整流系統故障分析維護總結

孫全成，李曉寧，郭海波，來 柯

（河南神馬氯堿發展有限責任公司，河南平頂山467242）

河南神馬氯堿發展公司30萬t/a離子膜燒堿整流系統結構，二期工程為200萬t/a離子膜燒堿，電解槽配套整流設備為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。每套整流系統具有獨立的PLC監控裝置。在控制室有2臺計算機監控系統，對8臺整流裝置進行遠方監控操作和升降直流電流。

整流柜二次保護設有操作過電壓、換向過電壓、橋臂過熱、水壓低、水溫高等保護功能；現場顯示進出水壓（數顯）、水溫（數顯）、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 整流系統特點

整流系統的特點是整流控制柜主要功能由機組穩流控制系統和機組PLC監控系統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，實施就地監控，并采集整流柜和輔機系統的數據，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，從而實現遠方監控。

2 整流系統故障分析

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，所以影響觸發最根本的2個條件是強觸發電源和觸發脈沖，同樣，也可推理為當直流電流發生較大幅度的波動，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，強觸發電源圖見圖2。圖1、圖2在整流控制柜上，圖1產生觸發脈沖，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為整流控制柜內失脈沖檢測點。圖2產生強觸發電源，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為失觸發電源的檢測點。圖3為整流柜12個橋臂上的強觸發脈沖接線圖，其中，線號161為強觸發電源，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路觸發脈沖。

2.2 來自整流控制柜觸發脈沖的影響

失脈沖檢測在出控制柜時就已經完成，圖1中的801和P09為整流控制柜內失脈沖報警點，所以若觸發脈沖丟失引起直流電流發生波動，并且沒有任何報警時，觸發脈沖丟失可能不在整流控制柜內，那么只有在脈沖功放板后了，即圖1中的觸發脈沖561—566在整流柜內丟失了，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。所以整流柜內的觸發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 強觸發電源

2.3 來自整流控制柜的強觸發電源的影響

真正的失強觸發電源是有檢測的，檢測點在強觸發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。若強觸發電源丟失引起直流電流發生較大幅度波動，并且沒有任何報警時，強觸發電源的丟失就極有可能在整流柜內的1個臂或多個臂上的161線丟失。根據經驗，如果是1 500 A左右的波動，觸發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，同時整流變壓器發出較大的震動聲，值班人員發現后，立即對整流變壓器進行了停運，檢查整流變壓器無異?，F象，對8#整流柜進行詳細的檢查后發現有多個橋臂上的強觸發電源161線松動，C、D橋臂上的161線已經脫落，造成6晶閘管無觸發脈沖而關斷。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。總結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電源161線在整流柜內丟失造成。

2.4 閉環給定值波動造成整流柜輸出直流電流波動

正常開車調節整流柜輸出的直流電流是通過計算機調節，計算機的給定值通過數據傳輸給整流控制柜內的PLC，PLC輸出數據后通過電壓隔離器再輸送給數字控制板，數字控制板產生的脈沖通過脈沖功放板放大后送給整流柜的晶閘管，從而調節直流電流。

2012年4月，7#整流柜直流電流減少，從13 kA降到12.2 kA，整流值班人員發現后，立即通過計算機調節給定值把電流升至13 kA，7#整流柜直流電流增加，從13 kA升到13.8 kA，整流值班人員現后，立即通過計算機調節給定值把電流降至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，通過理論研究和現場數據采集，判斷故障原因為電壓隔離器不靈敏，現場數據采集時發現，當電流波動在很短時間內，電壓隔離器上端給定值和計算機的給定值一致，但下端卻發生了變化。一旦通過計算機調節給定值，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整，先進行現場測量電壓隔離器上下端給定值，結果發現不一致。而后進行計算機調節，再次測量數值一樣。結論和判斷的一致。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。

3 整流系統的維護改造

3.1 保護方面連鎖停車改進

整流系統運行多年相對穩定，在運行維護過程中結合現場實際情況進行了保護方面的改進。在化工生產中，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鎖停車，經分析與現場情況結合，冷卻純水的循環水不可能停運，純水溫度高的可能性不大，而水壓低又連鎖停車。所以水溫高信號聯鎖停車意義不大，決定將純水溫度高聯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 晶閘管觸發脈沖

3.2 與DCS信號傳輸方面的改造

3.2.1 連鎖調整的原因

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 連鎖調整及結果

調整整流柜給DCS的運行狀態信號接線，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發出鎖脈沖進行分觸發完成，分觸發前后整流柜運行的繼電器（Q90）吸合取反，所以給DCS的運行狀態信號接在整流柜運行的繼電器（Q90）上更全面。經過現場模擬實驗及DCS連鎖實驗證明此方案可行，從而消除上述的隱患。