石油化工碼頭電氣設備選型策略分析

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摘要：立足于天津港圣瀚石化碼頭工程中對電氣設備選型的工作，參考公司類似工程中相關設備經過長時間使用后所暴露出一系列問題的經驗，結合電氣設備的技術參數、設備性能并綜合考量其經濟性，科學確定電氣設備的設計選型。

關鍵詞：石油化工碼頭；電氣設備；設備性能

1.設備選型的重要性

石油化工碼頭工程中電氣設備的選型是一項重點工作，隨著該類工程的不斷建設，人們對石油化工碼頭的研究更加深入，也愈加重視電氣設備的管理選型工作，這直接關系到石油化工碼頭的建設質量以及使用經營狀況。在此背景下，本文針對電氣設備的選型工作進行相關的研究。

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南側岸線中部。該工程建設2個5萬t級液體散貨泊位，全長680m，年吞吐量能夠達到415萬t。該碼頭主要通過裝卸工藝系統以及相配套的輔助系統實現運行。另外還需要工藝管道、給排水、供電、控制、通信、油氣回收、氮氣吹掃等系統的相互配合，實現碼頭的安全穩定運行。

3.電氣設備選型技術要求

3.1變壓器技術要求。變壓器通常有油浸式和干式兩種。考慮到在正常工作環境下油浸式變壓器相較于干式變壓器的過載能力更強，表現出更高的性價比，權衡多方面因素，經對比后最終選擇油浸式變壓器，其具備全絕緣特性，具體為戶內油浸式三相雙繞組有載調節降壓變壓器，輸入、輸出端電壓等級分別對應10kV、0.4kV。需要注意的是，油浸式變壓器的負載率會隨著設備的運行而發生變化，因此需要檢測變壓器的溫度變化。如果溫度持續長時間增加，油浸式變壓器的絕緣材料會出現老化的現象，最后會導致其喪失絕緣性能以及相應的機械強度，因此選取變壓器油進行主絕緣和加速冷卻的有效介質，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定工作。3.2防爆電動閥的選型。根據對以往項目在投產后的回訪，發現工藝管道電動閥門的使用強度最大、頻率高，如果出現問題對整個工藝的裝卸影響極大。石油化工碼頭所使用的閥門為了減少雜質碎屑進入底部樞軸腔的可能性，一般主要閥門的閥體都采用全焊接結構，球閥都為直通式，采用固定球裝配的、全通徑的閥門；一般閥體本身不會出現大的故障，通常的故障多出現于電動執行器；經過長時間的使用往往會出現電機過力矩、限位錯位等通病。經過幾個項目的摸索，本工程選擇了德國原裝進口的AUMA電動執行器品牌，所有與電動閥門配套的電動執行器為整體開關型（智能型），電動執行器工作最大壓差規定在2.5MPa；用于室外的電動執行器防護等級為IP67，防爆等級為dIIBT4；用于室內的電動執行器的防護等級為IP55。本工程閥門數量多，因此采用了485總線控制的方式，如果閥門數量不多仍然建議采用硬線點對點控制。3.3防爆配電箱選型。現在國內廣泛應用的是普通的鑄鋁合金外殼防爆配電箱，根據以往項目使用經驗，鑄鋁合金外殼在海邊腐蝕環境下的使用周期為7年左右，超過7年一般都會出現嚴重的銹蝕，從而影響箱體的防爆性能，對石油化工碼頭產生安全隱患。本工程選型為防護等級IP65，采用的是防灰塵密封、防水、防鹽霧腐蝕的不銹鋼外殼獨立箱體，不銹鋼材質為304，顏色為不銹鋼本色，箱體厚度≥2.0mm；配電箱采用下進線、下出線，并配有敲落孔和足夠數量的橡皮墊圈。安裝前給配電箱配一個防護外殼，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、抗振動能力強、密封性好等，選用了國家推廣的防爆節能產品（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拉伸所得，各部件均采取鍍鋅處理措施，對其表面噴塑。燈口處性能表現良好，得益于該處的防震結構以及高阻燃特性材料的雙重作用。外殼防護等級可達到IEC-IP55，能夠以靈活的方式安裝燈具，360°隨意調節。防爆標志dIIBT4。在使用過程中，發現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散性要弱很多，導致項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，其彈頂式結構傳感器采用1/2NPT（M）螺紋與變送器連接，其測溫原理是將傳感器插入并固定在管道半徑處測量溫度，如果變送器出現故障，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，修理起來比較麻煩。本工程為每個傳感器都配備了傳感器保護套，其相應的長度是根據傳感器安裝位置處的管徑確定，以不銹鋼為主材，基于螺紋的作用實現保護套與管道的穩定連接，參照管道設計壓力，取該值作為保護套壓力等級，二者具有等同性。通過此種工藝后，傳感器可以隨時拆除維修，不影響生產。3.6lOkV高壓開關柜選型?，F階段，以SF6氣體絕緣真空斷路器環網柜和金屬鎧裝中置式開關柜應用較為廣泛。近年來，高壓絕緣技術不斷完善與進步，除特殊環境要求外，最為主流的是金屬鎧裝中置式開關柜，其對安裝成本的需求相對較低，因此在本項目中得以應用。目前，在我國應用較廣泛的該型式開關柜的品牌主要有ABB、施耐德和西門子等。10kV電壓等級較為合適的是真空斷路器，盡管在運行中容易發生截流過電壓的情況，但其具有更加良好的滅弧性能，在安全性方面更加突出，該項目最終選用西門子金屬愷裝中置式開關柜，型號為8BK20、VD4真空斷路器。優點主要有以下幾個方面：（1）受外界環境和氣候的影響較小，基本處于完全封閉的狀態，能有效抗污。（2）免去了設備的維護設計，具有更高的可靠性，而且機械裝置能夠發生連鎖反應，起到內外部的雙重保護。（3）控制系統的集成化，接口更具靈活性，在一定程度上減少運行費用。（4）能夠滿足IEC標準化型式試驗對設備的相關要求，在設備安裝時還可以提供指導服務。3.7低壓開關柜選型。該項目中低壓開關柜主要作用是分配電能，主要包括：（1）電源進線柜的作用在于將電能輸入低壓系統，該裝置設置了低壓框架式斷路器，從實際應用特點來看可發揮出繼電保護的作用。（2）電容補償柜的作用在于補償低壓側的感性負載，在其支持下低壓側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備提供所需的電源，分為固定式及抽出式，電流＜400A時選取抽出式，電流＞400A時則選取固定式。該項目低壓開關柜選取施耐德BIOSET柜型，該產品能夠滿足多種國際標準和項目技術要求。（4）標準化的架構模式，主要有D型（固定式低壓配電柜）、Mf型（固定式馬達控制中心）、Mx型（抽屜式低壓配電柜）和Ms型（變頻軟起柜）。（5）產品質量可靠、技術達到國際先進水平，交貨前進行的試驗滿足公共需求，產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標準。（6）智能化的開關柜，能夠高效地實現系統集成。（7）各方面表現都與IEC標準化型式試驗所提出的要求相符，且提高了設備安裝效率，可為此項工作提供指導服務。3.8UPS不間斷電源選型。UPS不間斷電源具有重要地位，作為關鍵的一級負荷供電電源，其采取的是雙電源供電模式，內置的儀表DCS和消防FUS具有相同特性，即均為雙冗余系統。UPS不間斷電源系統可細分兩類，其區別在于雙機是否并聯，核心組件為主電源和旁路電源，具體包含了主機柜、電池柜、分配柜和旁路柜4部分。主機柜的作用是監控系統運行，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系統進行供電。

4.結語

在石油碼頭建設項目中為滿足項目的電能需求，電氣設備的合理選型有著重要的作用。由于項目對電能需求的設計更加規范嚴謹，在確定電氣設備時應當綜合考慮建設單位的技術要求以及相關的國家標準、行業標準，從而確定合理的技術參數，選擇合適的電氣設備。除此之外，在保證電氣產品質量的前提下，還要對電氣設備的生產廠家、經濟性能等因素進行綜合考量，最終確定適宜的電氣設備。

作者:鄭鈞什 李云超 單位:中交一航局安裝工程有限公司