编者: 本文分析了空气干燥器电加热器控制系统固态继电器频繁通断电的原因，并通过试验提出了解决方案。针对电加热器控制系统故障实施了改造，优化了操作，取得了较好的经济效益。
天津石化公司化工厂动力站空压工段共配置5台某公司生产的SED系列微热再生干燥器，由一个可编程序控制器控制，全自动切换方式运行。微热再生空气干燥装置是根据变压吸附原理，应用微热再生的方法对压缩空气进行干燥脱水，使空气质量达到工艺及仪表用风的要求。
本装置由一个气液分离器、两个干燥塔（A，B）、一个电加热器H、两个常开气动蝶阀（A，B）、两个常闭气动蝶阀（E，F）、一个除尘器、一个公用再生排气消音器及电脑控制箱、电加热器控制箱等部件构成。其中，空气干燥器的电气控制回路是随机所带设备，电加热器主回路为固态继电器单相控制，电加热器设计功率为126kW、电压380V、工作电流210A。触发回路由HD4801可编程序控制仪输出信号，控制加热器接通或断开。由于电加热器部分设计功率过大，经常造成高温联锁断开，频繁通、断电使固态继电器寿命大大缩短，而且易引发设备事故。通过对控制部分的改造和优化操作参数，解决了电加热器控制系统频繁损坏的问题，为装置的稳定运行提供了可靠的保证。
1、工作原理
当控制箱接通电源启动B塔工作时，HD4801可编程序控制仪控制A塔开始卸压，一级排气阀C打开30s排气，同时电加热器H电源接通开始加热，30s后一级排气阀C关闭，二级排气阀E打开继续排气，再生过程开始。从干燥器B塔出口引7%干燥空气到电加热器H内，加热至130℃进入A塔对干燥剂进行脱水， 2h后关闭电加热器H，A塔开始进入冷吹（余热再生），经过2h后A塔再生结束，二级排气阀E关闭，A塔开始升压，均压阀G打开5min后关闭程序开始切换，A塔开始进入工作状态，B塔开始进行再生过程。
2、故障分析
自1999年11月干燥器投入运行至2002年11月，电加热器控制系统的固态继电器发生多次短路、断路故障。更为严重的是，在2001年5月份2号干燥器固态继电器发生击穿性损坏，造成电加热器满负荷加热，如果不是巡检及时发现，险些造成火灾事故，当时，电加热器内部温度466℃。
分析其原因，固态继电器在可编程序控制仪发出信号正常工作时，频繁通、断电每小时达210次。每月75600次，其工作电流210A，如此大的电流频繁通、断电对固态继电器的冲击是非常大的，这是造成固态继电器损坏的主要原因。由于其使用寿命大约在15万次左右，所以2个月就要损坏更换。经过现场观察分析，将故障范围缩小到电加热器的出口温度T1点、进口温度T2点上，当时T1点上限设定值120℃，T2点上限设定值70℃、报警值60℃。
经与仪表人员协商，我们用3#干燥器做了一个试验，将T1点上限设定值由120℃调整到130℃，T2点上限设定值由70℃调整到80℃、报警值由60℃调整到70℃。重新运行后，T1点实际温度由110℃上升到120℃，T2点实际温度由57℃上升到67℃，每点温度上升10℃，与设定值误差10℃。停止程序运行，再次调整设定值T1到180℃、T2到85℃和80℃，再次运行T2点温度上升到72℃基本稳定，T1温度上升到170℃时，固态继电器又开始频繁通断（该现象实际是测温系统检测到高温后，由可编程序控制仪发出信号给固态继电器断开），但比最初通断次数减少。最后又恢复原设定值。
通过以上现象分析，调整加热器的设定温度可以减少继电器的通断次数，但还没有达到预计效果。在此之前（2001年9月），车间曾对2#干燥器加热器控制系统进行了改造，将其分为6组，每组由一个固态继电器控制，采用分时循环启动，降低了启动冲击电流，但并未改变固态继电器频繁通断的次数，只是将负荷分配增加控制回路，未达到继电器改造效果。按照3#干燥器的试验方法对现有2#干燥器也做了一下调整，将T1设定值调整到180℃、T2设定值调整到85℃和80℃，启动运行温度上升后，将第6组、第5组加热器电源关闭，观察T1温度在154℃、T2温度在55℃，固态继电器通断现象消失。当关闭第4组后，T1温度115℃、T2温度46℃，此时再生用空气压力0.7MPa（因电磁阀气源在此处取压，压力要求＞0.65MPa），正常再生用空气压力为0.28～0.4MPa，调整再生用空气压力至0.38MPa时， T1温度由115℃上升到134℃、T2温度由46℃上升到62℃，电加热器工作电流95A，固态继电器开始正常连续接通运行，由可编程序控制仪控制通断。
试验表明，由于电加热器的功率设计太大，所以造成电加热器不能平稳工作，而实际上每次再生只需现有加热器功率的1/2就可满足工艺要求。
3 实施改造与调优
2002年10月23日，先后对3#、4#、5#、1#干燥器电加热器控制系统进行改造，将其分为6组，每组由一个固态继电器控制，采用分时循环启动，降低了启动冲击电流。选用带脱扣线圈的空气开关，在每台电加热器上加装一个插入深度400mm的温井，并安装一台温度控制开关，设定跳开空气开关温度250℃，当电加热器的固态继电器发生击穿性损坏故障时，电加热器就自行接通加热，温度升高到设定温度250℃时，温度控制开关将发出信号给脱扣线圈，跳开空气开关切断主回路电源，避免发生事故。同时，还要调高加热器的设定温度，T1上限联锁断开调整为180℃，T2上限联锁断开调整为85℃、报警值调整为80℃。基于以上改造，于2002年11月5日对运行的1#、4#、5#空气干燥器进行了优化调整，1#、5#空气干燥器电加热器投用1组、3组、5组，4#电加热器投用1组、3组、4组。再生用空气压力由0.7MPa调整到0.38MPa时， T1温度控制在125℃以上、T2温度控制在67℃，电加热器工作电流95A，固态继电器开始正常连续接通运行。调整前后空压机负荷变化见表1。
4 经济效益估算：
优化后的3台空压机共降低电流：
19+11.4+11=41.4A
每小时共降低电耗：
P=31/2×I×V×cosφ=31/2×41.4×6×0.85=365.7kW·h
每小时可节约电费（每度电耗按0.4元计算）：
365.7kW·h×0.4=146.28元/h
每月可节约电费：
146.28×24×30=105321.6元
每台干燥器电加热器分组前功耗：
P=31/2×I×V×cosφ=31/2×210×0.38×0.85=117.5 kW·h
每台干燥器电加热器分组后功耗：
P=31/2×I×V×cosφ=31/2×95×0.38×0.85=53.2 kW·h
3台干燥器电加热器分组前后功差：
64.3×3=192.9 kW·h
3台干燥器电加热器分组后每月节省电费：
192.9×0.4×12×30=27777.6元
每月空压机干燥器共节约电费：
105321.6+27777.6=133099.2元
5 结论
经过改造和优化操作，达到了可根据实际温度来任意调整电加热器投入组数的目的（一般为3组），再生风压力控制在0.28～0.4MPa就可满足工艺要求。这样既节省了电耗和干燥空气消耗，又降低了电加热器固态继电器的故障率，为节能降耗及干燥器的“安、稳、长”运行奠定了基础。