化工企业电气技术安全改造

贾玉奎

华瀛石油化工有限公司 广东 惠州 516000

摘要：从电力技术安全改造的原则，电力设备的安全改造，安全维护的技术改造，安全控制方法的技术改造以及投入运行后的无功补偿等几个角度，论述了电力技术的安全改造的原理与实际应用。

关键字：化学；电力；技改；安全；改进

前言

电气技术安全改造具有很强的系统性，对安全和质量有着严格的要求，因此在对技术改造方法进行选择时，要对生产工艺、设备控制和操作指标等方面进行综合考量。化工企业的电气技术改造具体内容，具体包含了但不局限于：对原来的设备进行更新，简化了生产控制和操作方法，改变了节约和综合利用的方式，创造了员工的工作环境等，这些都是拓展了企业的生产能力，提升了设备技术水平的一条关键途径。唐山三友氯碱厂在已有技术实力及经营水准的基础上，对项目施工及安全生产进行了全方位的管控，采取了一种与先进的生产工艺相适应，并能将“绿色发展”思想融入到化学工业中去的新工艺。按照安全、经济、节能和环保的发展路线，对设备进行创新，在增强设备与生产系统适应性的基础上，减少能量损耗，提升生产效率，确保产品品质。

1电力技术在化学工业中的应用

1.1适用于技术

化学工业的电力需求量大，对水、电、气的供应质量有很高的要求。对一家化工公司进行电力技术改进的一个重要先决条件就是：要在保证公司的生产负载以及工作人员的工作条件下，根据公司的具体情况，对供、配电系统进行优化，保证在电力技术改进之前和改进之后，供、配电系统都可以达到很高的可靠性和稳定性。根据新的能源政策和电气标准的发布，制定新的国标、行标、团标等标准。

过渡时期。

1.2改进的经济效益

电力安全技术革新的目的在于实现电力系统的安全、可靠和经济运行。根据公司的实际情况，将低成本高能效作为着手点，对改造的方式和设备设施进行合理的选择，对低能耗、绿色经济供电、用电产品进行优选[1]。在配电网中，各个大用户要注重对电力系统进行优化，以达到安全经济运行、适当调整电力系统高峰点、平衡电力系统峰谷差等，对电源构架进行优化，合理分配电力资源，注重用能设备的效益最大化，从而最大程度地提高电能技术改造的安全性和经济运行的可靠盈亏点，保证公司用电更为经济、长效。

1.3操作节能

在化学工业中，配电参数的复杂性和相互间的相互影响是其主要特征，随着化学工业向智能化、高精尖和信息化的方向发展，能源利用率低，节能技术落后，因此，要以电气技术安全的改进方法作为支持，降低产品的消耗，在满足安全、可靠和功能完善等要求的前提下，将节能技术在化学工业的高级用电设计中得到充分的运用，从而达到对能源的最大限度的利用，准确地进行负荷的计算，严谨地设计节能系统，使用消耗能源较小的电气设备和材料，设计节能降损的高效变压器，对现场电气设备的容量和设计进行优化，加强运行控制，减少供配电系统的投用量，合理地投入无功补偿，将变频设计技术发挥到极致，安全可靠地推动各项降耗工作，从而确保化学工业能源系统的合理配置。

1.4安全可靠度

对化工电气技术进行安全改造时，需要进行几个非常严格的程序。因此，应该对其进行慎重的设计和运行，借鉴安全的电气运行体制，制订出一份专门的电气安全技改计划，对设计、安装、调试和运行中的潜在风险进行全面排查，同时还要与已有装置中的设备、工艺、安全、环保、仪表、电气等全范围、全覆盖，对操作规程的运行与实施进行严格的要求，对配套操作人员的职责与安全进行培训，对电气专业操作手的应急措施进行培训，强化电气安全意识。与此同时，要强化对企业的安全检查，并做好相关的档案管理工作，从而使企业在企业的安全运营方面，在企业的管理方面和技术方面都得到了很大的提高。

2电气设备安全技改方法

2.1电源优化与安全

考虑到在化工工业中，人们对电力安全系统有着特定的需求，所以，在日常生活中，经常会使用主电源与支电源的冗余设置，利用回路冗余来达到供电系统的安全可靠性。在正常情况下，对于控制电源，可以用 UPS电源及保安电源来进行互补，同时还要注意到与公共电源的匹配性、合理性。尽量避开近负载和超高负载或多余函数的不良操作。对供电方式进行了优化，减少了各种能耗，改善了设备的结构，确保了供电系统的各种性能指标的稳定性。与此同时，对电网展开了监控和分析，找到了潜在的威胁和节能的节点，测试了整个电网的运行，并对风险、节能、损耗等进行了估算。

2.2变频调速器

利用变频器实现了对电力系统的精确控制，减少了机械泵系统中由于流量变化引起的电力损耗。另外，基于生产指数，基于现场工况，实现对温度、压力、流量、功率等控制指数的自动调节，从而减小装置频繁启动对变频装置的冲击，在减小装置能量损耗的前提下，提升系统的容错率，并降低人为因素的复杂程度。以施耐德变频器为例子，其关键部件由整流器、逆变器、直流部分及控制回路组成，其输出功率与现场装置的匹配程度、输出谐波波形及单位时间内输出速度等因素，直接影响着装置在野外工作中的安全及经济效益。与此同时，对变频输出的过压、过流、短路、过载、相间与单相保护等功能进行充分的充分的运用，对安全改造的环节进行完善。

比如，可以对化工循环泵、压缩机、引风机、釜类搅拌电动机等进行节能变频改造，这样不仅可以对设备起到保护作用，还可以减少各种损耗。对使用变频的综合保护功能进行了创新性的设计，并对其辅助功能进行了开发，从而使变频技术在化工工业中得到了广泛的应用，从而实现了在稳定、安全的使用过程中，降低了成本，提高了效益。

2.3停电保护装置

在化工生产的过程中，要根据风机、泵、离心机等重要生产设备的工艺参数，安装适当的变频设备，从而达到节能降耗的目的。该装置可以使用三相四线制的线路，并使用高准确度的调整电位计来精确地控制装置的输出。与此同时，通过使用电气互锁装置、变频输出信号等来实现对设备的运行状况的监控，在设备出现断路、短路和过载等问题的时候，使用停电保护装置来减少过载电流带来的持续危害，从而对电气设备进行保护。这种保护装置能够将控制命令与控制系统 DCS、 PLC等连接起来，并将其反馈到主操作接口，生成状态信号或制动、报警信号，对系统的用电进行全面地保护，这样就能有效地防止用电设备在发生异常故障时出现的不良工作因素，提高了系统的安全性和可靠性。

2.4制动电阻

在许多化学工业中，离心机是一种重要的工业装置，它主要利用离心力将液体与固体进行分离，从而完成物料的进料、脱水和排出。离心泵是一个公司生产过程中的主要分选装置，其运转是否平稳直接影响着生产过程中的质量。对离心机械的失效次数进行了统计和分析，结果表明，引起离心机械失效的最多的是电器元件。由于离心机是一种高惯量的重载装置，其启动和停止过程中容易引起电压的剧烈变化，从而对变频器产生损伤，而在过载时，变频器的频繁工作又会导致其发生故障，严重制约了离心机的正常运行。在离心机上加一个刹车电阻器，使电动机在停止运转时，其真实速度比恒定速度高时产生的电压上升，从而降低了变频装置过载时对装置的损害。为了避免由于电感量太大而引起刹车本体的损伤，刹车电阻通常采用无感。

2.5继电保护器

继电保护设备是针对供配电系统异常制定的自动化控制措施，是通过对电力系统中的参数异常变化而产生的保护机制。随着化学工业中电网规模的日益增大，对于电网的稳定和管理效率提出了更高的需求，而继电保护装置能够准确快速地针对电网中的各种故障做出相应的防护措施，并及时地为操作者提供预警，防止故障带来更多的经济损失[2]。比如，在化工企业中，大部分的生产装置都在长时间的工作中，这就会造成电力负载部分的不断加热，从而降低了装置的工作周期，降低了装置的使用寿命。而且，继电保护装置与供配电系统之间的相互合作，可以最大限度地提高设备的使用寿命，从而整体提高系统的安全性和稳定性。

3电力设备的维修技术改造

3.1红外线温度成象器

在化学工业中，大部分的电器都是在高温、高压和腐蚀的环境中工作的，它的失效将给公司带来很大的经济损失。利用在仓储罐区、配电室（柜）以及高低压线路、重点装置压力管道上，安装了红外热象仪，对温度进行了实时监控，并对其进行了多层次的预警，在温度达到了一个设定的阈值之后，就会向控制组网输出一个报警信号。此外，红外热像仪还可以被用来对管道堵塞、壁厚腐蚀、管路渗漏等进行监测，还可以被用来对储存罐泵类配套电气设备进行监测，与储存罐液位计量系统形成互补，从而保证设备设施的安全可靠运行。

3.2型双回路电源

供配电系统的可靠性既有充足的可靠性，也有安全的可靠性。充裕度指的是供配电系统的发电容量和输送容量，不论在什么时候，都能够满足终端所需要的峰荷需求，它是整个电网的稳态性能的一个重要指标，而安全性指的是在终端出现异常的情况下，供配电系统不会导致设备失控和大规模停电。为确保安全起见，在化学工业中，必须使用双回路电源，电线电缆分别敷设，并做好消防隔离，在发生故障时，能够快速地完成对接线端的开关，从而提高了供配电系统的安全与可靠性。与此同时，化工企业供配电系统在相同的电压等级下，不应该超过两级，而低压配电级数也不应该超过三级，从而降低因为配电级数太多而导致的操作失误和元件损坏等问题。

3.3雷电防护及地线

在化学工业中，在易燃、易爆、粉尘及有毒有害的环境中，应该对诸如变压器、电动阀、保护柜等的防雷和接地进行合理的布置，并对保护性接地和功能性接地进行合理的划分，并对防电击地、防静电接地等进行合理的选择。对屏蔽接地、信号接地、逻辑接地与工作接地等进行了优化，以适应化工生产电气应用防爆区域的特定需要。除了对接地设施、接地电阻、等电位联结进行了选择之外，还应该对防雷与接地测试及定期检测的重要性予以重视。另外，还可以将一些比较常规的接地保护方法改成一个更好的漏电保护方法，从而提升化工设备的安全、稳定度。

4电力系统的技术改造

因为电力设备的控制开关都是集中在一起的，所以在人工操作的时候，很容易导致错误的操作。而且，在化学工业的自动化生产系统中，电力设备的基本结构是非常复杂的，所以很容易引起谐波的产生，从而导致了电力供应和分配电系统中的其它设备在运行的时候，出现了启动异常、过载跳停、设备损坏等情况。

由于变频器是一种非线性电力装置，当其工作时，其输出的是一种具有一定的非线性特性的电力系统，当其输入到电力系统时，将导致电力系统的无功化和电压的失真。要注意到化工类电气技术在安全方面的特点，不管是在设备选择、供电保障、安全接地、辅助敷设、控制方法等方面，都要比传统的用电设计有很大的提高。在进行电力系统的电力技术升级时，要与电网的匹配负荷、应用环境和用户方进行密切合作，掌握电力系统的安全要求和运行程序，进行一次科学、合理的电力技术升级。但是，在某些负载的运行及测试过程中，理想和实验室的数据通常都是变化比较大的，因此，我们应该根据实际匹配设施，采用多变量、逆运算方法对其进行反复调试，以确定供配电系统预留适当扩展条件及冗余设置，确保备用容量的合理搭配，并对各种技术改造参数进行适应性运作，尽可能做到模块化，以适应不同的安全运行及发展的需要。

5投入运行的电力系统的无功补偿

在化学工业中，无功是制约其经济发展的一个关键问题，也是影响其处理效能的一个重要因素。电力系统中的无功增大，不仅会引起电网的电压损失，而且还会使输电设备的供电容量下降。为此，必须加强对电力系统中各工序的电力损失进行有效的调控，加强对电力系统中各工序的电力损失的控制，实现对电力系统的科学管理。

采用加载电容的方式，实现了对系统无功功率的实时最优，保证了系统的稳定稳定。同时，为了提高电力系统的无功补偿效果，在各个生产阶段都要进行原位补偿，以减少电能损失。在无功补偿投入使用期间，为了减少由变频器所引起的谐波对无功补偿装置的损害，需要在变频器的输入端与谐波滤波器相结合，在降低无功功率的同时，提升无功补偿的稳定性。

6小结

在化学工业中，电气技术的安全改进涉及到的环节很多，而且各个环节之间相互联系，相互制约，这就给电气设备的安装、维护和运行带来了很大的困难。创新型电气技术正朝着高端化、智能化、集成化的方向发展，对于在电力改造过程中遇到的问题，要持续地积累解决问题的经验和能力。

参考文献

[1]贾婷婷. 10 kV供配电系统增容改造及能耗监控系统设计研究[D]. 兰州理工大学，2020.

[2]刘兆全.化工泵的维护与技术 改 造 研 究[J].中 国 设 备 工 程 ，2020 （16）：48-50.