空压机励磁柜造成事故原因分析

河南豫光金铅股份有限公司制氧厂2002年5月份建成投产一套KDONAr-4000/1800/110型空分装置。该装置采用分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、全精馏无氢制氩、氧氮外压缩流程。其核心动设备原料气空压机系开封空分集团公司生产的H440-6.2/0.98型离心压缩机，是单进气、双轴、四级等温压缩型机组，压缩机通过大齿轮端的齿式联轴器与同步电机相连。电机采用沈阳电机股份有限公司生产的T2200-4/1430型同步电机，其额定电压10kV，额定功率2200kW，额定电流148A。电机下部有一台水冷的电机冷却器同步电机采用全压异步启动，配套沈阳电机厂电气成套分厂KGLF11-450/50型同步电机可控硅励磁装置，额定输入电压380V，额定整流电压50V，额定整流电流450A。曾发生过一起因低压断电后高压电机仍在运行，导致空压机损坏的事故。

一、事故经过

某日21：30分，当班人员监控中，DCS画面上循环水泵、预冷水泵、冷冻机等动设备运行状态突然自停报警。当班人员以为部分低压设备停机，赶忙到现场准备重启循环水泵，但发现启动不起来，运行、停止指示灯均不亮，于是联系电工过来送电准备再次启动相关低压电机。这时因断水，空压机油温、轴温上升，电机定子温度上升。21:40分，在停水运行十分钟后才在DCS上人为点停空压机。停机后在低压配电室内查到I段1#变压器下的低压I段进线柜1000A断路器失压线圈坏导致断路器分闸，该段包含了三台循环水泵、三台冷却塔风机、冷冻机、励磁柜、UPS电源、2#常温水泵、2#冷冻水泵、空压机1#油泵、膨胀机1#油泵、1#氩泵。待更换过新断路器之后，系统准备开机，在对空压机进行盘车时多人盘不动，有明显卡阻现象。于是拆机检查，发现三四级轴封与叶轮摩擦住，轴封的铝迷宫密封齿磨损严重，见附图照片。于是空压机被迫解体大修，将两套转子拉开封专业厂进行清理密封齿和叶轮积垢，做动平衡校验。经过55个小时的连夜抢修，空压机恢复正常运行。

二、事故原因分析

1、三四级迷宫密封损坏的原因

循环水泵供电中断，空压机组失去冷却水，电机冷却器、中间冷却器、油冷却器无法发挥冷却降温作用，电机6个定子温度涨到150～162℃，空压机二三四级吸气温度分别从27、31、25℃涨到63、106、114℃，其排气温度由81、73、75℃上升到124、144、158℃。由于吸气温度严重偏高（指标45℃）造成空压机喘振，主电机电流在200-400A之间多次连续波动，各级轴振上升10um多，直至在DCS上点停空压机，造成三四级轴封损坏。

2、励磁断电，主电机未能跳闸的原因

当时油冷却器缺水，供油油温从37.2℃上升到60.1℃，二级轴承温度最高，达到了72.3℃，但并未达到联锁停机值75℃，所以并未发生工艺联锁停机。

励磁柜断电，同步电机励磁绕组失去直流励磁，由于同步电机过载力矩大，导致同步电机失去静态稳定，滑出同步。电机失励失步时，负载基本不变，定子电流增大1.5～3倍，电机声音异常。高压配电室方面的保护是：当运行电流达到1.1倍额定电流时只会过负荷报警并不跳闸；当运行电流达到额定电流的7.5倍时速断保护跳闸，但事故发生时电流最大400A并未达到速断保护；运行电流达到1.45倍额定电流且持续10秒会电机堵转保护跳闸，但当事故发生时电流在200～400A之间波动，并未出现持续10秒以上情况，所以并未保护跳闸。

查线路，励磁柜与高压配电室之间只有故障继电器输出联系。励磁柜内仅有两项能够让主电机跳闸的保护条件：可控硅的上线快熔动作，快熔撞击器（熔断报警器）的常开点闭合，故障继电器得电，其常开点闭合去高压配电室停主电机；励磁集控单元故障，输出的常开点闭合让故障继电器得电，其常开点闭合去高配室停主电机。但是当励磁柜断电时，其故障继电器就无法得电动作。

三、改进措施

1、在励磁柜内增加一中间继电器，其线圈与故障继电器的一副常闭点串联接在励磁柜内控制电源上。中继常闭点与上述励磁柜内两项跳闸保护条件的故障继电器的常开点并联去高压配电室。控制系统有电时，该中继常闭点断开不会让主电机跳闸；当励磁柜断电，控制电源失去，新增的中间继电器失电，常闭点闭合去停主电机。上述控制线路完善后，当各项工艺条件和励磁条件具备，让主电机合闸送模拟电实验该项功能，将励磁柜总空开断电，主电机能够跳闸。并规定在以后的每次开机前模拟实验工艺联锁时增加这一项励磁柜断电联锁停主电机的实验内容。

2、DCS程序中增加6个电机定子温度任一个达到120℃时联锁停主电机功能。

3、DCS画面上增加高低压系统配电图，将各动设备的运行状态和主要设备名称画到上边，当遇到突发停电事故时，立即切到该画面，能够比较直观看到哪部分设备停机以及该段线路上的其他主要设备是否受到影响，方便操作人员判断采取果断措施。见附图照片。

4、加强职工的操作规程学习，在遇到断电断水时必须执行紧急停机程序，不能存在侥幸心理，从而导致事故的进一步扩大。

空压机作为空分装置的核心动设备，其稳定运行与否决定着空分的运行稳定性，需要特别加强维护和按照厂家提供的使用说明书执行例行大修，消除隐患。通过对这次空压机事故的详细分析，完善了主电机的保护，在以后的生产中避免了类似事故的再次发生，对我厂其他三套空分的空压机管理也起到了警示作用。目前这套空分整体作为备用，现由防喘振阀前向机组充入干燥氮气，从自洁式过滤器出来，氮气保持流通，避免机组内部锈蚀；每周开动油泵进行机组盘车，保持完好备用状态。

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