周政
（中石化股份有限公司金陵分公司，江苏 南京210033）
［摘 要］中石化股份有限公司金陵分公司德士古水煤浆加压气化装置3台高压煤浆泵（A泵、B泵、C泵，一一对应3台气化炉）于2005年投用，实际生产中存在电气隐患较多、变频器不明原因跳停、变频器抗电网晃电能力差、变频器操作界面使用不便等问题。为此，金陵石化于2018年及2020年气化装置大修期间利用PLC及通信技术相继对B泵及A泵、C泵电气控制系统进行了一系列改进——电气控制柜内采用西门子S7-200SMART控制器替代大量的中间继电器及时间继电器并增加人机界面，变频器更新为具有中文界面带矢量控制的ACS880系列变频器，并通过PLC控制对部分变量进行时延。电气控制系统改进后，3台高压煤浆泵巡检操作及维修便利，运行至今未出现过电气方面的故障，保障了高压煤浆泵及气化装置的安全、稳定运行。
［关键词］高压煤浆泵；电气控制系统；问题分析；优化改进；PLC控制；变频器参数整定；PLC内设时间延时
［中图分类号］TM344.6 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2022）02-0058-04
0 引 言
中石化股份有限公司金陵分公司（简称金陵石化）煤化工项目气化装置采用德士古水煤浆加压气化工艺，以煤和石油焦为原料制浆，煤浆通过高压煤浆泵输送至气化炉烧嘴，与空分装置送来的氧气一起喷入气化炉内进行部分氧化反应，生产以CO、H2 为主要成分的粗煤气（原设计下游配套合成氨装置，后下游改为配套煤制氢装置）。其中，3台高压煤浆泵（简称A泵、B泵、C泵）与3台气化炉（气化炉两开一备）为一一对应关系，高压煤浆泵互不备用，故其运行状况是否良好对气化装置的稳定运行至关重要。
针对高压煤浆泵电气控制系统存在的一些问题，金陵石化于2018年气化装置大修期间对B泵电气控制系统进行了改进，在本次改进成功的基础上，于2020年气化装置大修期间对A泵、C泵进行了同样的改进：电气控制柜内采用西门子S7-200SMART控制器替代大量的中间继电器及时间继电器，并增加人机界面，变频器更换为具有中文界面带矢量控制的ACS880系列变频器。改进后，从根本上消除了设备方面的隐患，保障了高压煤浆泵及气化装置的安全、稳定运行，并给高压煤浆泵巡检操作及维修带来了便利。以下对有关情况作一简介。
1 高压煤浆泵电气控制系统问题及原因分析
金陵石化高压煤浆泵于2005年投用。高压煤浆泵主电机为进口ABB电机、功率250 kW，主电机采用ACS800变频器带调速控制，油泵电机采用接触器控制，现场控制柜内信号转换和传递采用大量的中间继电器和时间继电器，现场操作柱及配电室控制柜均可实现主电机的启停控制，远程DCS可实现主电机的急停控制，变频器柜电源及控制柜电源均为380 V市电，正常操作为现场操作柱就地启动、远程DCS停止，电机运行信号、电机转速及电流数值送中控DCS显示并参与仪表联锁。改进前，高压煤浆泵电气控制系统存在的问题及原因分析如下。
1.1 电气隐患较多
由于信号的转换采用大量的中间继电器控制及时间继电器延时，而继电器的动作是有使用次数限制的，加上制浆区域环境因素的影响，继电器故障率较高；为预防电网晃电对变频器的影响，在使用过程中对电气控制柜内的部分中间继电器增加了时间延时，采用的空气延时头时间继电器需定期更换，曾出现过未及时更换而造成电网晃电时时延不够致高压煤浆泵停机的情况；因采用的中间继电器及时间继电器较多，柜内接线复杂，查找故障费时费力，影响及时恢复生产。
1.2 变频器出现不明原因跳停
变频器在正常运行过程中出现跳停情况，现场检查又未发现问题，启动设备能够正常运行，无法判断是电气故障还是仪表故障，亦或是信号干扰还是人为误操作，变频器及DCS均无记录；故障处理时，经常出现电工与仪表工互相扯皮的现象，为快速恢复生产，往往是先让气化炉运行起来，再根据仪表的SOE记录来分析故障的可能原因，因设备已处于在运状态，电气方面原因无法进一步检查，往往无法得出正确的结论。电气方面，缺少形如仪表SOE记录，对于与电气控制系统有联系的外部信号无记录，这给迅速判断故障原因造成困难，而现实要求是必须尽快找到高压煤浆泵的故障原因并予以处理。
1.3 变频器抗电网晃电能力差
电网出现短暂晃电时，易导致变频器无故障跳停，对气化装置的运行造成很大影响。与接触器及中间继电器直接控制电机相比，变频器对电网电压波动更为敏感，对于低压交流380 V供电系统，试验表明：若失压只在380～288 V区间内，则生产线上带变频器及不带变频器的电机都不会停机；若电压波动下跌至287 V及以下时则变频器停止运行，控制电机的二次回路能保持正常工作，但因变频器停运，电机也会停运。
当进线三相380 V电压低于变频器低压设定值（一般不低于288 V）时变频器停运，对于有自启动功能的变频器来讲，在控制电源正常的情况下，很快就会自启动，若自启动不成功则会导致设备较长时间停运。为防止变频器控制的电机因晃电跳停而影响生产，要么应使变频器能够躲过晃电的影响，要么应使变频器能够有效自启。
1.4 变频器操作界面使用不便
变频器操作界面为英文界面，不是每个维护人员都能熟练操作，给维护工作及故障的及时判断带来不便，且变频器为2005年投用，至2018年B泵改进前（2020年A泵和C泵改进）已有10多年，有更新的必要。
2 优化改进
2.1 高压煤浆泵改用PLC控制
更多内容详见《中氮肥》2022年第2期