曲祥義，張淑芹

（山東海科勝利電化有限公司，山東東營257091）

透平機(jī)增設(shè)UPS方案的制定及實(shí)施

曲祥義，張淑芹

（山東?？苿倮娀邢薰荆綎|東營257091）

為了透平機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，增設(shè)動(dòng)力UPS裝置專供透平機(jī)副油泵和儀表柜在電壓波動(dòng)和短時(shí)停電時(shí)使用，起到了良好的保護(hù)作用，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定。

氯堿生產(chǎn)；透平機(jī)；動(dòng)力UPS；保護(hù)功能

1 增設(shè)UPS方案的必要性

山東?？苿倮娀邢薰緸?0萬t/a生產(chǎn)規(guī)模的氯堿企業(yè)，近幾年，隨著用電量的急劇增大，造成線路上出現(xiàn)故障的不確定因素幾率增多。2009年，因意外停電造成透平機(jī)故障2臺次，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。氯氫處理工段是氯堿生產(chǎn)過程的重要工段，透平機(jī)是其關(guān)鍵設(shè)備，為了防止因意外停電造成停車和透平機(jī)損壞事故，曾先后在控制柜上裝設(shè)防晃電接觸器、永磁式交流接觸器+軟啟動(dòng)，但使用效果不佳。

經(jīng)過對透平機(jī)的安全運(yùn)行和增設(shè)裝置成本造價(jià)的綜合評價(jià)，決定再增設(shè)1套UPS電源，專供透平機(jī)副油泵和儀表柜在停電時(shí)使用。因?yàn)橥钙綑C(jī)依靠葉輪的高速旋轉(zhuǎn)壓縮氯氣工作，高速軸的轉(zhuǎn)速可達(dá)15 000 r/min以上，低速軸的轉(zhuǎn)速也達(dá)2 900 t/min左右，支承這2根軸的軸承是動(dòng)壓軸承，這種軸承只有注入潤滑油，并在接合面處形成一層油膜才有承載能力。潤滑油的作用一方面起到支承潤滑作用，另一方面起到降溫作用，帶走高速磨擦產(chǎn)生的熱量，一旦失去油膜，在高速磨擦下幾秒鐘產(chǎn)生的高溫就會造成軸和軸承的毀壞。要保證油膜的存在，必須首要保證供油的壓力、流量等方面的穩(wěn)定。該類型機(jī)組裝配有2套供油系統(tǒng)，副油泵為配有獨(dú)立電動(dòng)機(jī)的齒輪泵，主油泵為軸頭泵，由主機(jī)輸入軸提供動(dòng)力，透平機(jī)組開車之前，必須先開啟副油泵對機(jī)組內(nèi)的各軸承、齒輪進(jìn)行充分潤滑，待油壓、油溫正常后再啟動(dòng)主機(jī)，主機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后帶動(dòng)軸頭泵工作，此時(shí)副油泵停止工作，透平機(jī)主機(jī)的潤滑完全依靠軸頭泵供給。當(dāng)意外停電，軸頭泵失電時(shí)，有了UPS電源無時(shí)差切換給副油泵供電，保護(hù)了泵為主軸和軸承不受損壞，避免了經(jīng)濟(jì)損失。

2 UPS方案的選擇

2.1 負(fù)載核算情況

該公司有3臺透平機(jī)，即有3臺副油泵電動(dòng)機(jī)（感性負(fù)載），每臺電動(dòng)機(jī)使用三相四線，交流380 V，額定功率為1.5 kW。在透平機(jī)啟動(dòng)前或停機(jī)時(shí)，3臺電動(dòng)機(jī)副油泵中的1臺或2臺會同時(shí)啟動(dòng)工作，保證透平機(jī)的油壓，但不會出現(xiàn)3臺油泵同時(shí)啟動(dòng)工作的情況。透平機(jī)正常工作期間，UPS供電的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)都處于休眠狀態(tài)。3套儀表柜，使用單相220 V AC電源，總功率為1 kW左右。除電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)期間有較大沖擊功率外，UPS主要負(fù)載功率為4 kW左右。在UPS系統(tǒng)斷電時(shí)，延時(shí)供電30 min左右。

2.2 方案選擇

（1）電動(dòng)機(jī)為感性設(shè)備，在其啟動(dòng)時(shí)，有較大的沖擊電流，應(yīng)考慮啟動(dòng)功率為額定功率的5~7倍，故在2套電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)同時(shí)啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)功率為15~21kW?？紤]3臺儀表柜設(shè)備的負(fù)荷1kW，總功率為16~22kW。

（2）現(xiàn)行UPS產(chǎn)品，輸出功率因數(shù)多為0.8，應(yīng)考慮額定輸出功率為20~27.5 kW的UPS主機(jī)產(chǎn)品。

（3）如果選用額定輸出功率為20 kW的UPS主機(jī)產(chǎn)品，有非常大的風(fēng)險(xiǎn)性。原因是電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)實(shí)際啟動(dòng)的沖擊功率值為額定功率的5~7倍，存在不確定性；20kW是負(fù)載需要的最低限要求，也是最高的風(fēng)險(xiǎn)選擇；如果實(shí)際啟動(dòng)功率為額定功率7倍情況時(shí)，會造成UPS主機(jī)137.5%的過載，如果在市電中斷時(shí)電機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)，UPS主機(jī)為了做過載保護(hù)，將轉(zhuǎn)市電旁路工作，但此時(shí)市電已經(jīng)中斷，會造成UPS輸出中斷，最終不能保證電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的正常啟動(dòng)。

（4）UPS主機(jī)雖然有短時(shí)間過載能力，但安全生產(chǎn)保障的設(shè)備方案和投資，不能靠最后的一點(diǎn)過載能力來保障。

（5）為考慮復(fù)雜惡劣的工業(yè)電力環(huán)境及工業(yè)設(shè)備的復(fù)雜性，推薦選用帶有輸出隔離變壓器的UPS主機(jī)產(chǎn)品，提高長期應(yīng)用的安全可靠性。

2.3 UPS系統(tǒng)配置

（1）UPS主機(jī)以安全可靠為保障，選用30 kVA/ 24 kVA額定輸出的UPS主機(jī)產(chǎn)品。確定型號為DX30kW的伊頓產(chǎn)品，雙變換在線式，采用先進(jìn)的IGBT整流技術(shù)，輸入功率因數(shù)達(dá)0.99，輸入電流諧波小于3%，整機(jī)系統(tǒng)效率高達(dá)93%。

（2）蓄電池按電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)及儀表柜正常時(shí)考慮總功率為4 kW左右，同時(shí)考慮蓄電池的性能逐年下降，延時(shí)時(shí)間縮短，蓄電池按8 kW/30 min配置。配備風(fēng)帆中密電池12V24AH的免維護(hù)鉛酸蓄電池28節(jié)1組，該種電池具有維護(hù)簡單、自放電極小、貧液式結(jié)構(gòu)、壽命長、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)。

2.4 安裝條件

（1）要求UPS使用房間有良好通風(fēng)換氣，無腐蝕性空氣、低灰塵環(huán)境，房間最佳溫度20~25℃，保證UPS主機(jī)及蓄電池的性能最優(yōu)。

（2）經(jīng)綜合考慮，UPS放置于儀表柜室，房間內(nèi)拆除暖氣、水管，窗子安裝窗簾，減少夏天強(qiáng)光直射導(dǎo)致的溫度升高，配備空調(diào)防止房間溫度過高造成UPS運(yùn)行不穩(wěn)定。

3 運(yùn)行效果

安裝調(diào)試完成后，模擬市電失電和人為造成市電失電，UPS均能正確工作，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

給氯氣透平機(jī)機(jī)組輔助油泵增設(shè)UPS應(yīng)急電源，在目前同行業(yè)中使用的較少，雖然增設(shè)UPS增加了不少的費(fèi)用，但對于機(jī)組運(yùn)行過程中市電電壓突變起到了良好的保護(hù)效果。

UPS program development and implementation of turbine

QU Xiang-yi,ZHANG Shu-qin
(Shandong Haike Shengli Electric industry Co.,Ltd.,Dongying 257091,China)

For safety and stability of turbine operation,power UPS devices were added to use for turbine vice pumps and instrument cabinet at voltage fluctuations and short-term power failure,played a good protection to ensure the stability of production.

chlor-alkali production;turbine;power UPS;protection

TQ114.26

B

1009－1785(2011)01-0030-02

2010-08-18