龍宇煤化工空分液氧泵變頻器抗“晃電”技術改造

O王貴生（河南龍宇煤化工有限公司 河南 476000）

龍宇煤化工空分液氧泵變頻器抗“晃電”技術改造

O王貴生
（河南龍宇煤化工有限公司 河南 476000）

當前，變頻器以其優良的調速性能和顯著的節能效果，越來越被更多的現代化企業所采用，我公司的空分液氧泵220KW電動機采用了艾默生POWERDRIVE MDS220T變頻器。由于電網電壓不穩定，導致液氧泵變頻器在使用中產生了新的問題——變頻器因電網晃電而跳閘，對空分液氧泵變頻器進行抗“晃電”技術改造。本文重點介紹抗“晃電”技術設計原理與實施方案，DZQ—C變頻器重合控制器接線圖、工作原理，優化變頻器內部參數設置，生產工藝特點對變頻器瞬停再起的影響，抗“晃電”效果等方面的內容，改造后液氧泵變頻器運行更加穩定可靠，有效的避免了因液氧泵停運造成非計劃停車帶來的巨大損失。

變頻器；抗“晃電”；再啟動；穩定

龍宇煤化工空分裝置液氧泵是為生產核心裝置—氣化爐提供氧氣，是生產系統的重要設備之一，它的穩定運行直接關系到整個生產系統的正常運行。其驅動采用了艾默生POWERDRIVE MDS220T變頻器和220KW電動機。但由于某種原因（惡劣天氣或電網系統故障）引起電網電壓不穩定，會導致液氧泵變頻器在使用中因電網晃電而跳閘。低電壓通常都是短時的，對傳統的控制系統影響較小，而對變頻器則會產生低壓跳閘導致電機停止，直接影響生產。每次由于電網晃電變頻低壓跳閘造成的非計劃停機，都會給公司造成巨大的經濟損失。因此，如何使變頻器在瞬時低電壓時仍能正常工作成為關鍵問題。

1.“晃電”問題分析

龍宇煤化工聯合裝置的外部供電電源，接自相距約600米遠的化工園區的一所地區110千伏降壓變電站，該變電站為110千伏架空進線，安裝一臺31500千伏安容量的主變壓器，短路阻抗為10%，以10千伏電壓等級，240平方毫米截面交聯聚乙烯電纜向魯華聯合裝置饋電。

由于龍宇煤化工聯合裝置地處粵西雷州半島，屬多臺風，高雷暴日區域，所以電網架空線路遭遇雷擊或風擺觸樹導致接地等瞬間故障幾率相對較多，雖然架空線路都設置有自動重合閘功能，但關鍵設備空分液氧泵變頻器沒設置相對應的自動再啟動功能，所以當上述瞬間斷電故障來臨時，變頻器都具有過壓、失壓和瞬間停電的保護功能。變頻器的逆變器件為IGBT時，在失壓或停電后，將允許變頻器繼續工作一個短時間td，若失壓或停電時間超過td，變頻器自我保護停止運行。一般td都在15～25ms，通常電源“晃電”較為強烈，都在幾秒鐘以上，變頻器自我保護停止運行，電動機跳車。

2.抗“晃電”技術設計原理與實施方案

針對變頻器因電網“晃電”導致液氧泵停車問題，采用DZQ—C重合控制器，改造液氧泵變頻器控制回路的啟動部分，在電網瞬時欠壓“晃電”時，變頻器的運行指令被斷開或保護動作后，當短時再來電時，為滿足變頻器上電時限條件，控制器自動向變頻器延時發出再啟動指令 ，從而保證變頻器可靠重新運行。

DZQ-C變頻器重合控制器，適用于380/220V控制電源系統，并聯于變頻器的控制電路上，能準確地判別運行中變頻器室因電源失壓而停止原由，僅在電源瞬時欠壓“晃電”條件時才輸出在重合指令，并且有和來電壓閥值閉鎖功能，因此極其可靠。

DZQ-C變頻器重合控制系繼電電子一體化電路結構，完全等同常規電磁繼電器控制，內置超級電容后備工作電源，超長的使用壽命，雙重化邏輯閉鎖，具有牢靠的故障安全型特性。

(1)DZQ—C變頻器重合控制器接線圖及工作原理

DZQ—C變頻器重合控制器接線原理圖如下：

變頻器/軟起動器控制接線原理圖

(2)DZQ—C變頻器重合控制器工作原理

當電網供電正常時，DZQ—C控制器6,8端子的內部觸點處于斷開狀態，不影響變頻器的正常啟動或停止。當電網瞬間欠壓晃電時，DZQ—C控制器1,2端子可以監控到變頻器電源欠電壓，3,4端子可以監控變頻器是否停車，當滿足1,2端子欠電壓和3,4端子運行信號斷開，DZQ—C控制器6,8端子的內部觸點將閉合，保持變頻器的啟動信號不丟失。變頻器電源供電恢復正常時，由于啟動信號的保持，電動機會立即重新啟動運行，使電動機在這一過程中仍然保持不間斷運行。

3.優化變頻器內部參數設置

a．設置掉電控制模式mains loss mode，其本質就是解除變頻器的欠電壓保護功能，并且使被驅動電機進入慣性自由停車狀態(退出減速時間參數控制)，使電動機組轉動慣量產生的反電勢經逆變橋的反向整流作用對主回路濾波電容加電，從而延緩了直流母線電壓下降趨勢，為來電重起創造了條件。有些變頻器將此定義為飛車起動RESTART、FLY (FLR)。這種控制模式只有在變頻器運行指令RUN保持狀態下有效。

b．自動起動AUTO RESTART(矢量轉矩控制DTC模式下)，利用電動機的反饋電勢來檢測電機的磁通和機械狀態，跟蹤頻率起動，從而確保在電動機組任何狀態下隨時起動。

上述a，b兩項動態再起動技術，必須具備兩個條件，一是變頻器必須采用二線式控制(電平控制)，在三線式控制(脈沖控制)下是無效的；二是變頻器的運行指令RUN必須一直處于存在狀態。

采用變頻器主電源轉換來獲得內部控制電源辦法，因控制板24Vdc電容器儲能容量有限，失電時間超過1．5秒將自動復位，瞬停動態再起功能將隨之失效。內部控制電源以UPS供給，從保護中壓合成PWM電流型變頻器來講無疑是合適的，但對于三線控制方式變頻器的瞬停再起動卻沒有什么意義。

如果條件具備，瞬停后動態再起動應該是優先選擇的方案，經DZQ在多項工程中的應用實踐，對于小于1秒的瞬時掉電，電壓型變頻器瞬停動態再起動的成功率幾乎為100%。

4.生產工藝特點對變頻器瞬停再起的影響

空分液氧泵為背壓工況，其動力來自于兩處，一個是電動機的驅動力，另一個是來自入口物料的推力。當變頻器瞬停電機驅動力消失后，入口物料的推力將推動物料泵繼續運轉，至轉速下降泵出口壓力下降單向閥關閉后停止，這個過程的持續時間隨工藝不同而各異，是一個不確定值。

這種惰走怠速似乎有利于再起動電流的沖擊，可是，由于電動饋電電纜（基本都在150米以上）的電容產生的無功功率，減轉轉動使感應電動機進入了異步發電工況，電機磁通和機端電勢隨轉速遞減而衰減（電儀廠曾經做過測試，380V電機斷電1秒后機端仍存在幾百伏電壓）。如果期間再起動，盡管感應電機的剛度抗沖擊能力不會有問題，但對于沒有頻率跟蹤功能的變頻器的再起動，這種反饋電勢帶來的頻差和角差，極易造成變頻器過電流而故障停機，致使自動重起失敗。

所以，有效的辦法是等反饋電勢衰減至某個閥值以下后重新再起動。需要指出的，正常停車程序中減速時間的獲得是向電機注入電流，以能耗制動的原則來完成的，這對電機磁通衰減速率是不利的，從而影響到瞬停再起動的成功幾率。所以變頻器因電壓陡降瞬停時，電機以惰走自由停止為宜。

5.實施效果

通過抗“晃電”技術改造以后，在后來多次出現的“晃電”的情況下均未出現液氧泵變頻器跳車，液氧泵變頻器完全可以在“晃電”過程中實現連續穩定運行，有效的避免了因液氧泵停運造成非計劃停車帶來的巨大損失。同時，該技術投資少，原理簡單，改動部分少且容易實現，也已在其它重要設備中推廣應用，效果顯著，保證了關鍵重要設備的安全穩定運行。

Anti-interference Electricity Technology Transformation of Air Separation Liquid Oxygen Pump Frequency Converter of Longyu Coal Chemical Industry

Wang Guisheng
(He’nan Longyu Coal Chemical Industry co., LTD, Henan, 476000)

At present, the frequency converter is adopted by more and more modern enterprises for its excellent speed regulating performance and obvious energy saving effect,and our company's air separation liquid oxygen pump 220 KW electromotors adopt the Emerson POWERDRIVE MDS220T frequency converter. The instability of network voltage leads to that the liquid oxygen pump frequency converter has new problems in the applied procedure that frequency converter trips due to the interference electricity of electric grid, so we take anti-interference electricity technology transformation for air seperation liquid oxygen pump frequency converter. This article focuses on anti-interference electricity technology design principle and implementation scheme, wiring diagram and working principle of DZQ-C frequency inverter reclosing controller, internal parameters setting of frequency converter optimization, infl uence of production process characteristics on immediate stop and start again of frequency converter and effect of anti-interference electricity etc., after the modifi cation the operation of liquid oxygen pump frequency converter goes more stably and reliably, and it effectively avoid the huge losses caused by unplanned shut down for the off-the-line of liquid oxygen pump.

frequency converter；anti-interference electricity；restart；stabilization

T

A

王貴生（1984～），男，河南龍宇煤化工有限公司，研究方向：電氣自動化。