石油化工碼頭電氣設(shè)備選型策略分析

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摘要：立足于天津港圣瀚石化碼頭工程中對(duì)電氣設(shè)備選型的工作，參考公司類(lèi)似工程中相關(guān)設(shè)備經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用后所暴露出一系列問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合電氣設(shè)備的技術(shù)參數(shù)、設(shè)備性能并綜合考量其經(jīng)濟(jì)性，科學(xué)確定電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)選型。

關(guān)鍵詞：石油化工碼頭；電氣設(shè)備；設(shè)備性能

1.設(shè)備選型的重要性

石油化工碼頭工程中電氣設(shè)備的選型是一項(xiàng)重點(diǎn)工作，隨著該類(lèi)工程的不斷建設(shè)，人們對(duì)石油化工碼頭的研究更加深入，也愈加重視電氣設(shè)備的管理選型工作，這直接關(guān)系到石油化工碼頭的建設(shè)質(zhì)量以及使用經(jīng)營(yíng)狀況。在此背景下，本文針對(duì)電氣設(shè)備的選型工作進(jìn)行相關(guān)的研究。

2.工程概況

天津港圣瀚石化碼頭工程碼頭岸線位于天津港南疆港區(qū)南側(cè)岸線中部。該工程建設(shè)2個(gè)5萬(wàn)t級(jí)液體散貨泊位，全長(zhǎng)680m，年吞吐量能夠達(dá)到415萬(wàn)t。該碼頭主要通過(guò)裝卸工藝系統(tǒng)以及相配套的輔助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行。另外還需要工藝管道、給排水、供電、控制、通信、油氣回收、氮?dú)獯祾叩认到y(tǒng)的相互配合，實(shí)現(xiàn)碼頭的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.電氣設(shè)備選型技術(shù)要求

3.1變壓器技術(shù)要求。變壓器通常有油浸式和干式兩種。考慮到在正常工作環(huán)境下油浸式變壓器相較于干式變壓器的過(guò)載能力更強(qiáng)，表現(xiàn)出更高的性價(jià)比，權(quán)衡多方面因素，經(jīng)對(duì)比后最終選擇油浸式變壓器，其具備全絕緣特性，具體為戶內(nèi)油浸式三相雙繞組有載調(diào)節(jié)降壓變壓器，輸入、輸出端電壓等級(jí)分別對(duì)應(yīng)10kV、0.4kV。需要注意的是，油浸式變壓器的負(fù)載率會(huì)隨著設(shè)備的運(yùn)行而發(fā)生變化，因此需要檢測(cè)變壓器的溫度變化。如果溫度持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間增加，油浸式變壓器的絕緣材料會(huì)出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，最后會(huì)導(dǎo)致其喪失絕緣性能以及相應(yīng)的機(jī)械強(qiáng)度，因此選取變壓器油進(jìn)行主絕緣和加速冷卻的有效介質(zhì)，并且在維持有效散熱的前提下控制油溫，確保油浸式變壓器的安全穩(wěn)定工作。3.2防爆電動(dòng)閥的選型。根據(jù)對(duì)以往項(xiàng)目在投產(chǎn)后的回訪，發(fā)現(xiàn)工藝管道電動(dòng)閥門(mén)的使用強(qiáng)度最大、頻率高，如果出現(xiàn)問(wèn)題對(duì)整個(gè)工藝的裝卸影響極大。石油化工碼頭所使用的閥門(mén)為了減少雜質(zhì)碎屑進(jìn)入底部樞軸腔的可能性，一般主要閥門(mén)的閥體都采用全焊接結(jié)構(gòu)，球閥都為直通式，采用固定球裝配的、全通徑的閥門(mén)；一般閥體本身不會(huì)出現(xiàn)大的故障，通常的故障多出現(xiàn)于電動(dòng)執(zhí)行器；經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用往往會(huì)出現(xiàn)電機(jī)過(guò)力矩、限位錯(cuò)位等通病。經(jīng)過(guò)幾個(gè)項(xiàng)目的摸索，本工程選擇了德國(guó)原裝進(jìn)口的AUMA電動(dòng)執(zhí)行器品牌，所有與電動(dòng)閥門(mén)配套的電動(dòng)執(zhí)行器為整體開(kāi)關(guān)型（智能型），電動(dòng)執(zhí)行器工作最大壓差規(guī)定在2.5MPa；用于室外的電動(dòng)執(zhí)行器防護(hù)等級(jí)為IP67，防爆等級(jí)為dIIBT4；用于室內(nèi)的電動(dòng)執(zhí)行器的防護(hù)等級(jí)為IP55。本工程閥門(mén)數(shù)量多，因此采用了485總線控制的方式，如果閥門(mén)數(shù)量不多仍然建議采用硬線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制。3.3防爆配電箱選型。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的是普通的鑄鋁合金外殼防爆配電箱，根據(jù)以往項(xiàng)目使用經(jīng)驗(yàn)，鑄鋁合金外殼在海邊腐蝕環(huán)境下的使用周期為7年左右，超過(guò)7年一般都會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的銹蝕，從而影響箱體的防爆性能，對(duì)石油化工碼頭產(chǎn)生安全隱患。本工程選型為防護(hù)等級(jí)IP65，采用的是防灰塵密封、防水、防鹽霧腐蝕的不銹鋼外殼獨(dú)立箱體，不銹鋼材質(zhì)為304，顏色為不銹鋼本色，箱體厚度≥2.0mm；配電箱采用下進(jìn)線、下出線，并配有敲落孔和足夠數(shù)量的橡皮墊圈。安裝前給配電箱配一個(gè)防護(hù)外殼，使之使用壽命大幅提升。3.4照明燈具的選型。選用的反射性投光燈應(yīng)綜合性能良好，兼具多重特性于一體，如氣體防爆、防煙霧、抗振動(dòng)能力強(qiáng)、密封性好等，選用了國(guó)家推廣的防爆節(jié)能產(chǎn)品（LED）。燈具外殼部分制造工藝采用的是鋁壓鑄一次成型的方式，燈罩以冷軋鋼板為材料經(jīng)拉伸所得，各部件均采取鍍鋅處理措施，對(duì)其表面噴塑。燈口處性能表現(xiàn)良好，得益于該處的防震結(jié)構(gòu)以及高阻燃特性材料的雙重作用。外殼防護(hù)等級(jí)可達(dá)到IEC-IP55，能夠以靈活的方式安裝燈具，360°隨意調(diào)節(jié)。防爆標(biāo)志dIIBT4。在使用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)LED燈源并不適合石油化工碼頭的照明，同等照度的LED燈光比金鹵燈燈光發(fā)散性要弱很多，導(dǎo)致項(xiàng)目后期又增加了很多照明燈具，而且效果一般，所以建議使用防爆金鹵燈。3.5變送器的選型。在以往項(xiàng)目中的使用中，壓力變送器影響較小；溫度變送器的傳感器探頭為φ6mm的不銹鋼套管，其彈頂式結(jié)構(gòu)傳感器采用1/2NPT（M）螺紋與變送器連接，其測(cè)溫原理是將傳感器插入并固定在管道半徑處測(cè)量溫度，如果變送器出現(xiàn)故障，需要將管道清空后才能將傳感器拆除，如果碼頭處于繁忙狀態(tài)，修理起來(lái)比較麻煩。本工程為每個(gè)傳感器都配備了傳感器保護(hù)套，其相應(yīng)的長(zhǎng)度是根據(jù)傳感器安裝位置處的管徑確定，以不銹鋼為主材，基于螺紋的作用實(shí)現(xiàn)保護(hù)套與管道的穩(wěn)定連接，參照管道設(shè)計(jì)壓力，取該值作為保護(hù)套壓力等級(jí)，二者具有等同性。通過(guò)此種工藝后，傳感器可以隨時(shí)拆除維修，不影響生產(chǎn)。3.6lOkV高壓開(kāi)關(guān)柜選型。現(xiàn)階段，以SF6氣體絕緣真空斷路器環(huán)網(wǎng)柜和金屬鎧裝中置式開(kāi)關(guān)柜應(yīng)用較為廣泛。近年來(lái)，高壓絕緣技術(shù)不斷完善與進(jìn)步，除特殊環(huán)境要求外，最為主流的是金屬鎧裝中置式開(kāi)關(guān)柜，其對(duì)安裝成本的需求相對(duì)較低，因此在本項(xiàng)目中得以應(yīng)用。目前，在我國(guó)應(yīng)用較廣泛的該型式開(kāi)關(guān)柜的品牌主要有ABB、施耐德和西門(mén)子等。10kV電壓等級(jí)較為合適的是真空斷路器，盡管在運(yùn)行中容易發(fā)生截流過(guò)電壓的情況，但其具有更加良好的滅弧性能，在安全性方面更加突出，該項(xiàng)目最終選用西門(mén)子金屬愷裝中置式開(kāi)關(guān)柜，型號(hào)為8BK20、VD4真空斷路器。優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：（1）受外界環(huán)境和氣候的影響較小，基本處于完全封閉的狀態(tài)，能有效抗污。（2）免去了設(shè)備的維護(hù)設(shè)計(jì)，具有更高的可靠性，而且機(jī)械裝置能夠發(fā)生連鎖反應(yīng)，起到內(nèi)外部的雙重保護(hù)。（3）控制系統(tǒng)的集成化，接口更具靈活性，在一定程度上減少運(yùn)行費(fèi)用。（4）能夠滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)化型式試驗(yàn)對(duì)設(shè)備的相關(guān)要求，在設(shè)備安裝時(shí)還可以提供指導(dǎo)服務(wù)。3.7低壓開(kāi)關(guān)柜選型。該項(xiàng)目中低壓開(kāi)關(guān)柜主要作用是分配電能，主要包括：（1）電源進(jìn)線柜的作用在于將電能輸入低壓系統(tǒng)，該裝置設(shè)置了低壓框架式斷路器，從實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)來(lái)看可發(fā)揮出繼電保護(hù)的作用。（2）電容補(bǔ)償柜的作用在于補(bǔ)償?shù)蛪簜?cè)的感性負(fù)載，在其支持下低壓側(cè)的功率因素得到較明顯的提高，并且變壓器的選型容量得到有效控制。（3）低壓出線柜主要是為各用電設(shè)備提供所需的電源，分為固定式及抽出式，電流＜400A時(shí)選取抽出式，電流＞400A時(shí)則選取固定式。該項(xiàng)目低壓開(kāi)關(guān)柜選取施耐德BIOSET柜型，該產(chǎn)品能夠滿足多種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和項(xiàng)目技術(shù)要求。（4）標(biāo)準(zhǔn)化的架構(gòu)模式，主要有D型（固定式低壓配電柜）、Mf型（固定式馬達(dá)控制中心）、Mx型（抽屜式低壓配電柜）和Ms型（變頻軟起柜）。（5）產(chǎn)品質(zhì)量可靠、技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，交貨前進(jìn)行的試驗(yàn)滿足公共需求，產(chǎn)品配套的母排具有較高的安全性能，銅含量也符合電工用銅的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。（6）智能化的開(kāi)關(guān)柜，能夠高效地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成。（7）各方面表現(xiàn)都與IEC標(biāo)準(zhǔn)化型式試驗(yàn)所提出的要求相符，且提高了設(shè)備安裝效率，可為此項(xiàng)工作提供指導(dǎo)服務(wù)。3.8UPS不間斷電源選型。UPS不間斷電源具有重要地位，作為關(guān)鍵的一級(jí)負(fù)荷供電電源，其采取的是雙電源供電模式，內(nèi)置的儀表DCS和消防FUS具有相同特性，即均為雙冗余系統(tǒng)。UPS不間斷電源系統(tǒng)可細(xì)分兩類(lèi)，其區(qū)別在于雙機(jī)是否并聯(lián)，核心組件為主電源和旁路電源，具體包含了主機(jī)柜、電池柜、分配柜和旁路柜4部分。主機(jī)柜的作用是監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行，電池柜的作用是不間斷地提供電能，分配柜的作用是向儀表和DCS系統(tǒng)進(jìn)行供電。

4.結(jié)語(yǔ)

在石油碼頭建設(shè)項(xiàng)目中為滿足項(xiàng)目的電能需求，電氣設(shè)備的合理選型有著重要的作用。由于項(xiàng)目對(duì)電能需求的設(shè)計(jì)更加規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)，在確定電氣設(shè)備時(shí)應(yīng)當(dāng)綜合考慮建設(shè)單位的技術(shù)要求以及相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從而確定合理的技術(shù)參數(shù)，選擇合適的電氣設(shè)備。除此之外，在保證電氣產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，還要對(duì)電氣設(shè)備的生產(chǎn)廠家、經(jīng)濟(jì)性能等因素進(jìn)行綜合考量，最終確定適宜的電氣設(shè)備。

作者:鄭鈞什 李云超 單位:中交一航局安裝工程有限公司