工业UPS在MVR系统压缩风机润滑控制改造的应用

袁晓斌，窦 明，董鸿章

（中国平煤神马集团 开封兴化精细化工有限公司，河南 开封 475003）

本公司环保治理MVR 装置压缩风机是由重庆江增船舶重工有限公司在2017 年为项目配套安装的一套总成设备，是公司主生产线排放出来的污水铵盐治理单机关键设备，对主线生产至关重要。

1 MVR装置的组成及控制功能

MVR 装置中压缩风机为单极高速离心式设备，由高压电机、增速齿轮箱低速轴、增速齿轮箱高速轴、供油站、进气喷水、扩压管组成，轴承在其中至关重要（齿轮箱的轴承每套要20 万人民币）。其中，供油站为压缩机配备独立供油系统，该系统设置有电动油泵和机械油泵两套装置，为齿轮和轴承提供润滑油，供油系统部件与压缩机底座安装成一体，具有过滤、加热、冷却以及安全、自控、报警等功能。

2 机械泵和电动泵的工作原理

图2 互动式Fig.2 Interactive

压缩机启动前启动润滑油泵，在启动压缩机前，电动油泵至少运转5min，而且润滑油的压力必须是正确的。在压缩机启动的同时启动机械油泵，当润滑油压力超过了设定值时将停止电动油泵的运行，一旦润滑油压力降至2bar以下时，压缩机的监控系统会将其认定为机组运行在危险区域，做出报警停机，并启动电动油泵。压缩机停止后，电动油泵还将继续运行5min，以保证压缩机的轴承得到充分润滑，不至于过热烧毁；在油箱中还安装了润滑油加热器，当润滑油温度过低时，加热器将启动以保证润滑油维持一定的温度。

3 改造前的状况

3.1 改造前原MVR装置

供电需求：辅助负载为5.5KW 电机和4KW 加热系统、PLC 控制系统和现场仪表；交流输入：AC380V，频率：50Hz，电机和加热系统重载启动，需要在市电停电后带油泵（油压正常工作范围为0.26MPa ～0.52MPa）在满箱油密闭回路的情况下，连续运行5min ～10min。

PLC 为压缩风机现场操作台内对压缩机单机设置的控制系统，输入信号为现场采集的齿轮箱温度、轴承温度、齿轮箱油压、轴位移振动仪等模拟信号，输出信号为电动机械泵控制和油温辅助加热。电源供电由配电室以单回路交流380V 供电，分别为操作台的PLC 单相供电和装置的油泵电机及辅助加热提供交流380V 供电。运行过程中，如果电源正常供电，现场PLC 控制系统通过程序控制及联锁能够保证系统的正常运转。但是在突然停电的状态下，现场操作台的PLC 电源失电，油泵电机失电，高压电机带动齿轮箱及风叶惯性高速运转到停车约5min，齿轮箱供油中断，易造成轴承缺油“烧毁”。设备维修要3 天，直接损失20 万元，间接损失500 万余元。

图1 设备图Fig.1 Equipment diagram

4 改造技术方案

选 用 工 业 级UPS 电 源（ 型 号：HH-UPS-G-30KVA/33/30）串接到压缩风机润滑控制系统供电主回路中，同时给电机、加热系统、PLC 控制回路及现场仪表供电，保证市电停电后连续运行，满足工艺要求。

4.1 工业UPS工作概述

见图2。

图3 在线式Fig.3 Online

4.1.1 互动式工作状态说明

1）交流输入、直流输入都正常时，由交流输入通过静态开关1 向负载提供电源（即交流旁路供电）。

2）当交流输入异常，电池输入正常时，由直流经过隔离、滤波后，逆变成纯正的交流电，通过静态开关2 向负载提供电源（即直流逆变供电）；交流输入恢复后转为交流旁路供电。

4.1.2 在线式工作状态说明

1）交流输入、旁路输入、直流输入都正常时，由交流输入经隔离、滤波后，逆变成纯正的交流电通过静态开关2 向负载提供电源（即交流逆变供电）。

2）当交流输入异常，旁路输入、直流输入都正常时，由直流经过隔离、滤波后，逆变成纯正的交流电，通过静态开关2 向负载提供电源（即直流逆变供电）；交流输入恢复后转为交流逆变供电。

3）当交流输入和直流输入都异常、旁路输入正常时，由旁路输入通过静态开关1 向负载提供电源（即交流旁路供电）。

根据工艺要求及考虑性价比之后，本方案需用互动式UPS。

4.2 工业级UPS电源性能特点

1）完全隔离型逆变技术，输出无噪音正弦交流电压。

2）逆变单元采用先进的SPWM 技术，波形纯净。

3）独有的动态电流环控制技术，确保逆变器可靠运行。

4）过负载能力强，能承受计算机满负载开机。

5）大功率旁路开关，过载时可由旁路供电。

6）具有输入过、欠压，输出过、欠压，过温、短路等保护功能。

7）逆变器前面板有LCD 和LED 显示方式，状态一目了然。

表1 工业级UPS电源主要技术参数Table 1 Main technical parameters of industrial-grade UPS power supply

4.3 工业级UPS电源主要技术参数

（见表1）

图4 一次系统图Fig.4 A system diagram

4.4 LCD显示界面及说明

4.4.1 按钮说明

◇ STOP 停止：逆变过程中的紧急停止操作，按下3s有效。

◇ START 逆变：手动停止后的逆变恢复，按下3s有效。

◇ UP 向上：LCD 菜单向上选择，或数据设置或密码操作时向上加数据。

◇ DOWN 向下：LCD 菜单向下选择，或数据设置或密码操作时向下减数据。

◇ ENTER 确定：菜单进入操作，如进入二级菜单或数据修改后的确定操作。

◇ BACK 退出：菜单退出操作，或数据操作的放弃操作。

◇ POWER 电源：只用于通电后的开机操作。

4.4.2 LED指示灯说明

◇ COM1：LCD-主控板通讯灯（闪烁为通讯正常）。

◇ COM2：外部通讯灯（闪烁为通讯正常）。

◇ BYPIN：旁路输入灯（常亮为旁路输入正常）。

◇ IN：交流输入灯（常亮为交流输入正常）。

◇ BYP：旁路工作灯（常亮为旁路模式）。

◇ INV：逆变工作灯（常亮为逆变模式）。

◇ OUT：输出灯（常亮为输出正常）。

◇ BATT：电池灯（常亮为电池电压正常）。

◇ WARNING：告警灯（闪烁为有警告）。

4.5 运行调试参数设置

逆变相数 3

旁路相数 3

主路相数 0

机型模式 1

恢复设置 0

输出电流 45A

逆变电压 220V

电池欠压 190V

电池欠压恢复 234V

电池过压 270V

电池过压恢复 252V

图5 UPS控制面板Fig.5 UPS control panel

图6 压缩风机运行参数Fig.6 Compression fan operating parameters

试车步骤：分两步进行，为了保证不损坏压缩风机的轴承，第一步：在系统正常运行中使MVR 装置压缩风机系统停车，保持主机电机运转至低速时断开辅助系统的市电电源，UPS 逆变电源瞬间切换，油泵得电正常运行。第二步：在系统正常运行中使MVR 装置压缩风机系统停车，保持主机电机惯性高速运转状态下断开辅助系统的市电电源，UPS 逆变电源瞬间切换，油泵仍然得电正常运行，试验成功。

5 改造后的效果

辅助油泵PLC 控制系统电源得到保证，未出现因市电切换到UPS 逆变供电时系统程序重启。

现场温度检测仪表、油压检测仪表、轴承震动位移检测仪表供电正常，安全可靠运行，没有出现误动作现象。

油泵在切换至逆变电源供电之后，平稳运行，油压检测压力值正常，供油系统得到保障。

UPS 系统正常供电10min，MVR 装置压缩风机主机由惯性高速运转至停车，辅助油泵延迟运转5min，监测系统检测蓄电池电压值为223V，UPS 装置安全运行可靠。

6 结束语

MVR 装置压缩风机控制系统电源供电经过使用UPS 电源改造，实现一次试车成功。近期，由于G310 道路扩建施工，光明变电站毗邻G310，路边地下电缆出线回路又有两次被施工机械损伤，造成变电站供电系统波动或接地使本系统断电，在主机惯性高速运转的情况下，辅助油泵系统改造后的UPS 瞬间切换，保证了供电正常，轴承系统的润滑得到了可靠保障。