焦化公司控制系统电源改进方法研究

翟廉贺

摘 要：基于公司现有控制电源情况，通过总结故障发生情况，确认控制电源现存的缺点和弊端。同时，结合不同工段生产装置情况，将相关控制系统进行分类，按照不同分类等级制订不同的方案对控制系统电源进行改进，以提高控制电源的可靠性和稳定性。

关键词：控制电源；UPS；改进方法

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：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

近期内，河南中鸿集团煤化有限公司出现了控制电源UPS故障问题，对系统安全长周期运行产生了不利影响。通过故障情况分析发现，一方面是控制电源UPS装置缺乏维护，另一方面是控制电源配置不当而不利于维护检修，造成控制系统因控制电源问题出现不必要的生产中断。为了确保生产系统的稳定运行，提高控制系统的供电稳定性，必须进行改进。

1 控制电源分类

根据实际情况，将装置设备控制电源进行分类，按照分类进行对应调整改进。初步确定控制电源分为3类：一类为特别重要设备，确定为一级控制电源；二类为重要设备，确定为二级控制电源；三类为一般设备，确定为三级控制电源[1]。

一级控制电源改造基本要求如下：①必须为两路供电模式，且要求必须从配电室分段供出；②必须有UPS设备，且功能正常，并在公司规定使用期；③必须有无缝切换能力，达到随时退出一路电源效果。

二级控制电源改造基本要求如下：①可以采用两路供电模式，必须从配电室分段供出；②有UPS设备，且功能正常，并在公司规定使用期；③必须有切换能力，达到随时退出一路电源效果。

三级控制电源改造要求如下：①可以采用一路供电模式；②可以有UPS设备，且功能正常，并在公司规定使用期；③必须有切换能力，达到随时退出一路电源效果。

通过分析讨论，将空分装置、干熄焦装置、鼓冷装置、甲醇装置和炼焦中控室部分划为一级控制电源，备煤、粗苯、硫铵、锅炉、脱盐水和除尘站划为二、三级控制电源。一级控制电源按照对应改进方案，采购备件设备，协调安装改进时间后，实施改造。其他部位可即时进行改进实施作业[2]。

2 直流控制电源存在的缺陷

2.1 蓄电池事故多发

分析国家电网调查的相关数据发现，蓄电池、充电设备发生故障导致伤人的例子很多，并且蓄电池所带来的爆炸事故的伤害较难处理，不易被控制。充电装置中缺少一种单体蓄电池的温度检测器，而且自放电电流的自我检测也会造成蓄电池发热，蓄电池发热引起火灾的例子不计其数。一旦出现蓄电池事故，会直接导致生产系统失去控制电源。

2.2 充电方式不合理

在正常使用中，UPS电源长期处于充电过程中，导致蓄电池组内各个单体蓄电池充电不平衡，使蓄电池受损严重。浮充方式是以整流模块为载体，对蓄电池进行串联，然后达到充电的效果，所以电池中的电流是相等的。但是，由于电池的使用操作不当，整批电池的性能有所下降。具体表现在电池中的各部电流都有数据上的差异，甚至每个蓄电池的容量均不同，在这种操作下，就会导致在串联的充电过程中，大容量的欠电，小容量的过冲。另外，要格外注意阀控式铅酸蓄电池，这种电池一旦过充，就会腐蚀板栅和松动，造成电池内电阻增加，导致電池寿命降低，或者出现漏气、鼓包的现象，很容易出现用电不良后果。

2.3 稳定性差

蓄电池组是电池的主要组成部分，也是进行自我保护的一道防线，通常应对其采取保护措施。但是实际上，整流模块有N+1冗余备份，但是蓄电池没有其他回路，一直在孤军奋战，依赖于自身容量最小的那一块蓄电池。在整组中只要有一个电池的容易趋近0，那么整个蓄电池组就没有电，这就是为什么有的电池明明有200AH的电，却只能运行几分钟，影响正常使用。

2.4 设计不合理

在实际的设计及应用中，几种控制电源中UPS装置均为单路设置，无双路电源无缝自动切换能力，当UPS出现问题时，导致控制系统无法正常工作，生产连续被迫中断[3]。对于二级控制电源和三级控制电源来说，短时间失电并不会对公司生产产生较大影响，只会引起部分工序无法正常运行。但是，对于一级控制电源来说，一旦失电将产生较大后果。由于生产的连续性特点，首先会导致整个系统中断生产，对公司带来不必要的经济损失；另外，如果不能及时得当处置，有可能发生安全事故或引发污染，给公司带来不良的社会影响。因此，控制电源的可靠性改进就迫在眉睫。

3 控制电源调整改进方法

3.1 一级控制电源

增加STS静态转换开关，使控制电源具备自动切换能力，提高控制电源的供电可靠性。STS静态转换开关主要用于两路电源供电切换，为电源二选一自动切换系统。正常工作状态下，在主电源处于正常的電压范围内，负载一直连接于主电源。在主电源发生故障时，负载自动切换到备用电源，主电源恢复正常后，负载自动切换到主电源。

正常生产状况下，控制电源由一段供电的UPS输出端子提供，通过STS常用供电输出端子，经断路器QF5送控制系统，如果UPS出现故障无法正常供电，STS会自动切换至二段交流电源供电，维修人员可将QF3、QF1断开，拆除UPS装置进行更换维修。当维修后恢复使用时，可通过STS切换至UPS供电模式，电源切换时间典型值小于6ms，最大值小于11ms。通过试验验证，切换过程对上位机和PLC运行未造成影响。因此，对于生产过程不可随意间断的控制系统，采用此改造方案还是很合适的，增加STS设备和断路器，投入小，效果良好，能够在出现UPS故障时切出系统进行更换或维修，维修后可及时并入系统。

3.2 二级控制电源

此配置平时以UPS电源供电，当再用交流电源失电时，ATS将自动切换至带电回路供电，切换时间在1s以上，切换间隔失压时由UPS装置电池提供电源，切换后自动转为交流电源通过UPS滤波后提供。当UPS电源需要检查维护检修时，可将其切换至旁路运行，然后合上QF5，分QF4、QF3，即可将UPS退出。

3.3 三级控制电源

可间断运行的设备，采用UPS供电的情况增加外旁路开关，当UPS电源需要检查维护检修时，可将其切换至旁路运行，然后合上QF1，分QF3、QF2，即可将UPS退出。

4 结语

控制电源的维护管理是一项系统性、长期性的工作，应根据实际情况制定和完善使用、管理及维护制度，并将其落实到位，才能有效提高控制电源的稳定性和可靠性。

参考文献：

[1]白忠敏，刘百震，於崇干.电力工程直流系统设计手册[M].北京：中国电力出版社，2009.

[2]电力工程直流电源系统GZD GZDW直流电源柜设计选型手册编写组.电力工程直流电源系统 GZD GZDW直流电源柜设计选型手册[M].北京：中国电力出版社，1998.

[3]企博网.艾默生STS切换开关（10A_16A_32A）[EB/OL].（2016-05-03）[2017-12-02].http：//www.bokee.net/company/weblog_viewEntry/26965004.html.