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硫酸余热发电机自动单机控制装置研究及实践

更新时间:2009-03-28

某硫酸生产企业建有400 kt/a硫精矿制酸装置,余热发电机组的电气控制系统经常因外部供电不稳定而导致非计划性停机情况发生,尤其在雷雨季节及周边企业启动大型设备时更易发生,频率最高时一个月达10次以上,严重影响设备的安全、稳定、连续运行。为此,该企业针对硫酸系统余热发电机组自动脱网单机运行成功率低而造成停机次数多、停机时间长、经济损失严重等问题,成立了专门的自动单机攻关改造小组,希望彻底解决该问题。

1 改造背景

硫酸装置余热发电机组依靠硫酸生产时回收余热所产生的高压过热蒸汽进行发电,正常生产情况下所发出的电能在满足硫酸、磷肥装置生产用电的同时,把多余的电量返送回电网。但当外线供电系统出现异常情况时,发电机就会因为不能及时进行解列(断开与外线供电,所发电能仅供其厂内硫酸、动力、磷肥系统用电),或者是解列后硫酸系统关键设备跳闸,导致硫酸停机从而联锁引起发电机被迫停机,导致系统单机运行失败,进而使系统全线停机。这不仅造成生产成本的增加,而且增加了设备的损耗,生产的安全风险也大大增加。

硫酸系统和余热发电机组的稳定运行是相互影响、相互制约的,二者是个有机的整体。硫酸及发电生产系统工作流程示意如图1。

  

图1 硫酸及发电生产系统工作流程示意

从图1可见:发电机组脱网单机运行后,硫酸系统与发电系统是一个紧密联系的闭环网络。单机运行的成败除了进线联络柜要进行及时准确的判断切除外,还要同时保证硫酸系统和动力发电系统的正常连续运行,其中任何一个环节都是关键因素,缺一不可。

2 电气控制系统存在的问题

2.1 主风机稀油站控制不合理

通过现场反复的验证试验,绘制出主风机稀油站油压及油泵控制曲线,见图2。

  

图2 主风机稀油站油压及油泵控制曲线

根据整个供电网络的运行和发电机组的并网情况,结合企业实际自主研发出一套新型发电机组自动脱网单机运行电气控制系统。采用该系统进行改造,可自动识别系统运行、外网供电系统的各种异常情况,进行综合分析后做出准确的判断,按照预先设定的程序自动进行相应的操作[2],可大大提高发电机自动脱网单机运行控制的精度和灵敏度,是国内同行业内首次创新实现余热发电机组自动脱网单机运行的电气控制技术,可有效解决在供电系统不稳定的环境下余热发电机组脱网运行成功率低的难题。

2.2 进行联络柜对外线供电异常情况判断不及时

1)根据低压变频现行运行情况及其供电质量,对变频器控制参数进行重新优化设定,既可以满足正常运行时对设备的必要保护,又可以在一定的供电电压波动范围内进行合理的自动调节控制,大大降低停机次数。

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2.3 高压设备保护控制设定不合理

2)自主研发出低压酸泵、水泵变频器故障自动重启控制技术,实现变频器在故障停机后5 s内可连续3次进行自动重启[1]。此技术的应用可大大提高系统稳定运行的可靠性,尤其是循环酸泵、锅炉给水泵的改造,更是大大提高其运行的安全稳定性,对发电机组自动脱网单机运行提供保障,也是国内同行业内首次应用设备故障自动复位重启技术于工业生产,可智能判别故障类型并在允许的时间内按照预先设定的程序进行自动重启控制,提高控制精度,简化操作流程,降低劳动强度,提高工作效率。

2.4 酸泵等关键变频低压设备自动调控能力差

循环酸泵、锅炉给水泵等重要的低压变频设备对电能质量要求较高,并且保护动作过于灵敏,虽然能够很好的保护用电设备,但在供电出现波动等瞬间异常的情况下不能进行有效的自动躲避调节,而是立即停机,从而引起相关设备联锁停机,造成整个系统停机。

3 技术改造方案

3.1 开发变频器故障自动复位重启功能

进行联络柜仅在出现短路、过流、电压大幅波动等严重情况下才会跳闸,并且灵敏度较差,动作迟缓,不能精确的反映出外部电网的实际运行情况;同时,也没有接入发电机的并网信号,不能有效的调控整个化工供电网的供电情况。在跳闸动作延迟的这段时间里,如果电压波动较大,下降较快,则厂区内供电网络上的所有高低压设备已经全部跳闸停机,从而造成全线停机。

循环水泵、炉前风机等高压设备的保护系统设定不合理,不能够与进行联络柜的跳闸时限相结合,躲不过系统单机过程中的调节时间,总是超前跳闸导致停机。

3.2 重新设计改造稀油站电气控制系统

1.2 病例诊断及监测 80年代开始,对临床诊断为疟疾、疑似疟疾、疑似感冒及其他原因不明的发热病人(称“四热病人”)采血涂片镜检[2],以血检疟原虫阳性者统计发病率。2006年以后诊断依据根据中华人民共和国卫生行业标准之疟疾诊断标准(WS259-2006)。

根据稀油站油压运行曲线,对SO2主风机稀油站的电气控制系统进行功能完善性改造。把原来的稀油站低压跳闸控制系统改造为主备油泵相互联锁配合,设计出自动低压/故障切换启动技术,以保障SO2主风机电动油泵在单机切换过程中避免出现低油压跳闸从而联锁引起主风机跳闸导致停机情况;并且根据油压控制曲线优化油压控制方案,在油压降低至68 kPa时,开启低油压报警系统的同时启动备用油泵增压,为发电机自动脱网单机运行提供保障。

3.3 更换电磁式信号控制设备为新型数字式设备

总体上正在向多样化发展,四川、青海等省份制定了旅游产业发展大会申办办法,每年举办旅游节事活动和招商活动,中国医疗保健国际交流促进会开辟了多种国际交流途径。涉外活动也越来越受到大众关注,仅2018年以来,就先后举行了多场与健康旅游相关的重量级活动,博鳌“一带一路”与健康产业发展论坛在海南博鳌举办,国际中医药文化节首次登陆中国内地,世界中医药学会联合会首届非物质文化遗产高峰论坛在北京举行。2020年,北京还将举办世界休闲大会,倡导休闲生活,发展健康旅游。与“引进来”形成对比的是,“走出去”推介的力度还显不够。

旧式电磁式信号控制设备控制精度差,动作迟滞现象明显,返回系数较低,使动作信号不能有效控制在一个较小的合理范围内,对发电机组自动单机时的供电质量影响较大。因此,在查阅了相关资料与产品介绍、并做了大量的试验进行可靠性论证后,确定采用新式高精度、高灵敏度、高可靠性的数字式控制调节、保护设备,继电器返回系数从1.2提高到1.06,大大满足单机精度控制要求,从而满足发电机组自动脱网单机运行电气控制系统的需要。

3.4 自主研发一套新型自动单机控制系统

从图2可见:主风机稀油站正常运行情况下油压在68 kPa以上,主风机运行正常。当油压低于68 kPa时给出报警信号,提醒操作人员油压降低,供油系统故障。当油压低于62 kPa时备用油泵启动,以解决油压过低故障。当油压低于45 kPa时主风机跳闸停机。看似很合理很完善,但实际运行过程中,当供油系统故障,油压降低到62 kPa时,备用油泵虽然接到启动指令,但对油压的整个调节时间过长,而油压下降的速度(t2-t1很小)又很快,不足以完成油压的调节控制就导致主风机因油压过低而跳闸,从而起不到实际的备用效果。

4 结语

技改方案实施后设备运行控制更加合理高效,信号采集、处理更加准确灵敏,系统运行对供电异常时电压波动的抵御能力大大提高,余热发电机组自动脱网单机运行控制系统的各项参数与性能指标都可以按照预定的程序进行自动调控,发电机组自动脱网单机运行的成功率得到了较大的提高。

发电机自动单机控制系统于2017年3月投入使用至今,经过几个月的实际生产运行检验,发电机组自动脱网单机系统投运后如期实现平稳自动单机运行,达到理想效果,大大减少了非计划性停机的次数;降低了设备的损耗和维修成本,延长了设备的使用寿命,提高了设备的运转率,保证了各生产系统的连续稳定运行,每年可为企业多创造经济效益200多万元。该发电机组自动脱网单机电气控制技术开创了全国硫酸行业此类技术的先河,对相关行业也具有重要的借鉴意义。

2.3 两组患者的临床疗效比较 病例组达到临床控制54.76%、显效30.95%、有效14.29%,对照组临床控制35.71%、显效33.33%、有效28.57%、无效2.38%,两组比较差异有统计学意义(P<0.05),见表3。

参考文献

[1] 吴一凡.ACS800固件手册[M].北京:中国电力出版社,2008:145.

[2] 肖增弘 盛伟.汽轮机设备及系统[M].北京:中国电力出版社,2008:139-144.

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俞志荣,徐彦飞,吴韩辉
《硫酸工业》 2018年第03期
《硫酸工业》2018年第03期文献

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