化肥装置事故负荷分批自启动失败原因分析

陶小永，蒋 祥

（中海石油化学股份有限公司，海南东方 572600）

1 概述

我厂化肥二期装置合成变电所低压事故段为一类重要负荷供电，母线配置有两个电源：正常市电源（1A1断路器）和一台容量为1 800kVA柴油发电机供电。正常时事故段负荷由市电供电，当外电网全部失电情况下，自动启动事故柴油发电机，待10s内发电机建立电压，具备带负载能力后，事故母线上具备条件的压缩机辅油泵、锅炉给水泵及快锅风机等重要设备将分批自启动。

利用本次装置停车检修时间，电仪部对合成、尿素事故段负荷分批自启动进行模拟测试，目的是为了检验柴油发电机自启动功能、事故段运行电动机分批自启测试以及发电机带负荷能力。确保在主电网失电的情况下，生产装置能够安全停车。

2 分批自启测试过程

首先测试前提是确认具备自启条件的运行电机数量及范围，与工艺主控人员沟通过程细节，按方案准备及步骤，有计划地进行实施。具体过程如图1所示。

图1 合成低压变电所系统图

1） 检查合成低压母联柜“43-2”开关至自动位置。

2） 分闸合成1#变压器断路器，低压进线1A失电跳闸。

3） 低压母联备自投动作，母联柜断路器1AB合闸。

4） 将母联柜“43-2”开关打至手动位置。

5） 分闸合成低压母联断路器1AB断路器。

此时低压A段母线失电，1A1断路器失压跳闸，同时事故段失电，ABB REF542# 综保ATS检测低压A段失压3s后自动启动柴油发电机，10s内建立电压并具备带载能力，同时控制盘发出合闸1G（发电机断路器）指令，待1G断路器合闸成功后，事故段电机负荷开始延时分批自启动。

每台电机柜专人记录启动过程，通过查看主控DCS起停时间记录，启动时间和顺序基本与电气设定的时间吻合，从而实现第一批为所有压缩机组的辅油泵，第二批为冷凝液泵及尿素水处理系统，第三批合成锅炉给水系统（两开一备用）自启动后，快锅风机作为第四批自启设备（电机启动时间88T4设定为6s）需要马上启动，继续为锅炉送风冷却降温。自启动时间配合表见表1。

表1 电机自动启动时间配合表

3 快锅风机自启失败原因

3.1 风机启动控制原理介绍

合成装置快锅风机是中压快装锅炉送风设备，调节方式为入口气动风门挡板，手动操作。风机是单入口的，驱动端由一台轴功率160kW，转速为1 480r/min低压电机直接启动运行。

电动机保护采用三菱EMC综保，型号为：EMC AA-2A，其控制回路设计主要由UPS（X0-Y0）不间断电源供电，另外88T3和88T4时间继电器由正常市电供电，依靠88T4得电延时闭合来实现分批自启动。图中A点（E11-E31）为DCS启动允许条件，当工艺满足条件时A点处闭合状态，现场操作柱将SA选择开关转换至H位置就地启动，主接触器88吸合，其自保持触点88（E11-E31）闭合，快锅电机可运行。当需要停机时，工艺将H选择开关打至“0”位电机停止运行。具体控制原理见图2，元器件名称见表2。

图2 控制原理图

3.2 风机自启失败原因分析

按照自动启测试步骤，当1G断路器自动合闸后，快锅风机未能在第四批自启动，但测试前还正常运行。查看电机控制原理图，测量E11-E31之间电压为219.5V，断电测得A点电阻无穷，回路不通，判断自启失败的原因为允许启动条件不具备。

经过查找确认A点由电仪交接柜AR47与AR103小继电器常开触点串联组成，两继电器线圈由快锅HIMA系统PLC控制输出。从下面PLC逻辑图可以看出，由XS2829C（仪表控制位号）控制输出AR47继电器，分别由四个条件触发。其中UL2829A由电气运行状态信号取反后作为输入，此时没有运行为0，经过取反后为1。UA2829B为电气MCCB空开常开触点，基于安全运行考虑，必须先合上开关才允许启动，此时也为1，另外UL2829B 为操作柱选择开关控制的KA继电器，取的常闭点，打至就地位置时条件满足为1，逻辑图见图3。

图3 快锅风机启动允许逻辑图

FZL 2810（仪表控制位号）由现场风机出口风门挡板信号输入，控制AR103继电器输出，发现FZL2810风门挡板逻辑线条为红色线条，条件不具备为0，至此AR47与AR103继电器线圈未能吸合的原因为风机风门挡板未关闭。快锅风机点检表见表3。

表3 快锅风机点检表

由于风机功率大且直接启动，为了避免启动时带负载启动，工艺启动风机前需要手动关闭风门挡板，启动正常后再手动将挡板打开。因此在遇到外电网发生晃电或故障失电的情况下，由于风门挡板不能自动关闭功能，即启动允许条件不具备，这样就导致了风机的自启动失败。

4 测试过程总结

本次分批自起动测试比较顺利，顺序基本是按照工艺和电气设计的要求来完成的，同时也存在了些问题，需要进一步改进。

1）快锅风机控制回路设计由UPS供电，那么T3时间继电器在回路中起”防晃电”作用就多余了，如果取消该继电器，可以避免继电器损坏因素导致风机停车。

2）快锅风机控制回路没有防晃电功能，如果遇系统晃电，低压备自投动作，T4时间继电器立即释放，断开回路，那么风机会因电网晃电而停机。

3）另外在遇到外电网发生晃电或故障失电的情况下，由于快锅风机风门挡板不能自动关闭，导致电机无法实现分批自启动。可以通过变频器控制调节风机转速、风量的方法来代替目前气动调节风机入口挡板的方式。但要考虑更换变频电机、变频器安装及控制方面的问题，取消风门挡板作为启动运行信号，另外一系列联锁信号都要修改、变更，这些问题都有待于逐一解决。