工業UPS在MVR系統壓縮風機潤滑控制改造的應用

袁曉斌，竇 明，董鴻章

（中國平煤神馬集團 開封興化精細化工有限公司，河南 開封 475003）

本公司環保治理MVR 裝置壓縮風機是由重慶江增船舶重工有限公司在2017 年為項目配套安裝的一套總成設備，是公司主生產線排放出來的污水銨鹽治理單機關鍵設備，對主線生產至關重要。

1 MVR裝置的組成及控制功能

MVR 裝置中壓縮風機為單極高速離心式設備，由高壓電機、增速齒輪箱低速軸、增速齒輪箱高速軸、供油站、進氣噴水、擴壓管組成，軸承在其中至關重要（齒輪箱的軸承每套要20 萬人民幣）。其中，供油站為壓縮機配備獨立供油系統，該系統設置有電動油泵和機械油泵兩套裝置，為齒輪和軸承提供潤滑油，供油系統部件與壓縮機底座安裝成一體，具有過濾、加熱、冷卻以及安全、自控、報警等功能。

2 機械泵和電動泵的工作原理

圖2 互動式Fig.2 Interactive

壓縮機啟動前啟動潤滑油泵，在啟動壓縮機前，電動油泵至少運轉5min，而且潤滑油的壓力必須是正確的。在壓縮機啟動的同時啟動機械油泵，當潤滑油壓力超過了設定值時將停止電動油泵的運行，一旦潤滑油壓力降至2bar以下時，壓縮機的監控系統會將其認定為機組運行在危險區域，做出報警停機，并啟動電動油泵。壓縮機停止后，電動油泵還將繼續運行5min，以保證壓縮機的軸承得到充分潤滑，不至于過熱燒毀；在油箱中還安裝了潤滑油加熱器，當潤滑油溫度過低時，加熱器將啟動以保證潤滑油維持一定的溫度。

3 改造前的狀況

3.1 改造前原MVR裝置

供電需求：輔助負載為5.5KW 電機和4KW 加熱系統、PLC 控制系統和現場儀表；交流輸入：AC380V，頻率：50Hz，電機和加熱系統重載啟動，需要在市電停電后帶油泵（油壓正常工作范圍為0.26MPa ～0.52MPa）在滿箱油密閉回路的情況下，連續運行5min ～10min。

PLC 為壓縮風機現場操作臺內對壓縮機單機設置的控制系統，輸入信號為現場采集的齒輪箱溫度、軸承溫度、齒輪箱油壓、軸位移振動儀等模擬信號，輸出信號為電動機械泵控制和油溫輔助加熱。電源供電由配電室以單回路交流380V 供電，分別為操作臺的PLC 單相供電和裝置的油泵電機及輔助加熱提供交流380V 供電。運行過程中，如果電源正常供電，現場PLC 控制系統通過程序控制及聯鎖能夠保證系統的正常運轉。但是在突然停電的狀態下，現場操作臺的PLC 電源失電，油泵電機失電，高壓電機帶動齒輪箱及風葉慣性高速運轉到停車約5min，齒輪箱供油中斷，易造成軸承缺油“燒毀”。設備維修要3 天，直接損失20 萬元，間接損失500 萬余元。

圖1 設備圖Fig.1 Equipment diagram

4 改造技術方案

選 用 工 業 級UPS 電 源（ 型 號：HH-UPS-G-30KVA/33/30）串接到壓縮風機潤滑控制系統供電主回路中，同時給電機、加熱系統、PLC 控制回路及現場儀表供電，保證市電停電后連續運行，滿足工藝要求。

4.1 工業UPS工作概述

見圖2。

圖3 在線式Fig.3 Online

4.1.1 互動式工作狀態說明

1）交流輸入、直流輸入都正常時，由交流輸入通過靜態開關1 向負載提供電源（即交流旁路供電）。

2）當交流輸入異常，電池輸入正常時，由直流經過隔離、濾波后，逆變成純正的交流電，通過靜態開關2 向負載提供電源（即直流逆變供電）；交流輸入恢復后轉為交流旁路供電。

4.1.2 在線式工作狀態說明

1）交流輸入、旁路輸入、直流輸入都正常時，由交流輸入經隔離、濾波后，逆變成純正的交流電通過靜態開關2 向負載提供電源（即交流逆變供電）。

2）當交流輸入異常，旁路輸入、直流輸入都正常時，由直流經過隔離、濾波后，逆變成純正的交流電，通過靜態開關2 向負載提供電源（即直流逆變供電）；交流輸入恢復后轉為交流逆變供電。

3）當交流輸入和直流輸入都異常、旁路輸入正常時，由旁路輸入通過靜態開關1 向負載提供電源（即交流旁路供電）。

根據工藝要求及考慮性價比之后，本方案需用互動式UPS。

4.2 工業級UPS電源性能特點

1）完全隔離型逆變技術，輸出無噪音正弦交流電壓。

2）逆變單元采用先進的SPWM 技術，波形純凈。

3）獨有的動態電流環控制技術，確保逆變器可靠運行。

4）過負載能力強，能承受計算機滿負載開機。

5）大功率旁路開關，過載時可由旁路供電。

6）具有輸入過、欠壓，輸出過、欠壓，過溫、短路等保護功能。

7）逆變器前面板有LCD 和LED 顯示方式，狀態一目了然。

表1 工業級UPS電源主要技術參數Table 1 Main technical parameters of industrial-grade UPS power supply

4.3 工業級UPS電源主要技術參數

（見表1）

圖4 一次系統圖Fig.4 A system diagram

4.4 LCD顯示界面及說明

4.4.1 按鈕說明

◇ STOP 停止：逆變過程中的緊急停止操作，按下3s有效。

◇ START 逆變：手動停止后的逆變恢復，按下3s有效。

◇ UP 向上：LCD 菜單向上選擇，或數據設置或密碼操作時向上加數據。

◇ DOWN 向下：LCD 菜單向下選擇，或數據設置或密碼操作時向下減數據。

◇ ENTER 確定：菜單進入操作，如進入二級菜單或數據修改后的確定操作。

◇ BACK 退出：菜單退出操作，或數據操作的放棄操作。

◇ POWER 電源：只用于通電后的開機操作。

4.4.2 LED指示燈說明

◇ COM1：LCD-主控板通訊燈（閃爍為通訊正常）。

◇ COM2：外部通訊燈（閃爍為通訊正常）。

◇ BYPIN：旁路輸入燈（常亮為旁路輸入正常）。

◇ IN：交流輸入燈（常亮為交流輸入正常）。

◇ BYP：旁路工作燈（常亮為旁路模式）。

◇ INV：逆變工作燈（常亮為逆變模式）。

◇ OUT：輸出燈（常亮為輸出正常）。

◇ BATT：電池燈（常亮為電池電壓正常）。

◇ WARNING：告警燈（閃爍為有警告）。

4.5 運行調試參數設置

逆變相數 3

旁路相數 3

主路相數 0

機型模式 1

恢復設置 0

輸出電流 45A

逆變電壓 220V

電池欠壓 190V

電池欠壓恢復 234V

電池過壓 270V

電池過壓恢復 252V

圖5 UPS控制面板Fig.5 UPS control panel

圖6 壓縮風機運行參數Fig.6 Compression fan operating parameters

試車步驟：分兩步進行，為了保證不損壞壓縮風機的軸承，第一步：在系統正常運行中使MVR 裝置壓縮風機系統停車，保持主機電機運轉至低速時斷開輔助系統的市電電源，UPS 逆變電源瞬間切換，油泵得電正常運行。第二步：在系統正常運行中使MVR 裝置壓縮風機系統停車，保持主機電機慣性高速運轉狀態下斷開輔助系統的市電電源，UPS 逆變電源瞬間切換，油泵仍然得電正常運行，試驗成功。

5 改造后的效果

輔助油泵PLC 控制系統電源得到保證，未出現因市電切換到UPS 逆變供電時系統程序重啟。

現場溫度檢測儀表、油壓檢測儀表、軸承震動位移檢測儀表供電正常，安全可靠運行，沒有出現誤動作現象。

油泵在切換至逆變電源供電之后，平穩運行，油壓檢測壓力值正常，供油系統得到保障。

UPS 系統正常供電10min，MVR 裝置壓縮風機主機由慣性高速運轉至停車，輔助油泵延遲運轉5min，監測系統檢測蓄電池電壓值為223V，UPS 裝置安全運行可靠。

6 結束語

MVR 裝置壓縮風機控制系統電源供電經過使用UPS 電源改造，實現一次試車成功。近期，由于G310 道路擴建施工，光明變電站毗鄰G310，路邊地下電纜出線回路又有兩次被施工機械損傷，造成變電站供電系統波動或接地使本系統斷電，在主機慣性高速運轉的情況下，輔助油泵系統改造后的UPS 瞬間切換，保證了供電正常，軸承系統的潤滑得到了可靠保障。