整流降档操作电流波动问题解决方案

陈学杰

摘要:化工氯碱企业中电解NaCL需要直流电，而直流电流是其核心因素，直流电流波动对工艺造成重要影响。本文主要针对本企业中整流变降档操作过程中产生的电流波动问题，分析其造成的因素及安全隐患，并提出解决的办法。

关键词电流波动降档操作干扰

前言本公司为25万吨/年的烧碱装置，共有12台整流变产生12脉波的直流电给电解槽供电，整流设备能否提供稳定的、连续的直流电流，直接影响电解槽和离子膜的寿命，从而影响整个装置的正常运行，也对本公司其余相关工艺装置造成影响。

一、概述

本整流系统由一台变压器和两台整流柜组成，俗称“一拖二”系统。就大功率整流系统讲包含很多设备，总结起来大体包含：高压开关柜、整流变压器、整流主柜、稳流控制屏（就地、远控等）、整流冷却器、大电流传感器、大电流直流刀开关、整流计算机检测系统和整流检测网络等。在这个系统中最基本的就是高压开关柜、整流变压器、整流主柜、稳流控制屏、整流冷却器、大电流传感器和大电流直流刀开关等设备；但现在的整流系统由于计算机技术的广泛应用，使得整流计算机检测及控制系统、整流检测和控制的网络系统也变成了重要组成部分，并且不可分割，也为企业带来效益。本系统变压器是按照单台变压器等效十二脉波设计，变压器的输出带两台六脉波整流柜，形成“一拖二”整流系统结构。以下用框图来说明整个系统中各个设备之间的关系和连接方式：

我公司整流控制系统采用西门子工业控制系统，本整流系统中整流控制屏的主要电气元件是由西门子S7-200系列PLC、西门子SIMOREGDCMaster6RA80系列控制器和朝阳电源等构成。在数据通信方面，采用了工业以太网的通信基础，通信可靠。整流DCS系统是由两台PC计算机、工业以太网和西门子WINCC工业组态软件等应用软件组成，应用软件运行可靠和稳定。操作由整流就地控制屏LCP和工艺远动控制屏RCP组成。

二、电流波动事件经过

1、2018年某日，整流12#在调档过程中出现电流波动现象但未造成跳闸。经查12#整流变DCS直流电流后台曲线由14.03KA波动至峰值15.15KA,波动1120A，波动幅度较大，波动时间为瞬间。（此直流电流反馈信号由直流母排lem传感器变送至DCS后台）

2、整流后台波动时间约2秒，因整流后台为方波波动，峰值电流不祥。但整流后台报“12号机组直流电流瞬时过流”报警信息。（此电流反馈信号为西门子PLC200通讯至整流后台）

三、未跳闸原因分析

1、目前工艺人员操作整流升降档的旋钮，为设置在工艺远动控制屏RCP的人工按钮开关，通过控制电缆直接操作整流变压器本体有载开关，未采用远动控制屏RCP的触摸屏操作，因而与整流控制系统PLC程序没有直接关系。

2、整流PLC程序设置过流控制字变量vw508为16000A,且延时3秒跳闸。所以当整流后台报警“12号机组直流电流瞬时过流”信息时，说明工艺在操作降档时实际直流电流已达16000A,然而由于其峰值电流持续时间达不到程序设定值3秒，所以未造成跳闸。所以在工艺调档（降档）过程中容易过流，存在安全隐患。

3、可能由干扰信号引起的电流波动。数字控制系统是一个复杂的时序逻辑电路系统，干扰信号的影响在干扰信号消失后仍可能长时间存在。比如，当模拟控制系统受到干扰，产生了1个干扰脉冲去误触发晶闸管，使电流发生波动。当干扰信号消失，系统恢复正常。而数字控制系统受到干扰，则可能造成程序运行正常。干扰信号消失后，如果没有特别措施，程序无法恢复正常，造成的后果比模拟控制系统更严重。

四、整改方案

（1）、升降档过程电流波动解决方案

升降档操作在日常生产当中极为频繁，所以要保证在升降档操作过程中避免出现过流跳闸现象，对电解槽或离子膜造成危险进而造成不必要的经济损失。

1、DCS远动控制屏RCP设“有载升档”，“有载急停”，“有载降档”按钮（需修改远控屏程序），工艺人员由按钮操作改为触摸屏操作，也就是不在使用旋转按钮直接操作整流变有载开关，而是通过PLC程序控制有载开关升降档。

2、对应修改远控屏触摸屏PLC200程序，修改完程序下载至触摸屏。

3、将PLC程序中对应“有载开关”降档程序块“网络5”中的Q2.1常闭，串入“报警和连锁故障”程序块“网络1”VW508前，使其过电流保护在工艺人员操作降档时暂时退出，降档结束后投入。

（2）、由干扰信号引起的电流波动解决方案

1、因整流控制系统电源由UPS供电，电能质量十分“干净”，消除了控制系统电源的干扰因素。

2、所有与工艺DCS信号电缆全部采用屏蔽线，且屏蔽电缆单点接地。一定程度上消除了磁场干扰信号因素。

3、雷电干扰一方面在线路上产生浪涌电压，另一方面造成电网电压不稳定，短时间缺相，对此企业也已安装相应的浪涌保护器。

4、企业原来施工改造过程中将PLC200CPU和其扩展模块并排放在整流控制柜顶部，但其模拟量模块放在柜子底部，中间用一块1米左右扁平电缆连接，有可能因信号干扰造成电流波动或者停车现象，对此，笔者对线路进行了优化，去掉扁平电缆，将将PLC模拟量模块和PLC的CPU及其扩展模块并排安装，消除线路干扰信号影响。

五、结束语

经过对整流控制系统硬件及软件改造后，经过一段时间的运行，运行效果良好，未出现大幅度（超过千安）的电流波动，避免了整流升降档操作过程中跳闸隐患，和因信号干扰造成的停车隐患，大大提高了整流控制系统的稳定性，但仍存在小幅度的电流波动现象，有可能是控制器精度、磁场、电场、公共阻抗方面的影响，还需进一步深入分析研究。

参考文献：

1、廖秀华黎鹏《电化学整流实用技术手册》。中国氯碱工业协会组织编写2009.9