程序改造后, 解决了由风机超负荷、轴承振动变送器引起的回收装置停车; 通过2005年11月对风机电源改造后, 消除了电压波动和瞬停引起的回收装置停车; 2005年11月大修期间对DCS系统软件进行了升级、更换了部分硬件, 以及对现场仪表进行了彻底整改, 基本解决了由其它因素引起的风机停车。
从2004年4月第一次修改风机PLC程序到2005年11月完成风机控制电源改造后, 经过两年多的实际运行, 在技术和安全上没有出现任何问题, 证明在技术上可行, 在安全上完全有保证。
结合本地和现场实际生产情况, 有针对性地对回收装置主风机PLC程序和风机电源进行改造, 基本杜绝了风机短时间超负荷、振动变送器以及电压波动或瞬停等引起的回收装置停车, 保证了装置正常平稳运行, 提高了装置效率, 减少了环境污染, 避免了环保事故。
2010, Vol. 39 Issue (2): 137-139
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