介紹電加熱器在設(shè)計上的缺點和不足，分析了改造后電加熱器的遠(yuǎn)程和現(xiàn)場控制原理，并就改造后取得的效果進行了總結(jié)。

　　0引言

　　福建三安鋼鐵有限公司現(xiàn)有20 000m3／h空分設(shè)備1套，由開封空分集團公司成套提供，自2003年12月投產(chǎn)以來，分子篩的加熱再生利用公司內(nèi)部小鐵廠鍋爐蒸汽壓力。由于小鐵廠鍋爐設(shè)備老化和蒸汽壓力管道太長，使加熱蒸汽壓力不穩(wěn)定。對空分系統(tǒng)分子篩的再生加溫產(chǎn)生一定的影響。在投產(chǎn)運行的前3年里，由于蒸汽加熱器銅管長期受冷熱應(yīng)變力的作用，出現(xiàn)疲勞破損，使分子篩再生效果大幅下降，管道出現(xiàn)蒸汽泄漏，二氧化碳含量上升，影響空分系統(tǒng)的正常運行。因此決定在原有蒸汽加熱器的系統(tǒng)加熱模式上串并聯(lián)1臺電加熱器，既可與原蒸汽加熱器串用，又可單獨使用。

　　1設(shè)備選型和設(shè)計問題

　　單獨使用電加熱器或與蒸汽加熱器串用加熱再生分子篩以達到工藝流程要求，采用功率為1487．5kW電加熱器，其配套1臺1 600kVA、10kV／400V的變壓器。電加熱器控制柜：1個進線柜；5個功率組合柜，1、2、3組為固定功率，4、5組可調(diào)(用周波控制器控制雙向晶閘管)，功率分別為385、385、367．5、175、175kw；電加熱管接線方式為三角型聯(lián)結(jié)，控制柜電氣原理圖如圖1所示。

　　從廠家提供的圖紙及試投用情況可以看出設(shè)計上存在一些缺陷：

　　(1)加熱器選用的電力電纜偏小，由于電加熱管可以看作是忽略溫度變化的純電阻，根據(jù)P=1．732 U／cosa，cosa=1，則R=U/I，尺為固定值，所以加熱的電流和功率是隨電壓升高而增大。從試投用情況可知，第l、2、3組的電流為480～520A，第4、5組電流在320A左右，功率可達到1 560～1 680kW，運行時測量電纜表面溫度為70℃，而單根185、95mm²交聯(lián)ⅥV電纜在常溫30℃下明敷額定電流分別為426、283A。

　　(2)控制保護電路中沒有遠(yuǎn)程控制，只有簡單的現(xiàn)場手動控制。DCS系統(tǒng)不能監(jiān)控電加熱器的投入及其運行狀態(tài)。

　　(3)變壓器容量偏小，變壓器運行一般不超過其額定容量。由于功率隨電壓而波動，電壓增大，功率也增大，而三安公司處在山區(qū)，電網(wǎng)電壓在10b10．8kV間波動，變化比較大，功率可達到1780kW，超過1 600kVA變壓器的額定容量，變壓器油溫可到75℃。

　　(4)電加熱管分布不理想，布置不均勻，沒有規(guī)律。

　　2改造方案

　　針對加熱器存在的問題，提出如下改造方法：

　　(1)通過電加熱管的均勻布置，改變每組電加熱管的布置，盡量使每組電加熱管均勻分布在加熱器內(nèi)部，同時調(diào)整各組的功率，電加熱管布置示意圖如圖2所示。

　　(2)用2 000kVA、10kv／400V更換原來的1 600kVA、10kV／400V容量的變壓器，使電加熱器工作功率在變壓器的額定容量內(nèi)，變壓器油溫控制在60℃以下。同時在原有的基礎(chǔ)上再增加1根與原來一樣的控制柜到電加熱器的電力電纜．以提高電纜的運行安全系數(shù)。

　　(3)把第5組改為與第1、2、3組一樣不可調(diào)的固定功率，可通過不同的組合(兩兩組合或其它組合)改變電加熱器的功率組合與蒸汽加熱器串用(蒸汽壓力不穩(wěn)定時)，改造后的原理圖如圖3所示。

　　(4)利用工藝加熱時間程序及加熱器后的溫度，通過DCS焉自動或人為的干預(yù)控制電加熱器的運行方式。

　　其中第4組通過D(焉給出的4～20mA信號到周波控制器控制雙向晶閘管觸發(fā)脈沖電路控制調(diào)節(jié)第4組電加熱管功率。

　　(5)增加電加熱器運行信號到中控室，使DCS系統(tǒng)能監(jiān)控電加熱器運行狀態(tài)。

　　3控制過程原理分析

　　對二次接線控制回路的改造，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)現(xiàn)場和DCS遠(yuǎn)程控制，其第1、2、3、5組一、二次電氣回路原理圖如圖4所示。

圖4固定功率柜一、二次電氣原理圖

　　轉(zhuǎn)換開關(guān)在1、2位置時現(xiàn)場手動啟停(3、4位置為DCS控制)電加熱器，QF斷路器合閘，按下啟動按鈕SBl(或DCS根據(jù)工藝分子篩程序運行情況給個啟動信號，1K中間繼電器得電，1K常開觸點閉合)，接觸器KM線圈得電并自鎖，接觸器閉合，接通主回路，加熱器工作。同時利用接觸器的輔助觸點反饋信號到中控室監(jiān)控電加熱器運行狀態(tài)。按下停止按鈕SB2(或DCS根據(jù)工藝分子篩程序運行情況給個停止信號，1K中間繼電器失電，2K常閉觸點斷開)，接觸器KM線圈失電，斷開主回路，加熱器停止工作。

　　第4組加熱器的控制是利用周波控制器與晶閘管組合的調(diào)功器進行調(diào)節(jié)。周波控制器是晶閘管過零觸發(fā)裝置，根據(jù)輸入的4～20mA電流變周期輸出0～100％，可以直接數(shù)字顯示輸出功率百分比(占空比)。

　　DCS系統(tǒng)根據(jù)加熱器后的溫度輸出4～20mA電流信號給周波控制器，周波控制器再變周期輸出觸發(fā)雙向晶閘管，從而進行調(diào)節(jié)功率。

　　4結(jié)束語

　　通過對電加熱器的改造，實現(xiàn)了根據(jù)工藝要求進行DCS系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制和現(xiàn)場就地控制兩種方式，減輕了操作人員的工作強度，同時還可根據(jù)工藝要求組合加熱器的的工作方式，充分利用了加熱器的可調(diào)功功能。改造取得了良好的效果。