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30万t/a离子膜法烧碱整流系统的 选型、应用及维护

更新时间:2009-03-28

青岛海湾化学有限公司(以下简称“青岛海湾”)搬迁之30万t/a离子膜法烧碱项目已稳定运行1年半,其采用目前国外较为先进的膜极距离子膜电解槽,配套5套整流变压装置。整流变压系统主要设备包括整流变压器(以下简称“整流变”)、整流柜、极化柜、冷却器、大电流直流刀闸、大电流传感器、控制装置及计算机监控设备等[1]。笔者从安全可靠、节能降耗、提高变电效率等方面对该整流变压系统总结如下。

式中:和分别表示换流站l有功可调节范围的上下限。通过式(16)和式(18)可实现对故障后支路j潮流的修正,其实质是通过对换流站有功设定值的调节,影响线路潮流分布,使非故障线路潮流通过故障后调节,不超过短时允许载流量。

1 整流变压装置[2]

1.1 采用110 kV电压等级

青岛海湾进线电源为110 kV,经过考察和调研,本项目5台整流变直接采用110 kV电压等级,与采用35 kV整流变相比,有如下优点。

(1)节省了投资大容量110 kV/35 kV动力变压器的资金。

(2)减少了中间变压器及线路损耗。

优点:正常运行时,两通道互为热备用;当工作通道故障时,自动切换到备用通道工作,切换过程中电流无波动,不造成停车,具有真正的热冗余功能。

(3)节省了总降压站占地及投资。

(4)简化了整个供电系统的电压等级。

1.2 采用“12”的方式

根据老厂的运行经验,本次整流系统采用1台整流变带2台整流柜的运行方式,单台整流柜12脉波,每台整流柜均可独立运行。采用这种方式的优点如下。

(1)节省整流变的设备投资。

优点:①不用专用PT,也不需要专用开关,节省投资;②同步电源取自变压器阀侧,可减少整流机组同步电源丢失而造成停机的故障概率,增加系统运行的可靠性。

从表2可以看出,美国规范和加拿大规范的设计值平均是中国规范的0.765倍;说明美国规范和加拿大规范相比较中国规范在极限承载力取值方面更趋于保守。

(3)节约占地面积。

1.3 采用双母线双分段的主接线运行方式

本次5台ZHSSPT-31500/110整流变分两段110 kV母线供电,Ⅰ号母线带2台整流变,构成等效48脉波;Ⅱ号母线带3台整流变,其中2台整流变并列运行构成等效48脉波+1台独立24脉波(单独的这1台错开3.75°矢量角,使其与另外2台构成等效48脉波的整流变并列运行,构成非对称72脉波)。整流变采用“主调合一”的方式,整流变油箱内包含自耦调压变压器(调变)1台、独立移相整流变(主变)4台、27级有载调压开关1台。调变自耦接线,不移相。27级恒磁通调压、确保主变二次均匀输出。有载调压开关采用自动、远方及就地手动控制的方式,实现挡位的升降。有如下优点。

(1)双母线、双分段的接线方式增加了运行系统的可靠性和运行方式的灵活性。

(2)脉波数越高,谐波分量越少,对电力系统的危害越小。

1.4 采取晶闸管相控细调相结合的调压方式

晶闸管相控(即相位控制调压)、细调两种调压方式相结合,充分发挥了两种调压方式的优势,即幅值调压阀侧输出,电压波形不受调压影响,不产生波形畸变,功率因数较高;在深度调节下,装置的直流额定输出电流保持不变;相位控制调压性能平滑,调节速度快,不须增大装置形式容量就可获得良好的调节特性及良好的技术经济指标。

1.5 采用增加第三补偿绕组的方式

预留10 kV滤波补偿绕组,三角形接线,输出电压10 kV,补偿容量8 000 kvar。

根据国家电网力率奖罚规定,在今后的运行中,如需要提高变压器功率因数,就可增加10 kV电容器进行1对1补偿。

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1.6 中性点按照60 kV等级设计

引出72.5 kV套管。中性点接地刀闸的主要作用是防止操作过电压。根据上级电网调控中心的规定,青岛海湾110 kV变压器为中性点不接地运行方式,所以,在正常运行时,整流变中心点接地刀闸处于分闸状态,仅在整流变停送电前合上接地刀闸。

1.7 增加保护和测控设施

整流变一次侧每相增加75/1的测量和保护CT各1只,作为保护和测控用。

1.8 采用油水冷却系统

配置LYS-250×3油水冷却器,利用间壁导热原理,将从变压器上层输送过来的油热量传递给循环水,冷却后的油再通过输油管送回变压器底部;如此反复循环,对变压器油进行冷却。本次采用的油水冷却器比老厂用的油水冷却器,技术上更胜一筹,几乎免维护,运行稳定可靠,其特有的结构和技术,保证水不能渗漏到油中。

从运行情况分析,油水冷却系统与风冷系统相比,有如下优点。

(1)运行稳定可靠,正常运行时油泵为1开2备。

(1)整流柜选用KHSJ-20KA/637V装置,主电路采用三相全控桥式同相逆并联、单柜12脉波的可控整流方式。同相逆并联的优点在于整流变的输出和整流器的输入采用同相逆并联,逆并联的桥臂电流在同一瞬间大小相等、方向相反,其产生的交变磁通相互抵消,从而减少磁场对电路工作的影响,同时可提高每臂的电流均衡度[2]

(2)冷却效果佳,变压器油温基本控制在45 ℃左右。

(3)油泵运行时噪声很小;反之,如采用风冷系统,则需要多台风机同时运行,噪声很大。

(4)正常运行时,1台3 kW油泵即可达到所需的冷却效果;反之,如采用风冷系统,则需要多台风机同时运行,耗电量较大。

(5)油水冷却系统几乎免维护。

2 整流系统

其中,pi表示第i个粒子;bj,i表示第i个粒子、第j个基函数中心;σj,i表示第i个粒子、第j个基函数的阈值;wj,i表示第i个粒子、第j个输出权值。将RBF神经网络误差评价指标,即式(3)所示的均方误差函数作为粒子优化适应度函数。

(2)在选择整流元件的型号规格和每桥臂并联元件数量时,充分考虑了既要保证装置的高可靠性运行,又要保证合理的电流、电压储备系数及均流系数后,采用了国外引进的KPX-3500A/2600V晶闸管。晶闸管每臂两只元件并联,单柜元件总数为48只。其优点是1只元件损坏时,整流柜仍正常运行。青岛海湾有计划地安排停车更换元器件,以避免意外停车造成的损失。

(3)每个晶闸管选配RSG-690V/3600A快速熔断器(以下简称“快熔”),实现短路过流保护(当元件击穿时,快熔熔断,防止直流侧短路);同时,选配快熔检测仪(可实现对快熔的监控,增加系统运行的可靠性)。

(4)采用交流母排整流柜背后下方进线,直流母排采用整流柜顶部出线的方式。出线方式须根据电解槽的布置合理设计。电解槽在二楼时,整流柜顶部出线的方式可以减少铜排的长度,降低损耗。建议在满足规范及检修空间的情况下,整流柜离电解槽越近越好。

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(5)冷却系统是保证整流设备安全运行的重要环节。目前,国内外大功率晶闸管整流柜基本都采用水冷却。随着电解电流的增大,对冷却水系统的要求也越来越高,除了对水压、水温、流量的要求外,对水质的要求也更加严格。由于大电流晶闸管整流装置电流大,功率损耗大,发热也量大,因此,冷却系统的作用越来越重要。因为整流柜对循环冷却水质量的要求高,所以整个系统为闭式循环冷却系统,即由二次水系统和一次水系统两系统组成。两系统通过板式热交换器实现热力上的换热和水力上的隔绝。本次项目选用LSS-150B×2型纯水冷却器,1开1备,互为备用,在其中一台纯水泵发生故障时,另一台能自动投切,以确保整流系统的稳定运行。

(6)整流柜保护系统。①当整流元件损坏时,与元件串联的快熔熔断报警。当1只快熔熔断时报警,2只快熔熔断时跳闸;故障信号送PLC检测, 并发出报警信号。②设定过载和过流保护定值,用于报警或跳闸。设定电流量程,避免升电流时出现误操作。③冷却水出口温度高于设定值45 ℃时,向PLC给出水温过高开关量信号,并发出音响报警。④当冷却水水压降低时发出报警信号;在延时一段时间后,水压未恢复正常时,再发出紧急跳闸信号;当冷却水的总出水温度高、桥臂温度高时,也会发出报警信号。⑤最大电流限制:在触摸屏上可方便设置最大电流给定值,避免整流装置过负荷运行。⑥设定热备用通道故障,及时发出报警信息,便于运行人员及时维修,提高备用设备的完好率。⑦设定油泵故障报警,便于运行值班员及时切换备用油泵。⑧设定报警项目有:水泵故障,油泵故障,单快熔熔断,整流柜出口水温高、进水水压低,热备用通道故障,同步缺相,电导率高,电压、电流过载等内容。所有报警跳闸信息全部通过PLC上传后台,便于值班员及时掌握运行状况[1]

(3)同步电源取自变压器阀侧,可靠性很高,从而提高了系统的稳定性。

3 直流控制监控系统

(1)控制系统是整流系统中的关键部分。如果控制系统故障将会影响机组的运行,给生产带来不必要的损失。为此选用SFCS-6E型12脉波整流装置计算机双通道全数字控制系统,由1套12脉波整流装置计算机双通道控制系统、PLC监控系统、触摸屏及计算机网络通讯接口组成。

好产品也有好政策。在西洋诺威施产品经理李家跃介绍了具体的优惠政策后,与会经销商积极订货,气氛十分热烈。湖北地区经销商胡兴钰在采访中表示,面临上游产品高价和下游需求低迷双重压力,经销商都在寻找能真正满足需求、帮助农民增产增收的产品。和贵州西洋合作多年,产品高效可靠的质量赢得了他的信赖,今后将一如既往地与西洋合作,互惠共赢。

(2)双通道控制系统是由1只双通道热备用控制器单元和完全独立的两套数字调节触发控制器单元、脉冲功放电源等组成,柜内安装采用带滑轨的组件结构,能实现不停机检修、更换控制单元组件。

优点:可以在线不停机更换触发控制箱,保证工艺系统的连续运行,提高了控制系统的可靠性。

(7)极化装置。选用KHA-150 A/517 V装置输入380 V、3相、50 Hz的交流电;额定直流输出电流150 A,额定直流输出电压517 V,输出电流和电压均为0~100%可控调节。其作用是当主变压器停电时,自动或手动投入极化电流,为离子膜提供合适的电流或电压,确保不损坏离子膜电解槽。

(2)节省土建投资。

四是提升国有农场统一经营管理及服务职能。加强产业集团对农场经济发展的带动作用,完善产业集团与国有农场的利益联结机制,把农场培育为产业集团的生产基地。加快培育农场特色种养业,重点发展红江橙、茶叶、菠萝、蔬菜等特色产业,设立特色产业专业化公司,以市场为导向,增强企业盈利能力。建立完善以效益为核心的经营考核制度,强化农场企业定位,制定农场三年扭亏增盈方案,将三年扭亏增盈指标纳入考核。

(4)反馈采取交直流反馈互为热备的方式。一路信号取自直流传感器(0~5 V),另一路信号取自整流变网侧电流互感器(0~5 A)。直流反馈信号及交流反馈信号同时送入控制柜,并优先选择直流反馈信号供稳流调节使用;交流反馈信号做热备用,确保只要有一路反馈信号正常,就可运行。

优点:不会因为直流传感器故障而停车,热备用交流信号可以切换为反馈信号,正常使用。

(5)在控制柜上配置1台触摸屏,作为就地操作的人机界面,实现各项检测数据、设备运行状态的显示,以及电流的升降调节、设备的操作等功能。

优点:当微机后台系统发生故障时,可以直接在触摸屏上进行升降电流的设定和操作。

(6)根据工艺要求,操作人员在后台设置电流及其升(降)速度,以使电流能按照设定速率匀速升(降)。

优点:既保证了电流速度提升平稳,又减少了操作员手动操作的次数。

4 交流保护系统

(1)本套整流装置交流配置110 kV SF6组合电器,其额定电流为2 000 A。

6.建立完善、合理的绩效考核体系。系统设立绩效考核模块,在原费用管理系统绩效考核模块的基础上,将学校开展的经济活动分析数据表纳入系统,实现部分分析数据自动提取、自动归集,省去了业务人员的工作量,实现数据从录入、归集到分析的全过程网上管理。绩效考核部门及相关领导依据该模块提供的数据严考核硬兑现,实现考核激励差异化、分析改进常态化,使之成为学校激励机制的重要推手。

由于学生生活经验的局限,他们对很多问题的理解和认识是不全面的。对生活中的实际问题往往存在着很多的困惑。教师的活动设计如能从学生的困惑出发,将会起到事半功倍的效果。

(2)保护装置选用ISA-388G 351G,实现了过流、速断电量保护;采用ISA-361G保护装置,实现了轻瓦斯、重瓦斯、超温等非电量保护。

为了提高家禽疾病的诊断质量,严格筛选致病菌是疾病诊断中的一项重要工作[3]。首先,养殖户需要选择一只因病致死的家禽进行病变部位的解剖,并且将其放在经过灭菌处理的营养琼脂培养基上进行24 h的恒温恒湿培养。然后,将长势良好的病菌进行染色。最后,对病菌进行分离和培养。

(3)测量装置选用ISA-389G装置,实现了对线路的电流、电压、功率因数、实时功率等进行测量。

以前实习由于人数少,学生可以住在实习单位跟班实习。现在学生人数太多,而且电气工程类专业的特性决定了其实习单位如电网、发电厂、变电所、煤矿等都是安全规范要求非常严格的单位,接待实习学生太多,实习单位考虑到安全隐患较大,不太愿意,导致实习单位联系困难。即使同意接待实习,由于学生人数多,实习单位为了保障生产安全,每个地方一次接待实习人数有限制,同一个地方只能分组轮流去。虽然实习总的时间较长,但是落实到每个学生来说时间较短。学生去了只能是看看而已,并不能具体操作,所以有一定的局限性。结果到了实习现场也只能走马观花,匆匆忙忙,流于形式。

(4)监控系统选用综合自动化系统,实现了对整流交流系统数据及状态的监控。

可以实时对变压器本体以及交流侧的模拟量和状态量进行监控。当发生问题时,值班员可以第一时间得知相关信息。

5 动力用电负荷及用电设备选型

根据负荷性质分类,烧碱装置采用双路10 kV线路供电。由于部分负荷为重要一级负荷,一旦突然停电,将会造成重大的安全事故或经济损失。在设计时,烧碱装置有1台10 kV应急变压器,其电源来自110 kV总降压站的10 kV应急段出线开关。当总降压站全部停电后,该应急段能够利用应急柴油发电机供电,从而为烧碱应急变压器供电,保证了生产的安全可靠运行。

Numerical Simulation of Flow Characteristics of Mono-Dispersed Slurry in a Climbing Pipe of Dredging Engineering

优点:双路电源保证了烧碱工艺供电的可靠性。当发生全部市电丢失后,应急柴油发电机能自动启动,为应急负荷提供电源,保证安全性。

6 运行情况

(1)该套离子膜法烧碱装置投产后,正常运行时的直流电流(Id)为18 kA,运行稳定可靠,后台电脑能实时监控交直流运行的状态和数据,并形成历史报警信息记录和报表。

1.1.1 病例选择 收集2017年1—12月收集无锡市中医院肾内科和无锡市中西医结合医院介入科诊断为透析瘘失功、行透析及透析瘘腔内治疗的患者49例作为透析组。选取无锡市中西医结合医院药物临床试验中心的健康成人22例作为对照组。

(2)直流传感器在运行中比较稳定,没有出现直流信号丢失的情况。

(3)当工艺连锁停车时,自动投切的极化装置可及时投入运行,满足电解工艺的需求。

(4)在运行中曾出现数字触发控制器单元故障并自动切换到备用通道的情况,期间没有影响整流系统的运行。故障通道维护后再投入,作为热备用通道。

(5)晶闸管元器件可靠,没出现过晶闸管损坏的情况。

(6)油水冷却系统的运行,正常1台油泵运行即可满足冷却要求。夏季温度较高时,开启2台油泵,对变压器油进行降温,并将油温控制在46~55 ℃。

7 结语

在设计之初,氯碱企业就应该充分考虑增加整流控制系统可靠性的设计方案,除了选用高可靠性元器件,热冗余技术及互为备用的方案也尤为重要。另外,平时巡检测温时可用手持式红外热成像仪;如有问题,确保及早发现、及时解决。

参考文献

[1] 黎鹏.氯碱工业整流技术[J].中国氯碱,2005(2):4-6.

[2] 郝万新.电力电子技术[M].北京:化学工业出版社,2002:50-65.

 
夏红,段景义,王富春,张洪财
《氯碱工业》 2018年第02期
《氯碱工业》2018年第02期文献

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