焦化公司控制系統電源改進方法研究

翟廉賀

摘 要：基于公司現有控制電源情況，通過總結故障發生情況，確認控制電源現存的缺點和弊端。同時，結合不同工段生產裝置情況，將相關控制系統進行分類，按照不同分類等級制訂不同的方案對控制系統電源進行改進，以提高控制電源的可靠性和穩定性。

關鍵詞：控制電源；UPS；改進方法

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）02-0147-02

Research on the Improvement Method of Power Supply

System in Coking Company

ZHAI Lianhe

（Henan Zhonghong Group Coal Chemical Co.， Ltd.，Pingdingshan Henan 467043）

Abstract： Based on the current control of the power supply in the company， the existing shortcomings and drawbacks of the control power supply were confirmed by summarizing the occurrence of the fault. At the same time， combined with the production facilities of different sections， the related control systems were classified， and different schemes were formulated according to different classification levels to improve the power of control system， so as to improve the reliability and stability of control power supply.

Keywords： control power supply；UPS；improved method

近期內，河南中鴻集團煤化有限公司出現了控制電源UPS故障問題，對系統安全長周期運行產生了不利影響。通過故障情況分析發現，一方面是控制電源UPS裝置缺乏維護，另一方面是控制電源配置不當而不利于維護檢修，造成控制系統因控制電源問題出現不必要的生產中斷。為了確保生產系統的穩定運行，提高控制系統的供電穩定性，必須進行改進。

1 控制電源分類

根據實際情況，將裝置設備控制電源進行分類，按照分類進行對應調整改進。初步確定控制電源分為3類：一類為特別重要設備，確定為一級控制電源；二類為重要設備，確定為二級控制電源；三類為一般設備，確定為三級控制電源[1]。

一級控制電源改造基本要求如下：①必須為兩路供電模式，且要求必須從配電室分段供出；②必須有UPS設備，且功能正常，并在公司規定使用期；③必須有無縫切換能力，達到隨時退出一路電源效果。

二級控制電源改造基本要求如下：①可以采用兩路供電模式，必須從配電室分段供出；②有UPS設備，且功能正常，并在公司規定使用期；③必須有切換能力，達到隨時退出一路電源效果。

三級控制電源改造要求如下：①可以采用一路供電模式；②可以有UPS設備，且功能正常，并在公司規定使用期；③必須有切換能力，達到隨時退出一路電源效果。

通過分析討論，將空分裝置、干熄焦裝置、鼓冷裝置、甲醇裝置和煉焦中控室部分劃為一級控制電源，備煤、粗苯、硫銨、鍋爐、脫鹽水和除塵站劃為二、三級控制電源。一級控制電源按照對應改進方案，采購備件設備，協調安裝改進時間后，實施改造。其他部位可即時進行改進實施作業[2]。

2 直流控制電源存在的缺陷

2.1 蓄電池事故多發

分析國家電網調查的相關數據發現，蓄電池、充電設備發生故障導致傷人的例子很多，并且蓄電池所帶來的爆炸事故的傷害較難處理，不易被控制。充電裝置中缺少一種單體蓄電池的溫度檢測器，而且自放電電流的自我檢測也會造成蓄電池發熱，蓄電池發熱引起火災的例子不計其數。一旦出現蓄電池事故，會直接導致生產系統失去控制電源。

2.2 充電方式不合理

在正常使用中，UPS電源長期處于充電過程中，導致蓄電池組內各個單體蓄電池充電不平衡，使蓄電池受損嚴重。浮充方式是以整流模塊為載體，對蓄電池進行串聯，然后達到充電的效果，所以電池中的電流是相等的。但是，由于電池的使用操作不當，整批電池的性能有所下降。具體表現在電池中的各部電流都有數據上的差異，甚至每個蓄電池的容量均不同，在這種操作下，就會導致在串聯的充電過程中，大容量的欠電，小容量的過沖。另外，要格外注意閥控式鉛酸蓄電池，這種電池一旦過充，就會腐蝕板柵和松動，造成電池內電阻增加，導致電池壽命降低，或者出現漏氣、鼓包的現象，很容易出現用電不良后果。

2.3 穩定性差

蓄電池組是電池的主要組成部分，也是進行自我保護的一道防線，通常應對其采取保護措施。但是實際上，整流模塊有N+1冗余備份，但是蓄電池沒有其他回路，一直在孤軍奮戰，依賴于自身容量最小的那一塊蓄電池。在整組中只要有一個電池的容易趨近0，那么整個蓄電池組就沒有電，這就是為什么有的電池明明有200AH的電，卻只能運行幾分鐘，影響正常使用。

2.4 設計不合理

在實際的設計及應用中，幾種控制電源中UPS裝置均為單路設置，無雙路電源無縫自動切換能力，當UPS出現問題時，導致控制系統無法正常工作，生產連續被迫中斷[3]。對于二級控制電源和三級控制電源來說，短時間失電并不會對公司生產產生較大影響，只會引起部分工序無法正常運行。但是，對于一級控制電源來說，一旦失電將產生較大后果。由于生產的連續性特點，首先會導致整個系統中斷生產，對公司帶來不必要的經濟損失；另外，如果不能及時得當處置，有可能發生安全事故或引發污染，給公司帶來不良的社會影響。因此，控制電源的可靠性改進就迫在眉睫。

3 控制電源調整改進方法

3.1 一級控制電源

增加STS靜態轉換開關，使控制電源具備自動切換能力，提高控制電源的供電可靠性。STS靜態轉換開關主要用于兩路電源供電切換，為電源二選一自動切換系統。正常工作狀態下，在主電源處于正常的電壓范圍內，負載一直連接于主電源。在主電源發生故障時，負載自動切換到備用電源，主電源恢復正常后，負載自動切換到主電源。

正常生產狀況下，控制電源由一段供電的UPS輸出端子提供，通過STS常用供電輸出端子，經斷路器QF5送控制系統，如果UPS出現故障無法正常供電，STS會自動切換至二段交流電源供電，維修人員可將QF3、QF1斷開，拆除UPS裝置進行更換維修。當維修后恢復使用時，可通過STS切換至UPS供電模式，電源切換時間典型值小于6ms，最大值小于11ms。通過試驗驗證，切換過程對上位機和PLC運行未造成影響。因此，對于生產過程不可隨意間斷的控制系統，采用此改造方案還是很合適的，增加STS設備和斷路器，投入小，效果良好，能夠在出現UPS故障時切出系統進行更換或維修，維修后可及時并入系統。

3.2 二級控制電源

此配置平時以UPS電源供電，當再用交流電源失電時，ATS將自動切換至帶電回路供電，切換時間在1s以上，切換間隔失壓時由UPS裝置電池提供電源，切換后自動轉為交流電源通過UPS濾波后提供。當UPS電源需要檢查維護檢修時，可將其切換至旁路運行，然后合上QF5，分QF4、QF3，即可將UPS退出。

3.3 三級控制電源

可間斷運行的設備，采用UPS供電的情況增加外旁路開關，當UPS電源需要檢查維護檢修時，可將其切換至旁路運行，然后合上QF1，分QF3、QF2，即可將UPS退出。

4 結語

控制電源的維護管理是一項系統性、長期性的工作，應根據實際情況制定和完善使用、管理及維護制度，并將其落實到位，才能有效提高控制電源的穩定性和可靠性。

參考文獻：

[1]白忠敏，劉百震，於崇干.電力工程直流系統設計手冊[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2]電力工程直流電源系統GZD GZDW直流電源柜設計選型手冊編寫組.電力工程直流電源系統 GZD GZDW直流電源柜設計選型手冊[M].北京：中國電力出版社，1998.

[3]企博網.艾默生STS切換開關（10A_16A_32A）[EB/OL].（2016-05-03）[2017-12-02].http：//www.bokee.net/company/weblog_viewEntry/26965004.html.