电加热器控制系统的改造.docx

电加热器控制系统的改造0 引言福建三安钢铁有限公司现有一套20000m3/h空分设备一套，由开封空分集团公司成套提供， 自 2003 年 12 月投产以来，分子筛的加热再生利用公司内部小铁厂锅炉蒸汽压力，由于小铁 厂锅炉设备老化和蒸汽压力管道太长，使加热蒸汽压力不稳定，对空分系统分子筛的再生加 温产生一定的影响在投产运行的前3年时间里，由于蒸汽加热器铜管长期受冷热应变力的 作用，出现疲劳破损，使分子筛再生效果大幅下降，管道出现蒸汽泄漏，二氧化碳含量上升， 影响空分系统的正常运行因此决定在利用原有蒸汽加热器的系统加热模式上串并联1 台电 加热器，既可与原蒸汽加热器串用，又可单独使用1 设备选型和设计问题 单独使用电加热器或与蒸汽加热器串用加热再生分子筛以达到工艺流程要求，采用功率为 1487.5kW电加热器，其配套一台1600kVA、10kV/400V的变压器，电加热器控制柜：1个进 线柜， 5个功率组合柜， 1、 2、 3组为固定功率， 4、 5组可调（用周波控制器控制双向晶闸 管），功率分别为385kW、385kW、367.5kW、175kW、175kW,电加热管接线方式为三角型联图 1 控制柜电气一次原理图 从厂家提供的图纸及试投用情况可以看出设计上存在一些缺陷：（1）加热器选用的电力电缆偏小，由于电加热管可以看作是忽略温度变化的纯电阻，根据 p=i.732Uicose，cose =1，则r=u/i, r为固定值，所以加热的电流和功率是随电压升高而 增大。

从试投用情况可以得知第1、2、3组的电流为480~520A，第4、5组电流在320A左 右，功率可达到1560kW~1680kW,运行时测量电缆表面温度有70°C，而单根185mm2、95mm2 交联YJV电缆在常温30C下明敷额定电流分别为426A、283A2） 控制保护电路中没有远程控制，只有简单的现场手动控制DCS系统不能监控电加热 器的投入及其运行状态3） 变压器容量偏小，变压器运行一般不超过其额定容量由于功率随电压而波动，电压 增大，功率也增大，而三安公司处在山区，电网电压在10kV~10.8kV间波动，变化比较大， 功率最大可达到1780kW，超过1600kVA变压器的额定容量，变压器油温可到75Co（4） 电加热管分布不是很理想，布置不均匀，没有规律2 改造方案 针对加热器存在的问题，提出如下改造方法：（1）通过电加热管的均匀布置，改变每组电加热管的布置，尽量使每组电加热管均匀分布 在加热器内部，同时调整各组的功率，电加热管布置示意图如图2所示©©©©©O⑤OO©©圈二②©1□⑤⑤© © @ ©© ©■0②◎①© ©① 共21组② 共沢组③ 共空组⑨共11组（D共1图2电加热管布置示意图（2）更换变压器容量，用2000kVA、10kV/400V更换原来的1600kVA、10kV/400V容量的变 压器，使电加热器工作功率在变压器的额定容量内，变压器油温控制在60C以下，同时在 原有的基础上再增加一根与原来一样的控制柜到电加热器的电力电缆，以提高电缆的运行安 全系数。

3）把第5组改为与第1、2、3 组一样不可调的固定功率，可通过不同的组合（两两组合 或其他组合）改变电加热器的功率组合与蒸汽加热器串用（蒸汽压力不稳定时），改造后的 一次原理图如图 3 所示图 3 改造后的一次原理图（4）利用工艺加热时间程序及加热器后的温度，通过DCS自动或人为的干预控制电加热器 的运行方式其中第4组通过DCS给出的4~20mA信号到周波控制器控制双向晶闸管触发脉 冲电路控制调节第4组电加热管功率。