谐波治理破局记
2025年10月13日
字数:2076
版次:02
漫步榆林化工甲醇厂,气化变换装置区的1350摄氏度气化炉内,水煤浆与纯氧正剧烈反应。这台国内最大单喷嘴气化炉日投煤3000吨,每小时产出合成气20.3立方米,是煤化工领域的“大国重器”。可谁曾能想到,去年1月,这台“巨无霸”提负荷时竟被“小问题”难住。
彼时,激冷水泵电机运行频率超40赫兹后,轴承温度在3-4小时内飙升至95℃,电机频繁故障导致气化炉负荷频繁波动,成为制约气化炉长周期稳定高负荷运行的问题所在。
“当时激冷水流量一涨,变频器超40赫兹,电机就像‘人发烧’一样。”作为神电QC小组组长的老党员、电气工程师冯卫权回忆时眉头仍紧锁。
激冷水泵是气化炉“生命线”,高压水要给1350摄氏度工艺气“降温洗尘”,电机故障就得停炉。那段时间,党支部书记、装置经理李培丰天天泡在现场,看着操作人员反复启停电机,急得直上火:“这不仅是产能的事,更是装置稳定运行的硬任务!党员就得冲在生产一线扛硬活!”
最初的排查陷入僵局。有人说是轴承质量差,QC小组的党员们带头检查轴承和润滑脂状况,分析原因,结果轴承滚道光滑、润滑脂合规;有人怀疑电机设计缺陷,电机厂家将电机拉回进行相关检测和高频运行测试,电机负荷侧轴承温度正常,第三方报告排除了制造问题。
就在大家一筹莫展时,冯卫权提供了个新思路:“咱们要不测测谐波?”
这一提议,还真提出了名堂。既然有了方向,就立马行动,他们采用电能质量分析仪检查高频运行的激冷水泵变频器输出电压和电流波形,发现电压和电流输出波形中的谐波远超国标电压电流总畸变小于等于5%的规定。
冯卫权在变频器柜前守了两天,当频率跳到41赫兹,屏幕上的电压电流波形突然“出现很多尖峰毛刺”,电压总畸变率超国标12%限值,电流畸变突破25%红线。
“谐波!是高次谐波在搞鬼!”冯卫权的声音里透着兴奋,这场党员带头的排查,终于摸到了问题的门。
顺着线索,团队分析电机在电机厂家和榆林化工带负荷运行条件的差别,查阅相关资料。
“屏蔽电缆长度不得超50米,非屏蔽电缆长度一般不能超300米”的关键数据跳了出来。查阅设计图纸后发现,15台激冷水泵电机动力电缆为屏蔽电缆长度均在280米-320米左右,是要求的5倍多。
“电缆太长就像‘带电的弹簧’,高频运行时分布电容和电感会共振,产生浪涌电压。”冯卫权通俗解释道,“这些额外‘电波浪’叠加到电机上,电流变大,轴承就成了‘发热体’。”
至此,困局“隐形推手”浮出,电缆超距导致变频器输出谐波超标,引发电机轴承高温。
找到症结,解决方案却陷入两难。方案一是换4000米非屏蔽电缆,理论能降谐波,但拆旧线、铺新线还要开挖地面,得花500万元费用且工期至少1年,其间气化炉降负荷损失难估量;方案二是把变频器电抗器换成正弦波滤波器,像给电流装“净化器”,可争议也大。
“滤波器适配690伏高压电机吗?单台停机会影响生产吗?”众人七嘴八舌。
“先做模拟测试,用数据说话。”李培丰拍板。
党员班长魏明带着雷波等主操,趁气化炉“倒炉”间隙在备用泵上搭临时回路;冯卫权联系厂家定制滤波器,调整变频器参数不断进行测试,终于电压畸变率从12%降至3.2%,电流畸变率从25%降至4.1%,单台激冷水泵电机经过24小时40-50赫兹高频运行,相关数据完全符合国标。更关键的是,单台设备改造调试及试机仅需4天时间,15台轮流施工2个月就能完成,费用仅60万元。
“不是贵的好,适合的才最好。”冯卫权说,这不仅是“经济账”,更是“运行账”。煤化工装置长周期稳定运行是生命线,不必要的停机都是“大忌”。最终,方案二凭借低成本、短工期、不影响生产的优势胜出。
去年3月,改造正式启动,每天清晨QC小组的“班前会”雷打不动。冯卫权分配任务,装置副经理淡树林协调停机时间,魏明管理现场安全,电气工程师肖磊紧盯参数。冯卫权攥着电能质量分析仪实时监测,“每降1%畸变率,心里就踏实一分”,冯卫权和厂家技术人员试了8次才找到最优解。“第一次试机,频率升到45赫兹,轴承温度慢慢降至70摄氏度、65摄氏度,最后稳定在58摄氏度。”雷波清晰地记得,当时所有人围着温度表,当数字定格时,现场自发响起掌声。
改造后的电能质量波形图成了最好的“成绩单”,之前像“锯齿”的曲线,现在是平滑“正弦曲线”。电机故障从去年1月、2月的27次,在3月至12月稳定降至1次,气化炉稳稳维持531立方米/小时高负荷,每天多产的合成气,能为下游甲醇装置多提供200吨原料。
“不仅要解决问题,更要留下经验。”这是QC小组的共识。冯卫权联系中国天辰设计院,将变频器图纸变更为纳入技术档案。组织电气专业人员培训,把“谐波治理”编成口诀教给操作人员。
就在今年8月,这项由党员团队主导的QC小组,凭借成果《变频器谐波治理》一举斩获陕西省质量管理成果二等奖。
如今,每当路过气化炉,小组成员都会忍不住看变频器屏幕,频率48赫兹,轴承温度56摄氏度。想起以往那些焦虑的日子,大家更加明白QC小组“立足现场,解决问题”的口号里藏着“党建红”引领“科技蓝”的力量。在集团公司“1331”科技创新战略的指引下,榆林化工充分发挥党支部的战斗堡垒作用、党员的先锋模范作用,才让这场基层攻坚战不仅破解了谐波难题,更守住了“大国重器”的稳定运行,交出了一份“党建引领创新、创新保障发展”的双赢答卷。
彼时,激冷水泵电机运行频率超40赫兹后,轴承温度在3-4小时内飙升至95℃,电机频繁故障导致气化炉负荷频繁波动,成为制约气化炉长周期稳定高负荷运行的问题所在。
“当时激冷水流量一涨,变频器超40赫兹,电机就像‘人发烧’一样。”作为神电QC小组组长的老党员、电气工程师冯卫权回忆时眉头仍紧锁。
激冷水泵是气化炉“生命线”,高压水要给1350摄氏度工艺气“降温洗尘”,电机故障就得停炉。那段时间,党支部书记、装置经理李培丰天天泡在现场,看着操作人员反复启停电机,急得直上火:“这不仅是产能的事,更是装置稳定运行的硬任务!党员就得冲在生产一线扛硬活!”
最初的排查陷入僵局。有人说是轴承质量差,QC小组的党员们带头检查轴承和润滑脂状况,分析原因,结果轴承滚道光滑、润滑脂合规;有人怀疑电机设计缺陷,电机厂家将电机拉回进行相关检测和高频运行测试,电机负荷侧轴承温度正常,第三方报告排除了制造问题。
就在大家一筹莫展时,冯卫权提供了个新思路:“咱们要不测测谐波?”
这一提议,还真提出了名堂。既然有了方向,就立马行动,他们采用电能质量分析仪检查高频运行的激冷水泵变频器输出电压和电流波形,发现电压和电流输出波形中的谐波远超国标电压电流总畸变小于等于5%的规定。
冯卫权在变频器柜前守了两天,当频率跳到41赫兹,屏幕上的电压电流波形突然“出现很多尖峰毛刺”,电压总畸变率超国标12%限值,电流畸变突破25%红线。
“谐波!是高次谐波在搞鬼!”冯卫权的声音里透着兴奋,这场党员带头的排查,终于摸到了问题的门。
顺着线索,团队分析电机在电机厂家和榆林化工带负荷运行条件的差别,查阅相关资料。
“屏蔽电缆长度不得超50米,非屏蔽电缆长度一般不能超300米”的关键数据跳了出来。查阅设计图纸后发现,15台激冷水泵电机动力电缆为屏蔽电缆长度均在280米-320米左右,是要求的5倍多。
“电缆太长就像‘带电的弹簧’,高频运行时分布电容和电感会共振,产生浪涌电压。”冯卫权通俗解释道,“这些额外‘电波浪’叠加到电机上,电流变大,轴承就成了‘发热体’。”
至此,困局“隐形推手”浮出,电缆超距导致变频器输出谐波超标,引发电机轴承高温。
找到症结,解决方案却陷入两难。方案一是换4000米非屏蔽电缆,理论能降谐波,但拆旧线、铺新线还要开挖地面,得花500万元费用且工期至少1年,其间气化炉降负荷损失难估量;方案二是把变频器电抗器换成正弦波滤波器,像给电流装“净化器”,可争议也大。
“滤波器适配690伏高压电机吗?单台停机会影响生产吗?”众人七嘴八舌。
“先做模拟测试,用数据说话。”李培丰拍板。
党员班长魏明带着雷波等主操,趁气化炉“倒炉”间隙在备用泵上搭临时回路;冯卫权联系厂家定制滤波器,调整变频器参数不断进行测试,终于电压畸变率从12%降至3.2%,电流畸变率从25%降至4.1%,单台激冷水泵电机经过24小时40-50赫兹高频运行,相关数据完全符合国标。更关键的是,单台设备改造调试及试机仅需4天时间,15台轮流施工2个月就能完成,费用仅60万元。
“不是贵的好,适合的才最好。”冯卫权说,这不仅是“经济账”,更是“运行账”。煤化工装置长周期稳定运行是生命线,不必要的停机都是“大忌”。最终,方案二凭借低成本、短工期、不影响生产的优势胜出。
去年3月,改造正式启动,每天清晨QC小组的“班前会”雷打不动。冯卫权分配任务,装置副经理淡树林协调停机时间,魏明管理现场安全,电气工程师肖磊紧盯参数。冯卫权攥着电能质量分析仪实时监测,“每降1%畸变率,心里就踏实一分”,冯卫权和厂家技术人员试了8次才找到最优解。“第一次试机,频率升到45赫兹,轴承温度慢慢降至70摄氏度、65摄氏度,最后稳定在58摄氏度。”雷波清晰地记得,当时所有人围着温度表,当数字定格时,现场自发响起掌声。
改造后的电能质量波形图成了最好的“成绩单”,之前像“锯齿”的曲线,现在是平滑“正弦曲线”。电机故障从去年1月、2月的27次,在3月至12月稳定降至1次,气化炉稳稳维持531立方米/小时高负荷,每天多产的合成气,能为下游甲醇装置多提供200吨原料。
“不仅要解决问题,更要留下经验。”这是QC小组的共识。冯卫权联系中国天辰设计院,将变频器图纸变更为纳入技术档案。组织电气专业人员培训,把“谐波治理”编成口诀教给操作人员。
就在今年8月,这项由党员团队主导的QC小组,凭借成果《变频器谐波治理》一举斩获陕西省质量管理成果二等奖。
如今,每当路过气化炉,小组成员都会忍不住看变频器屏幕,频率48赫兹,轴承温度56摄氏度。想起以往那些焦虑的日子,大家更加明白QC小组“立足现场,解决问题”的口号里藏着“党建红”引领“科技蓝”的力量。在集团公司“1331”科技创新战略的指引下,榆林化工充分发挥党支部的战斗堡垒作用、党员的先锋模范作用,才让这场基层攻坚战不仅破解了谐波难题,更守住了“大国重器”的稳定运行,交出了一份“党建引领创新、创新保障发展”的双赢答卷。