石油化工码头电气设备选型策略分析

摘要：立足于天津港圣瀚石化码头工程中对电气设备选型的工作，参考公司类似工程中相关设备经过长时间使用后所暴露出一系列问题的经验，结合电气设备的技术参数、设备性能并综合考量其经济性，科学确定电气设备的设计选型。

关键词：石油化工码头；电气设备；设备性能

1.设备选型的重要性

石油化工码头工程中电气设备的选型是一项重点工作，随着该类工程的不断建设，人们对石油化工码头的研究更加深入，也愈加重视电气设备的管理选型工作，这直接关系到石油化工码头的建设质量以及使用经营状况。在此背景下，本文针对电气设备的选型工作进行相关的研究。

2.工程概况

天津港圣瀚石化码头工程码头岸线位于天津港南疆港区南侧岸线中部。该工程建设2个5万t级液体散货泊位，全长680m，年吞吐量能够达到415万t。该码头主要通过装卸工艺系统以及相配套的辅助系统实现运行。另外还需要工艺管道、给排水、供电、控制、通信、油气回收、氮气吹扫等系统的相互配合，实现码头的安全稳定运行。

3.电气设备选型技术要求

3.1变压器技术要求。变压器通常有油浸式和干式两种。考虑到在正常工作环境下油浸式变压器相较于干式变压器的过载能力更强，表现出更高的性价比，权衡多方面因素，经对比后最终选择油浸式变压器，其具备全绝缘特性，具体为户内油浸式三相双绕组有载调节降压变压器，输入、输出端电压等级分别对应10kV、0.4kV。需要注意的是，油浸式变压器的负载率会随着设备的运行而发生变化，因此需要检测变压器的温度变化。如果温度持续长时间增加，油浸式变压器的绝缘材料会出现老化的现象，最后会导致其丧失绝缘性能以及相应的机械强度，因此选取变压器油进行主绝缘和加速冷却的有效介质，并且在维持有效散热的前提下控制油温，确保油浸式变压器的安全稳定工作。3.2防爆电动阀的选型。根据对以往项目在投产后的回访，发现工艺管道电动阀门的使用强度最大、频率高，如果出现问题对整个工艺的装卸影响极大。石油化工码头所使用的阀门为了减少杂质碎屑进入底部枢轴腔的可能性，一般主要阀门的阀体都采用全焊接结构，球阀都为直通式，采用固定球装配的、全通径的阀门；一般阀体本身不会出现大的故障，通常的故障多出现于电动执行器；经过长时间的使用往往会出现电机过力矩、限位错位等通病。经过几个项目的摸索，本工程选择了德国原装进口的AUMA电动执行器品牌，所有与电动阀门配套的电动执行器为整体开关型（智能型），电动执行器工作最大压差规定在2.5MPa；用于室外的电动执行器防护等级为IP67，防爆等级为dIIBT4；用于室内的电动执行器的防护等级为IP55。本工程阀门数量多，因此采用了485总线控制的方式，如果阀门数量不多仍然建议采用硬线点对点控制。3.3防爆配电箱选型。现在国内广泛应用的是普通的铸铝合金外壳防爆配电箱，根据以往项目使用经验，铸铝合金外壳在海边腐蚀环境下的使用周期为7年左右，超过7年一般都会出现严重的锈蚀，从而影响箱体的防爆性能，对石油化工码头产生安全隐患。本工程选型为防护等级IP65，采用的是防灰尘密封、防水、防盐雾腐蚀的不锈钢外壳独立箱体，不锈钢材质为304，颜色为不锈钢本色，箱体厚度≥2.0mm；配电箱采用下进线、下出线，并配有敲落孔和足够数量的橡皮垫圈。安装前给配电箱配一个防护外壳，使之使用寿命大幅提升。3.4照明灯具的选型。选用的反射性投光灯应综合性能良好，兼具多重特性于一体，如气体防爆、防烟雾、抗振动能力强、密封性好等，选用了国家推广的防爆节能产品（LED）。灯具外壳部分制造工艺采用的是铝压铸一次成型的方式，灯罩以冷轧钢板为材料经拉伸所得，各部件均采取镀锌处理措施，对其表面喷塑。灯口处性能表现良好，得益于该处的防震结构以及高阻燃特性材料的双重作用。外壳防护等级可达到IEC-IP55，能够以灵活的方式安装灯具，360°随意调节。防爆标志dIIBT4。在使用过程中，发现LED灯源并不适合石油化工码头的照明，同等照度的LED灯光比金卤灯灯光发散性要弱很多，导致项目后期又增加了很多照明灯具，而且效果一般，所以建议使用防爆金卤灯。3.5变送器的选型。在以往项目中的使用中，压力变送器影响较小；温度变送器的传感器探头为φ6mm的不锈钢套管，其弹顶式结构传感器采用1/2NPT（M）螺纹与变送器连接，其测温原理是将传感器插入并固定在管道半径处测量温度，如果变送器出现故障，需要将管道清空后才能将传感器拆除，如果码头处于繁忙状态，修理起来比较麻烦。本工程为每个传感器都配备了传感器保护套，其相应的长度是根据传感器安装位置处的管径确定，以不锈钢为主材，基于螺纹的作用实现保护套与管道的稳定连接，参照管道设计压力，取该值作为保护套压力等级，二者具有等同性。通过此种工艺后，传感器可以随时拆除维修，不影响生产。3.6lOkV高压开关柜选型。现阶段，以SF6气体绝缘真空断路器环网柜和金属铠装中置式开关柜应用较为广泛。近年来，高压绝缘技术不断完善与进步，除特殊环境要求外，最为主流的是金属铠装中置式开关柜，其对安装成本的需求相对较低，因此在本项目中得以应用。目前，在我国应用较广泛的该型式开关柜的品牌主要有ABB、施耐德和西门子等。10kV电压等级较为合适的是真空断路器，尽管在运行中容易发生截流过电压的情况，但其具有更加良好的灭弧性能，在安全性方面更加突出，该项目最终选用西门子金属恺装中置式开关柜，型号为8BK20、VD4真空断路器。优点主要有以下几个方面：（1）受外界环境和气候的影响较小，基本处于完全封闭的状态，能有效抗污。（2）免去了设备的维护设计，具有更高的可靠性，而且机械装置能够发生连锁反应，起到内外部的双重保护。（3）控制系统的集成化，接口更具灵活性，在一定程度上减少运行费用。（4）能够满足IEC标准化型式试验对设备的相关要求，在设备安装时还可以提供指导服务。3.7低压开关柜选型。该项目中低压开关柜主要作用是分配电能，主要包括：（1）电源进线柜的作用在于将电能输入低压系统，该装置设置了低压框架式断路器，从实际应用特点来看可发挥出继电保护的作用。（2）电容补偿柜的作用在于补偿低压侧的感性负载，在其支持下低压侧的功率因素得到较明显的提高，并且变压器的选型容量得到有效控制。（3）低压出线柜主要是为各用电设备提供所需的电源，分为固定式及抽出式，电流＜400A时选取抽出式，电流＞400A时则选取固定式。该项目低压开关柜选取施耐德BIOSET柜型，该产品能够满足多种国际标准和项目技术要求。（4）标准化的架构模式，主要有D型（固定式低压配电柜）、Mf型（固定式马达控制中心）、Mx型（抽屉式低压配电柜）和Ms型（变频软起柜）。（5）产品质量可靠、技术达到国际先进水平，交货前进行的试验满足公共需求，产品配套的母排具有较高的安全性能，铜含量也符合电工用铜的相关标准。（6）智能化的开关柜，能够高效地实现系统集成。（7）各方面表现都与IEC标准化型式试验所提出的要求相符，且提高了设备安装效率，可为此项工作提供指导服务。3.8UPS不间断电源选型。UPS不间断电源具有重要地位，作为关键的一级负荷供电电源，其采取的是双电源供电模式，内置的仪表DCS和消防FUS具有相同特性，即均为双冗余系统。UPS不间断电源系统可细分两类，其区别在于双机是否并联，核心组件为主电源和旁路电源，具体包含了主机柜、电池柜、分配柜和旁路柜4部分。主机柜的作用是监控系统运行，电池柜的作用是不间断地提供电能，分配柜的作用是向仪表和DCS系统进行供电。

4.结语

在石油码头建设项目中为满足项目的电能需求，电气设备的合理选型有着重要的作用。由于项目对电能需求的设计更加规范严谨，在确定电气设备时应当综合考虑建设单位的技术要求以及相关的国家标准、行业标准，从而确定合理的技术参数，选择合适的电气设备。除此之外，在保证电气产品质量的前提下，还要对电气设备的生产厂家、经济性能等因素进行综合考量，最终确定适宜的电气设备。

作者:郑钧什 李云超 单位:中交一航局安装工程有限公司