李久旺

（山東茌平信發(fā)華興化工有限公司，山東 聊城252100）

茌平信發(fā)華興化工有限公司（以下簡(jiǎn)稱“華興化工”） 離子膜法燒堿整流系統(tǒng)由10 臺(tái)整流變壓器和20 臺(tái)整流柜組成。 主要設(shè)備包括整流變壓器、整流主柜、穩(wěn)流控制柜、整流冷卻器、大電流傳感器、大電流直流刀開(kāi)關(guān)，整流計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和通訊網(wǎng)絡(luò)等。根據(jù)多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)， 本著離子膜法燒堿整流系統(tǒng)安全操作運(yùn)行及環(huán)境保護(hù)的原則， 現(xiàn)將華興化工在此方面的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下。

1 整流系統(tǒng)的組成

華興化工離子膜法燒堿整流系統(tǒng)整流電路采用三相全控橋式整流同相逆并聯(lián)接線， 每臺(tái)整流變帶2 臺(tái)整流柜機(jī)組形成12 脈波，整流系統(tǒng)形成“一拖二”的結(jié)構(gòu)。

整流變壓器的冷卻方式為油水冷卻系統(tǒng)，因此，變壓器運(yùn)行時(shí)公共冷卻循環(huán)水必須低溫運(yùn)行， 以保證變壓器有效散熱。

通信網(wǎng)絡(luò)采用了冗余設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)控制柜通過(guò)2 路現(xiàn)場(chǎng)通信光纖總線同時(shí)與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的2 臺(tái)上位PC 機(jī)通信， 極大提高了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由2 臺(tái)DELL 計(jì)算機(jī)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)獨(dú)立雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)組成。 整流系統(tǒng)監(jiān)控軟件由力控Forcecontrol 通用組態(tài)軟件二次開(kāi)發(fā)而成。

2 整流變壓器組成與運(yùn)行維護(hù)

2.1 整流變壓器概況

本系統(tǒng)采用有載自耦調(diào)壓整流變壓器， 額定容量為28 000 kVA， 額定電壓一次電壓為110 000 V，二次電壓為361.7~633.1 V； 額定電流一次電流為88.6~393.1 A，二次電流為2X16 500 A。 采用27 級(jí)HM 型有載分接開(kāi)關(guān)進(jìn)行有載調(diào)壓。 為抑制網(wǎng)側(cè)交流電流的諧波分量， 各變壓器閥側(cè)各相電壓作移相處理。

2.2 整流變壓器的檢查

（1）檢查變壓器的瓦斯繼電器有無(wú)氣體報(bào)警，如有氣體，須排查故障原因并作消除排氣處理。

（2）檢查變壓器油溫是否正常。該油溫不能超過(guò)65 ℃（本系統(tǒng)設(shè)置65 ℃報(bào)警，85 ℃聯(lián)鎖脈沖停整流器）；如油溫較高，應(yīng)及時(shí)開(kāi)全廠冷卻風(fēng)機(jī)降循環(huán)水水溫。

（3）檢查變壓器油位是否正常，如油位較低，應(yīng)及時(shí)排查原因并消除和補(bǔ)油處理。

（4）檢查變壓器檔位是否合理，及時(shí)調(diào)整變壓器在合理檔位，保證運(yùn)行時(shí)的控制角為5°~15°，確保整流裝置產(chǎn)生最小的諧波電流， 平均自然功率因數(shù)≥0.92。

（5）檢查變壓器油水冷卻器的工作情況，同時(shí)測(cè)量運(yùn)行油泵溫度及其三相電流，保證正常運(yùn)行。

（6）檢查變壓器輸出閥側(cè)軟連接處是否滲漏油，如果泄漏嚴(yán)重，應(yīng)停車(chē)并聯(lián)系變壓器廠家進(jìn)行處理。

（7）檢查變壓器干燥劑的顏色是否正常，如果顯示的不是正常的白色或藍(lán)色， 應(yīng)及時(shí)更換或處理干燥劑。

（8）整流變無(wú)功補(bǔ)償裝置及隔離開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行是否正常，如不正常應(yīng)及時(shí)停車(chē)檢查處理。

3 整流柜組成及運(yùn)行維護(hù)

本整流系統(tǒng)整流柜的整流形式為同相逆并聯(lián)的三相橋式整流。每個(gè)整流臂由3 個(gè)晶閘管并聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)晶閘管有1 個(gè)單體快速熔斷器串聯(lián)（以下簡(jiǎn)稱“快熔”）保護(hù)。

整流主柜內(nèi)部共包含36 個(gè)晶閘管和36 個(gè)快熔； 晶閘管的冷卻由水腔及導(dǎo)電水冷銅母排共同完成， 快熔和直流匯流母排的冷卻由導(dǎo)電水冷銅母排完成。 運(yùn)行人員要特別關(guān)注冷卻水的運(yùn)行壓力和整流柜出口水溫的變化， 保證整流系統(tǒng)的運(yùn)行安全。

3.1 整流主柜水系統(tǒng)的檢查

（1）檢查整流主柜的各個(gè)水路是否暢通和滲漏水，正常啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的純水冷卻器， 將水壓控制到0.10~0.15 MPa。

（2）檢查各個(gè)水支路是否有水流通過(guò)并檢查各接頭是否滲漏水。 如發(fā)現(xiàn)漏水，應(yīng)及時(shí)緊固處理。

（3）檢查純水冷進(jìn)水水壓表顯示值（正常水壓為0.10~0.25 MPa）和出水溫度顯示值（正常水溫為15~35 ℃），如不正常，及時(shí)調(diào)節(jié)控制。

3.2 整流主柜的快熔和晶閘管的檢查

（1）用萬(wàn)用表直流電壓20 V 檔測(cè)量主柜KR1、KR2 端子是否有1 V 以上電壓。

（2）檢查主柜脈沖變壓器板上快熔指示燈（故障時(shí)橘黃色）是否點(diǎn)亮。

（3）檢查快熔微動(dòng)開(kāi)關(guān)是否彈出。

以上檢查確定快熔是否損壞， 如損壞則需停車(chē)更換對(duì)應(yīng)快熔并檢查晶閘管元件是否損壞。

3.3 操作過(guò)電壓保護(hù)檢查和換相過(guò)電壓檢查

（1）檢查換相過(guò)電壓保護(hù)用的交流電容是否漏油和“脹肚”。 如有，必須更換。 有條件也可以對(duì)各個(gè)電容器進(jìn)行容量測(cè)試。

（2）檢查換相過(guò)電壓保護(hù)用的電阻是否完好，有無(wú)外觀損壞；用萬(wàn)用表對(duì)應(yīng)測(cè)試其阻值，是否與標(biāo)準(zhǔn)值相同。 與標(biāo)準(zhǔn)值偏離太大時(shí)，需更換。

（3）檢查操作過(guò)電壓保護(hù)用的吸能式壓敏電阻，查看其外觀是否完好，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

（4）檢查保護(hù)的線路接線是否完好。 如有斷線，保護(hù)不起作用，將直接危及晶閘管的工作安全，致使整流主柜損壞。 所以， 必須保證保護(hù)線路的接線完好，動(dòng)作靈敏可靠。

4 整流就地控制柜

該公司整流系統(tǒng)的關(guān)鍵是整流控制柜的主要電氣元件，由西門(mén)子S7-200 系列PLC 和由HFC-1型控制板及電源變壓器組成的數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器等構(gòu)成。 控制系統(tǒng)由2 組數(shù)字調(diào)節(jié)觸發(fā)控制器、1 組雙通道熱備用控制器組成。 整個(gè)設(shè)計(jì)體現(xiàn)了硬件標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)理念，方便了維護(hù)。

由于硬件采用同一廠家的產(chǎn)品， 在開(kāi)發(fā)工具和技術(shù)上也得到了充分支持。實(shí)現(xiàn)了“硬件標(biāo)準(zhǔn)化和軟件面向用戶的個(gè)性化”設(shè)計(jì)理念。

在數(shù)據(jù)通信方面， 采用了工業(yè)以太網(wǎng)的通信基礎(chǔ)，使得通信更可靠，也更開(kāi)放。 在UPS 電源正常時(shí)，對(duì)穩(wěn)流控制器HFC-1 進(jìn)行上電檢查。

當(dāng)系統(tǒng)工作在自動(dòng)穩(wěn)流方式時(shí)，CPU 對(duì)電流給定信號(hào)和反饋信號(hào)相比較， 將其偏差作PI 調(diào)節(jié)運(yùn)算。 當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載大小發(fā)生變化時(shí)， 輸出電流Id 隨之波動(dòng)，電流反饋信號(hào)IF 跟著變化，經(jīng)PI 調(diào)節(jié)運(yùn)算輸出一個(gè)相應(yīng)的移相控制量Uk 給觸發(fā)器，使觸發(fā)器輸出脈沖的相位（α 角）相應(yīng)地改變，從而達(dá)到調(diào)整直流輸出電流，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)穩(wěn)流的目的。穩(wěn)流過(guò)程可簡(jiǎn)述為：

Id↑→IF↑→Uk↓→α 角↑→Id↓

手動(dòng)工作（開(kāi)環(huán)）方式時(shí)，CPU 直接根據(jù)給定信號(hào)計(jì)算出觸發(fā)脈沖控制角。

手動(dòng)/自動(dòng)的切換是通過(guò)程序控制無(wú)擾動(dòng)切換的。 切換時(shí)，通過(guò)人機(jī)界面（OP-05 操作器、觸摸屏、上位機(jī)） 對(duì)CPU 發(fā)出切換指令，CPU 將工作方式從手動(dòng)切換到自動(dòng)或相反， 并根據(jù)切換前的電流值反推算出切換后的各變量的大小，保持輸出電流不變，從而保證切換過(guò)程無(wú)擾動(dòng)。

通過(guò)觸摸屏HMI 的顯示， 檢查整流系統(tǒng)的水壓、水溫、油溫、檔位、直流電壓、直流電流控制角和閥側(cè)電壓等是否正常顯示； 檢查整流系統(tǒng)是否有其他的故障和報(bào)警。如有部分參數(shù)顯示異常，可由運(yùn)行人員及時(shí)對(duì)應(yīng)檢查排除故障。

5 整流上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

5.1 整流上位機(jī)系統(tǒng)介紹

整流上位機(jī)系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)由2 臺(tái)PC 計(jì)算機(jī)、工業(yè)以太網(wǎng)和力控Forcecontrol 工業(yè)組態(tài)件和為用戶開(kāi)發(fā)的應(yīng)用件組成。 由于應(yīng)用件運(yùn)行可靠和穩(wěn)定，且力控Forcecontrol 工業(yè)組態(tài)件開(kāi)放性好，開(kāi)發(fā)方便，為二次開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

5.2 計(jì)算機(jī)操作件開(kāi)車(chē)前的安全檢查

啟動(dòng)計(jì)算機(jī)中的力控組態(tài)軟件， 計(jì)算機(jī)進(jìn)入整流監(jiān)控操作系統(tǒng)。

當(dāng)整流監(jiān)控操作系統(tǒng)軟件正常運(yùn)行時(shí)， 會(huì)顯示各種參數(shù)數(shù)值和系統(tǒng)信息。 操作人員通過(guò)各種按鍵獲取運(yùn)行參數(shù)和信息， 并以此判斷整個(gè)整流監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

在檢查中發(fā)現(xiàn)，有“虛的顯示”情況，說(shuō)明對(duì)應(yīng)的以太網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障或?qū)?yīng)的PLC 停電而停止運(yùn)行。在網(wǎng)路檢查過(guò)程中， 工程技術(shù)人員可以到以太網(wǎng)交換機(jī)旁，觀察各個(gè)網(wǎng)絡(luò)線接口對(duì)應(yīng)的LED 燈是否閃亮，如果熄滅，則此路有故障，可以排除；所有燈都閃亮，說(shuō)明網(wǎng)路通信正常。

6 整流柜的水冷卻系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)

6.1 整流柜的水冷卻系統(tǒng)

各臺(tái)整流柜均由一個(gè)單獨(dú)的純水冷卻器進(jìn)行供水冷卻，因此，要特別對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行檢查和維護(hù)，以免造成整個(gè)整流系統(tǒng)的停車(chē)事故。

對(duì)照純水冷卻器的運(yùn)行手冊(cè)， 檢查純水冷卻器運(yùn)行的各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)， 檢查是否漏水或管道是否阻塞， 并檢查各個(gè)閥門(mén)的位置是否正確、 開(kāi)度是否合適，如有異常，應(yīng)及時(shí)處理。

6.2 整流設(shè)備其他輔助系統(tǒng)

整流設(shè)備其他輔助系統(tǒng)包括： 直流刀開(kāi)關(guān)和大電流直流傳感器等。 整流設(shè)備的輔助系統(tǒng)開(kāi)車(chē)前安全檢查。

（1）檢查直流刀開(kāi)關(guān)是否閉合到位

對(duì)準(zhǔn)備運(yùn)行的直流刀開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢查， 檢查觸點(diǎn)是否完全閉合到位，位置行程開(kāi)關(guān)是否動(dòng)作正常，以此避免誤操作給設(shè)備帶來(lái)的損失。 采用紅外測(cè)溫儀測(cè)量直流刀開(kāi)關(guān)，控制溫度低于75 ℃。

（2）檢查大電流傳感器

檢查大電流傳感器顯示是否正常， 用萬(wàn)用表檢查其輸出信號(hào)是否正常， 檢查各個(gè)連線連接是否牢固。 并且，在檢查大電流傳感器時(shí)，一定要注意安裝的電流流入方向以及輸出的信號(hào)極性。

7 離子膜法燒堿整流系統(tǒng)控制指標(biāo)

整流系統(tǒng)控制指標(biāo)見(jiàn)表1，其中的指標(biāo)均為C類(lèi)。

表1 整流系統(tǒng)控制指標(biāo)

8 整流異常事故處理

（1）一面匯報(bào)調(diào)度，一面將電流降為零。

（2）斷開(kāi)整流變斷路器，停掉整流變壓器等候處理。

（3）事故情況下引起脈沖封鎖時(shí)，應(yīng)將遠(yuǎn)控臺(tái)上給定為0，手動(dòng)投聯(lián)鎖，等候處理。

（4）及時(shí)匯報(bào)領(lǐng)導(dǎo)，并詳細(xì)記錄故障的現(xiàn)象、處理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。

9 結(jié)語(yǔ)

離子膜法燒堿整流系統(tǒng)在氯堿化工安全生產(chǎn)運(yùn)行中起著至關(guān)重要的作用，運(yùn)行中一旦發(fā)生故障，直流電中斷，極易造成全廠停車(chē)。要想科學(xué)而規(guī)范化地管理整流設(shè)備的運(yùn)行， 保證安全生產(chǎn)， 提高企業(yè)效益，就要確保整流設(shè)備安全操作運(yùn)行的質(zhì)量，嚴(yán)格控制工藝指標(biāo)，提高日常巡回檢查的管理水平，提前做好對(duì)事故的防范工作，做好相關(guān)事故預(yù)案，從而防止事故擴(kuò)大，避免次生事故的發(fā)生，保證整流裝置安全滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，為企業(yè)安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。