孫全成，李曉寧，郭海波，來 柯

（河南神馬氯堿發(fā)展有限責任公司，河南平頂山467242）

河南神馬氯堿發(fā)展公司30萬t/a離子膜燒堿整流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，二期工程為200萬t/a離子膜燒堿，電解槽配套整流設(shè)備為4套機組，每套機組由1臺整流變壓器帶2臺整流柜，每臺整流柜額定容量為KHS—15kA/590V，每臺整流柜單獨運行各帶1臺離子膜電解槽。整流柜的主電路采用三相橋式同相逆并聯(lián)形式，單柜6脈波，1套機組組成等效12脈波。共4套機組8臺整流柜，組成等效48脈波，晶閘管的冷卻方式為純水冷卻，整流變壓器的冷卻方式為油風冷卻。每套整流系統(tǒng)具有獨立的PLC監(jiān)控裝置。在控制室有2臺計算機監(jiān)控系統(tǒng)，對8臺整流裝置進行遠方監(jiān)控操作和升降直流電流。

整流柜二次保護設(shè)有操作過電壓、換向過電壓、橋臂過熱、水壓低、水溫高等保護功能；現(xiàn)場顯示進出水壓（數(shù)顯）、水溫（數(shù)顯）、整流變油溫，油溫、整流柜水溫、水壓采用4-20Ma信號上傳后臺。

1 整流系統(tǒng)特點

整流系統(tǒng)的特點是整流控制柜主要功能由機組穩(wěn)流控制系統(tǒng)和機組PLC監(jiān)控系統(tǒng)2部分組成。

每套整流機組配置1臺就地控制柜，與整流柜一起就地并排安裝。每臺控制柜上安裝1套PLC，實施就地監(jiān)控，并采集整流柜和輔機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，控制柜的所有就地手控功能均可由機組PLC上傳至后臺計算機，從而實現(xiàn)遠方監(jiān)控。

2 整流系統(tǒng)故障分析

2.1 整流柜輸出的直流電流波動

整流柜輸出直流電流的波動有多方面的原因，該公司采用的是強觸發(fā)，所以影響觸發(fā)最根本的2個條件是強觸發(fā)電源和觸發(fā)脈沖，同樣，也可推理為當直流電流發(fā)生較大幅度的波動，而又沒有任何報警時，極有可能是這2個條件其中的一個在途中丟失。脈沖功放及失脈沖檢測見圖1，強觸發(fā)電源圖見圖2。圖1、圖2在整流控制柜上，圖1產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，分6路去整流柜圖3中的對應晶閘管，并進行失脈沖檢測，801和P09為整流控制柜內(nèi)失脈沖檢測點。圖2產(chǎn)生強觸發(fā)電源，電壓約為直流70 V左右，和6路脈沖配合使用，輔助觸點801和P05為失觸發(fā)電源的檢測點。圖3為整流柜12個橋臂上的強觸發(fā)脈沖接線圖，其中，線號161為強觸發(fā)電源，來自整流控制柜圖2上，線號561—566為來自整流控制柜圖1的6路觸發(fā)脈沖。

2.2 來自整流控制柜觸發(fā)脈沖的影響

失脈沖檢測在出控制柜時就已經(jīng)完成，圖1中的801和P09為整流控制柜內(nèi)失脈沖報警點，所以若觸發(fā)脈沖丟失引起直流電流發(fā)生波動，并且沒有任何報警時，觸發(fā)脈沖丟失可能不在整流控制柜內(nèi)，那么只有在脈沖功放板后了，即圖1中的觸發(fā)脈沖561—566在整流柜內(nèi)丟失了，可能是圖3中的12個橋臂上的561—566中的一路或多路丟失。有時整流柜輸出的直流電流降低后又上升，進行不停地來回波動，在理論和實踐中也證明問題出在圖3中的12個橋臂上的561—566中的一路或多路接線松動。所以整流柜內(nèi)的觸發(fā)脈沖接線松動或脈沖丟失都可能造成整流柜輸出的直流電流波動，并且無任何故障報警。

圖1 脈沖功放及失脈沖檢測

圖2 強觸發(fā)電源

2.3 來自整流控制柜的強觸發(fā)電源的影響

真正的失強觸發(fā)電源是有檢測的，檢測點在強觸發(fā)電源的電源接觸器輔助觸點上，如圖2中的KM1接觸器上的輔助觸點801和P05，所以，真正的失強觸發(fā)電源引起直流電流波動的話，就會通過如圖2中的KM1接觸器上的輔助觸點801和P05閉合去報警。若強觸發(fā)電源丟失引起直流電流發(fā)生較大幅度波動，并且沒有任何報警時，強觸發(fā)電源的丟失就極有可能在整流柜內(nèi)的1個臂或多個臂上的161線丟失。根據(jù)經(jīng)驗，如果是1 500 A左右的波動，觸發(fā)脈沖丟失的可能性極大，如果是幾千安左右的波動，有時掉到零又瞬間升到預期值時，強觸發(fā)電源161丟失的可能性更大，如圖3，2012年8#整流柜電流由10 kA降至6 kA，同時整流變壓器發(fā)出較大的震動聲，值班人員發(fā)現(xiàn)后，立即對整流變壓器進行了停運，檢查整流變壓器無異?，F(xiàn)象，對8#整流柜進行詳細的檢查后發(fā)現(xiàn)有多個橋臂上的強觸發(fā)電源161線松動，C、D橋臂上的161線已經(jīng)脫落，造成6晶閘管無觸發(fā)脈沖而關(guān)斷。接線后進行試驗整流柜正常。對整流變壓器進行送電，整流變壓器運行正常，而后進行整流柜開車，升降直流電流運行正常?？偨Y(jié)分析認為該事故的主要原因就是來自整流控制柜的強觸發(fā)電源161線在整流柜內(nèi)丟失造成。

2.4 閉環(huán)給定值波動造成整流柜輸出直流電流波動

正常開車調(diào)節(jié)整流柜輸出的直流電流是通過計算機調(diào)節(jié)，計算機的給定值通過數(shù)據(jù)傳輸給整流控制柜內(nèi)的PLC，PLC輸出數(shù)據(jù)后通過電壓隔離器再輸送給數(shù)字控制板，數(shù)字控制板產(chǎn)生的脈沖通過脈沖功放板放大后送給整流柜的晶閘管，從而調(diào)節(jié)直流電流。

2012年4月，7#整流柜直流電流減少，從13 kA降到12.2 kA，整流值班人員發(fā)現(xiàn)后，立即通過計算機調(diào)節(jié)給定值把電流升至13 kA，7#整流柜直流電流增加，從13 kA升到13.8 kA，整流值班人員現(xiàn)后，立即通過計算機調(diào)節(jié)給定值把電流降至13 kA。當時通過測量，直流電流在12.2 kA時，計算機給定值為7.8 V，測量電壓隔離器前后都為7.8 V，直流電流升到13 kA時，計算機給定值為8.1 V，測量電壓隔離器前后都為8.1 V。1個月內(nèi)7#整流柜直流電流如此反復波動，整流值班人員通過計算機調(diào)整直流電流。7#整流柜直流電流波動越來越頻繁，通過理論研究和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，判斷故障原因為電壓隔離器不靈敏，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集時發(fā)現(xiàn)，當電流波動在很短時間內(nèi)，電壓隔離器上端給定值和計算機的給定值一致，但下端卻發(fā)生了變化。一旦通過計算機調(diào)節(jié)給定值，電壓隔離器上下端給定值就和計算機的給定值一致了。采取的措施：直流電流波動減少時，要求值班人員先不進行調(diào)整，先進行現(xiàn)場測量電壓隔離器上下端給定值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不一致。而后進行計算機調(diào)節(jié)，再次測量數(shù)值一樣。結(jié)論和判斷的一致。計劃停車后，更換電壓隔離器，再次開車，7#整流柜直流電流運行平穩(wěn)。

3 整流系統(tǒng)的維護改造

3.1 保護方面連鎖停車改進

整流系統(tǒng)運行多年相對穩(wěn)定，在運行維護過程中結(jié)合現(xiàn)場實際情況進行了保護方面的改進。在化工生產(chǎn)中，存在大量的腐蝕性氣體，長時間對接線端子形成較大的腐蝕，造成接觸電阻增大，如水溫高和水壓低信號的誤報導致聯(lián)鎖停車，經(jīng)分析與現(xiàn)場情況結(jié)合，冷卻純水的循環(huán)水不可能停運，純水溫度高的可能性不大，而水壓低又連鎖停車。所以水溫高信號聯(lián)鎖停車意義不大，決定將純水溫度高聯(lián)鎖停車改為只報警信號。但為了更加安全保險，進行PLC程序的變動，原來是純水水壓、水溫一個常開的干接點閉合延時封鎖脈沖，改后為純水水壓低干點和壓力數(shù)值低與門延時的形式作為純水壓力低封鎖脈沖、純水水溫高干點和溫度數(shù)值高與門延時的形式作為水溫高封鎖脈沖，投運證明改為雙信號作為封鎖脈沖的形式更安全合理。

圖3 晶閘管觸發(fā)脈沖

3.2 與DCS信號傳輸方面的改造

3.2.1 連鎖調(diào)整的原因

整流柜給DCS的運行信號為一閉點，當常閉點斷開時代表整流柜停運，常閉點由DCS控制，這樣一來當整流控制柜的控制電源無電時，整流柜給DCS的直流電流為零，整流柜這時已經(jīng)停運，應把整流柜停運信號送給DCS，即DCS顯示整流柜停運，DCS接到整流柜停運信號后開始進行其他方面的連鎖。但此種情況下，整流柜卻給DCS運行的信號，即DCS顯示整流柜運行，造成DCS無法及時進行其他方面的連鎖，帶來較大損失。

3.2.2 連鎖調(diào)整及結(jié)果

調(diào)整整流柜給DCS的運行狀態(tài)信號接線，變動接線位置；原接線位置在繼電器（Q91）上，該繼電器控制由DCS控制，變動到整流柜運行的繼電器（Q90）上的一常閉接點上（接線時用2個常閉接點并聯(lián)使用），因為，當整流柜故障或工藝故障需停運整流柜，停運命令都是由PLC發(fā)出鎖脈沖進行分觸發(fā)完成，分觸發(fā)前后整流柜運行的繼電器（Q90）吸合取反，所以給DCS的運行狀態(tài)信號接在整流柜運行的繼電器（Q90）上更全面。經(jīng)過現(xiàn)場模擬實驗及DCS連鎖實驗證明此方案可行，從而消除上述的隱患。