抗晃电技术在石油化工生产装置中的应用分析

2021-04-03孟庆波

中国设备工程 2021年11期

孟庆波

（抚顺石化公司洗涤剂化工厂，辽宁抚顺 113000）

在我国众多企业中石油化工企业属于一种连续生产的企业，生产装置需要处于长周期运转过程中，正是因为企业特殊性对生产过程中的供电可靠性提出了更高的要求，在整个生产过程中不能出现因电动机电源供应不足而导致跳闸断电的现象。在石油化工企业生产过程中会受到内外因素带来的影响而导致晃电现象的出现，这种现象会导致整个生产装置无法正常连续运行，因此，石化企业要对抗晃电技术进行充分应用。

1 晃电对石油化工生产装置的影响分析

1.1 晃电产生的原因及现象

在通常情况下，石油化工企业电力系统在实际运行过程当中受到雷击、短路故障、大容量电机直接启动等带来冲击，这样就会导致整个系统在短时间内电压出现大幅度的波动或者瞬间失电，这种现象就是“晃电”。晃电主要有3种情况，第一种情况就是电压突然间的上升或者降低，这种时间可以维持在0.5个波长周期到1min，电压上升到额定电压的110%～180%，电压下降到额定电压的10%～90%；第二种情况就是电压出现闪变，电压波形会出现规则的变化或者电压幅值会出现随机变化，工作人员可以通过肉眼观察发现相应变化；第三种情况就是短时间的断电，这种情况持续时间比较短，但是也会对整个石油化工生产带来一定程度的影响。

1.2 晃电对生产装置产生的影响

在通常情况下，我国石油化工企业在生产过程当中使用到的电动机都是由交流接触器控制的，这种类型的电动机在出现晃电现象时会因为电压上升或者下降带来的影响而无法正常进行运转，电机内部线圈对铁心的吸引力比弹簧释放出来的弹力还要小，这样就会使得接触器释放，最终就会导致电动机停机，装置的连续运行也会因此受到一定程度影响，企业会受到巨大经济损失。根据相关数据表明，如果交流接触器内部电压比线圈额定电压的50%还要低，一旦时间超出一个周期就会导致接触器释放；如果电压要比80%还要低，那么持续的时间就是五个周期就会导致接触器释放。另外，企业在使用变频器来对电动机进行控制时，通常变频器都具有失压、过压或者一瞬间停电的保护等功能，当GTR为变频器的逆变器件，在出现失压或者停电的时候，控制电路就会向驱动电路输出停止信号，这样就会导致驱动电路和GTR无法正常进行运转，电动机在这个时候就会处于自由制动状态。当IGBT为逆变器件时，变频器会在失电或者停电之后还可以工作一段时间，如果失电或停电时间没有超过这段时间，变频器可以平稳运行，如果超过这段时间就会自我保护而停止运行。在石油化工企业生产过程中受到晃电现象带来的影响而出现变频器跳闸的情况比较多，晃电导致电动机出现过电流的情况也比较少，由于交流接触器比变频器的应用情况较多，这样就减少出现变频器停止的情况。

2 防晃电技术在石油化工生产装置中的应用

2.1 分批自启动技术

石油化工企业在过去使用的电动机是自动启动，这种电动机通过断电延时时间继电器来完成自动启动，在电动机失去电力的时候，时间继电器会受到一定程度的影响而延时断开，在规定的时间内电压恢复到正常状态，电动机在延时触点的影响下而将自动回路接通，电动机可以重新启动，并且恢复到正常的工作状态。

这种技术的缺点就是相关控制线路比较复杂，在时间方面很难达成一致，而且大部分石油化工企业还没有采用该控制技术。然而，分批自启动电动机在PLC控制下进行顺序控制启动，工作人员在系统运行之前将相关控制逻辑输入到PLC当中的CPU模块当中的存储区，并且有专门的锂电池来维持PLC断电之后的程序运行和数据储存。这个系统晃电现象恢复之后，依据设计的程序来对电动机进行批次控制，在控制之下快速启动，分批自启动技术可以应用在多台电动机的顺序启动当中，在后期进行操作和维护也比较方便，在石油化工企业当中得到广泛应用，除此之外，这种技术还可以有效防止大部分晃电带来的跳闸影响。

2.2 采用专门的抗晃电交流接触器

现阶段，在我国石油化工企业生产过程当中，最经常使用的抗晃电交流接触器型号就是FS系列，这种类型的接触器采用的是双线圈结构，不仅吸合速度比较快，而且具有良好的动作特性，在吸合或释放的时候不会发生有害的抖动，整体的控制模块在电源正常的情况下可以处于储能状态。另外，接触器的启动和停止与其他接触器一样，如果发生晃电现象就会导致实际电压降低到接触器的维持电压之下，这时候控制模块就会开始工作，接触器可以通过储能释放的形式来进行吸合，电源恢复以后又可以重新进入到储能状态当中。这种控制模块在实际运行过程当中使用了比较特殊的电源转换部件，这样可以让FS接触器的体积和安装结构之间保持在正常范围之内，对于一些离水井群或油品装置等相对位置比较分散的石油化工加工厂区可以对抗晃交流接触器进行应用，不仅可以达到良好的运行效果，而且还可以降低由于低电压引起的电动机跳闸现象发生的概率。

2.3 TPM-MD延时节能模块

这种类型的模块不仅可以达到良好的节能效果，而且还具有延时功能，交流电可以在通电的时候通过整流转变为直流电，这样可以让接触器吸合效果得到进一步提高。在这之后通过控制部分将直流电压转变为开关提供的直流低电压小电流，接触器可以进行正常的吸合，在一定程度上能够降低接触器的功耗，在晃电情况发生的时候，控制电路可以按照规定的延时时间来对控制开关电源进行控制，这样可以继续向继电器输出电源。这种模块整体尺寸比较小，工作人员可以根据实际情况来对线路进行改造，不需要更换接触器就可以达到预期效果，而且还具有较高的节能效果，部分石油化工企业应用该模块还在处于试用阶段，后期运行效果较为良好的情况下可以进行大面积推广。

2.4 采用节能型交流接触器

在科学技术水平不断提高的今天，越来越多先进的石油化工生产设备被不断的研发出来，这就要求石油化工企业要对节能型交流接触器予以足够重视，并且根据实际情况来对其进行充分应用，这样才可以保证生产环节的正常进行。节能型交流接触器与一般的交流接触器之间有着一定的优势，前者在释放出来的电压比后者还要低，石油化工企业采用这种类型的接触器可以有效避免电压下降而导致晃电情况出现。不过节能型交流接触器无法对电源短时间内中断情况进行有效处理，这就要求石油化工企业要根据自身实际生产情况来对接触器进行合理选择，这样不仅能够让接触器的作用充分发挥出来，而且还可以对晃电情况进行有效应对。

2.5 UPS抗晃电系统

当前有效解决石油化工企业晃电的一项方法就是使用UPS抗晃电系统，其通常是由主机与储能电池两部分构成其电源系统。由于晃电而导致的非常规性断电会在很大程度上影响到了石油化工企业的继续生产。而在出现晃电后使用UPS抗晃电系统则能够继续维持接触器控制线圈的电压在一定时间中不出现改变，而且在该时间段内使用备用电源，那么还能确保电动机能够正常运行。将时间继电器模块设置于系统中，就能够防止因为长时间电网停电恢复时导致的电动机误启动，避免威胁到作业人员的人身安全。具体来说UPS抗晃电系统的工作原理主要如下。

第一，在出现失电压或是欠电压的情况下UPS电源开始启动，并由电池提供给企业生产正常运行所需的电源。

第二，如若是在低压系统内出现晃电，那么单纯的凭借UPS电源系统就能够确保接触器线圈运行正常，避免出现电动机停机的情况。

第三，对二次控制部分进行设置，一旦配电柜主母线失电压一段时间后系统就会将输出断开，避免恢复电压后有事故出现。

第四，如果出现严重过荷的情况，那么是由电网电压经整流直接进行供电。

第五，在工作正常的情况下，储能电池自动充电，并且给负载供电。