MVR 制鹽項目中使用高壓降補解決壓縮機起動問題

賈煜JIA Yu；李友紅LI You-hong；彭剛PENG Gang

（中國輕工業長沙工程有限公司，長沙410023）

1 概述

泰國THAI KALI 公司30 萬噸/年制鹽項目是目前泰國最大的制鹽工程，且為泰國首套MVR 制鹽裝置。項目原材料為井礦鹽。工程包括鹵水凈化車間和MVR 制鹽車間，即采用原鹽化鹵、兩堿法凈化除去原料中的鈣鎂離子，再通過鹵水預熱、MVR 蒸發、離心干燥的生產工藝。工程的主要核心設備包括蒸發罐、蒸汽壓縮機、離心機、干燥床等。其中，蒸汽壓縮機功率5400kW（6.6kV），功率較大，根據用戶電網條件，不能直接起動，因此我們初期選用晶閘管軟起動作為蒸汽壓縮機的起動裝置，結果在使用過程中出現了比較嚴重的問題。

2 用晶閘管起動蒸汽壓縮機的問題

最主要的問題，起動時母線降壓過大。根據現場檢測，蒸汽壓縮機起動時，6.6kV 母線電壓最小值約72%Un，（6.6kV 母線電壓起動前為105%Un）。并引起了連鎖反應：①低壓密封水泵熱繼過載跳閘。A 泵跳閘后，DCS 聯鎖投入B 泵，B 泵投入不到1S，同樣因為熱繼過載跳閘，只能通過人工在MCC 手動復位，重新合閘。②壓縮機油泵只能接在施工用電低壓母線段，怕油泵跳閘損壞壓縮機。③起動時上級變電站22kV 母線電壓最小值約為87%Un，引起其它裝置低壓柴油發電機誤以為0.4kV 母線失壓，自起動，影響較大。通過此次起動數據分析，可以看出：蒸汽壓縮機起動過程低壓設備風險較大。起動過程中，低壓電機均有可能因低電壓導致熱繼過載跳閘，且兩臺泵一用一備均會跳閘，需人工復位。因業主全廠22kV 母線容量有限，導致壓縮機起動過程對全廠22kV 母線有影響，各處低壓母線都存在發電機誤動作的風險。改善電網條件，投入大且周期長，不適合此次工程。因此，只有更換起動方式，才能解決蒸汽壓縮機的起動問題。通過查找資料和同行業參考，我們選擇了降補起動方式。

3 用降補起動蒸汽壓縮機的技術論證

由于電機起動時需要大量的無功功率，降補起動采用了一種無功發生器直接提供電機起動過程中所需要的部分無功電流，減小了從電網中所需要的無功電流。同時為了進一步減小電網側電流，又采用了一臺降壓器，以降低一些電機端電壓的微小代價大大降低了起動時網側電流，顯著減小了電網壓降。

為了進一步降低母線電流，本裝置還采用降壓器適當降低了電動機的端電壓，從而降低了一些電動機電流。此時電機側起動電流為電機全壓直接起動電流的k 倍，降壓器輸入電流（網側起動電流）為降壓器輸出電流（電機電流減去無功發生器補償電流）的k 倍（k 為降壓器變比，k＜1）。

4 降補軟起在泰國MVR 制鹽項目上的應用效果

4.1 相關技術參數

電機、負載和電網參數如下：

4.1.1 電機參數

額定功率：5400kW；額定電壓：6.6kV；額定電流：541A；額定轉速：1489 r/min；堵轉電流倍數：5.9 倍；堵轉轉矩倍數：0.67 倍；最大轉矩倍數：2.5 倍；

電機飛輪矩：2937kg.m2；功率因數：0.90。

4.1.2 負載參數

負載類型：離心壓縮機；靜阻轉矩：6932N.M；空載阻轉矩：11438N.M；

負載飛輪矩：6605kg.m2。

4.1.3 電網參數

全廠電源進線為：1 回115kV，采用1 臺35MVA 主變115/22kV；

馬克思的《〈政治經濟學批判〉導言》指出，“生產、分配、交換、消費是構成一個總體的各個環節”，“生產既支配著與其他要素相對而言的生產自身，也支配著其他要素”。?引起瘋狂地追加投資、誘發商品過剩、刺激人們以高消費為生活目標從而威脅地球生態平衡的根本因素，是資本主義的生產關系。把高消費活動歸結為一般人性，是把資本主義社會的特殊風尚夸大為人類社會的普遍習性，把歷史發展的結果幻想成歷史發展的原因。從理論上看，馬克思在批判盧梭、亞當·斯密、大衛·李嘉圖政治經濟學的“上古漁夫”虛構時早已經揭示了這一點;從經驗上看，我們只要觀察一下尚未徹底商業化的少數民族群體對于掙錢和花錢的冷漠態度，就足以證偽萊斯的命題。

MVR 制鹽車間電源進線為：1 回22kV，采用1 臺10MVA 主變22/6.6kV（圖中TR-13），蒸汽壓縮機為6.6kV 5400kW（X-S-201）；

6.6 kV 單母線最小短路電流：7.22kA。

4.1.4 技術要求

由于前期使用的是晶閘管軟起動裝置，起動時6.6lkV系統電壓壓降達到了20%以上，壓降太大，導致同母線下的低壓電機幾乎全部停機。因此，本次改用高壓降補起動軟起動裝置，對起動提出了以下幾點要求：

①6.6kV 網側起動電流不大于2.2 倍電機額定電流；

表1

②電機側起動電流不小于3.0 倍電機額定電流；

③6.6kV 母線電壓不低于85%額定電壓；

⑤電機起動時間不大于60s。

4.2 設計參數

4.2.1 起動計算

通過詳細計算，得到以下的計算結果：

網側起動電流最大為2.1 倍電機額定電流；

6.6 kV 網側電壓在86%Ue 以上；

22kV 母線電壓在90%Ue 以上；

電機端電壓為60%Ue 以上；

起動時間36s。

4.2.2 起動模擬

起動模擬曲線如圖1、圖2、圖3 所示。

4.2.3 項目調試及驗收

起動之前，為了確保一次起動成功，現場進行了反復確認和多次模擬起動試驗，確保了一次、二次回路都準確無誤。

圖1 網側電壓曲線圖

圖2 起動電流曲線圖

圖3 起動轉矩曲線圖

2018年8月10日，帶壓縮機起動5400kW 電機，一次起動成功。現場記錄的數據為：起動時間30s，起動電流970A（為1.8 倍電機額定電流），母線電壓5850V（88.6%Ue），電機端電壓4800V（72.7%Ue），起動之前母線電壓6.6kV。從起動數據來看，起動時母線電壓壓降小于12%，起動時間只有30s，效果遠遠好于業主的要求。

4.2.4 高壓降補軟起動裝置與晶閘管軟起動裝置使用情況對比

該項目之前采用的是晶閘管軟起動裝置進行起動，由于壓降太大，就換成了降補軟起動裝置，使用情況良好。現將二者的使用情況進行對比，如表1。

5 結論

降補軟起動采用了無功發生器對電機起動進行補償，并采用降壓器進一步降低了網側電流，使得電機電流和網側電流分別能滿足電機和電網的要求。起動電流小，電網壓降小，起動效果好。特別是在電網容量偏小、母線電壓不穩定、功率因數低、電機功率偏大等復雜工況下的應用，能完全體現出高壓降補軟起動的技術優勢。