整流系统故障分析维护总结

孙全成，李晓宁，郭海波，来 柯

（河南神马氯碱发展有限责任公司，河南平顶山467242）

河南神马氯碱发展公司30万t/a离子膜烧碱整流系统结构，二期工程为200万t/a离子膜烧碱，电解槽配套整流设备为4套机组，每套机组由1台整流变压器带2台整流柜，每台整流柜额定容量为KHS—15kA/590V，每台整流柜单独运行各带1台离子膜电解槽。整流柜的主电路采用三相桥式同相逆并联形式，单柜6脉波，1套机组组成等效12脉波。共4套机组8台整流柜，组成等效48脉波，晶闸管的冷却方式为纯水冷却，整流变压器的冷却方式为油风冷却。每套整流系统具有独立的PLC监控装置。在控制室有2台计算机监控系统，对8台整流装置进行远方监控操作和升降直流电流。

整流柜二次保护设有操作过电压、换向过电压、桥臂过热、水压低、水温高等保护功能；现场显示进出水压（数显）、水温（数显）、整流变油温，油温、整流柜水温、水压采用4-20Ma信号上传后台。

1 整流系统特点

整流系统的特点是整流控制柜主要功能由机组稳流控制系统和机组PLC监控系统2部分组成。

每套整流机组配置1台就地控制柜，与整流柜一起就地并排安装。每台控制柜上安装1套PLC，实施就地监控，并采集整流柜和辅机系统的数据，控制柜的所有就地手控功能均可由机组PLC上传至后台计算机，从而实现远方监控。

2 整流系统故障分析

2.1 整流柜输出的直流电流波动

整流柜输出直流电流的波动有多方面的原因，该公司采用的是强触发，所以影响触发最根本的2个条件是强触发电源和触发脉冲，同样，也可推理为当直流电流发生较大幅度的波动，而又没有任何报警时，极有可能是这2个条件其中的一个在途中丢失。脉冲功放及失脉冲检测见图1，强触发电源图见图2。图1、图2在整流控制柜上，图1产生触发脉冲，分6路去整流柜图3中的对应晶闸管，并进行失脉冲检测，801和P09为整流控制柜内失脉冲检测点。图2产生强触发电源，电压约为直流70 V左右，和6路脉冲配合使用，辅助触点801和P05为失触发电源的检测点。图3为整流柜12个桥臂上的强触发脉冲接线图，其中，线号161为强触发电源，来自整流控制柜图2上，线号561—566为来自整流控制柜图1的6路触发脉冲。

2.2 来自整流控制柜触发脉冲的影响

失脉冲检测在出控制柜时就已经完成，图1中的801和P09为整流控制柜内失脉冲报警点，所以若触发脉冲丢失引起直流电流发生波动，并且没有任何报警时，触发脉冲丢失可能不在整流控制柜内，那么只有在脉冲功放板后了，即图1中的触发脉冲561—566在整流柜内丢失了，可能是图3中的12个桥臂上的561—566中的一路或多路丢失。有时整流柜输出的直流电流降低后又上升，进行不停地来回波动，在理论和实践中也证明问题出在图3中的12个桥臂上的561—566中的一路或多路接线松动。所以整流柜内的触发脉冲接线松动或脉冲丢失都可能造成整流柜输出的直流电流波动，并且无任何故障报警。

图1 脉冲功放及失脉冲检测

图2 强触发电源

2.3 来自整流控制柜的强触发电源的影响

真正的失强触发电源是有检测的，检测点在强触发电源的电源接触器辅助触点上，如图2中的KM1接触器上的辅助触点801和P05，所以，真正的失强触发电源引起直流电流波动的话，就会通过如图2中的KM1接触器上的辅助触点801和P05闭合去报警。若强触发电源丢失引起直流电流发生较大幅度波动，并且没有任何报警时，强触发电源的丢失就极有可能在整流柜内的1个臂或多个臂上的161线丢失。根据经验，如果是1 500 A左右的波动，触发脉冲丢失的可能性极大，如果是几千安左右的波动，有时掉到零又瞬间升到预期值时，强触发电源161丢失的可能性更大，如图3，2012年8#整流柜电流由10 kA降至6 kA，同时整流变压器发出较大的震动声，值班人员发现后，立即对整流变压器进行了停运，检查整流变压器无异常现象，对8#整流柜进行详细的检查后发现有多个桥臂上的强触发电源161线松动，C、D桥臂上的161线已经脱落，造成6晶闸管无触发脉冲而关断。接线后进行试验整流柜正常。对整流变压器进行送电，整流变压器运行正常，而后进行整流柜开车，升降直流电流运行正常。总结分析认为该事故的主要原因就是来自整流控制柜的强触发电源161线在整流柜内丢失造成。

2.4 闭环给定值波动造成整流柜输出直流电流波动

正常开车调节整流柜输出的直流电流是通过计算机调节，计算机的给定值通过数据传输给整流控制柜内的PLC，PLC输出数据后通过电压隔离器再输送给数字控制板，数字控制板产生的脉冲通过脉冲功放板放大后送给整流柜的晶闸管，从而调节直流电流。

2012年4月，7#整流柜直流电流减少，从13 kA降到12.2 kA，整流值班人员发现后，立即通过计算机调节给定值把电流升至13 kA，7#整流柜直流电流增加，从13 kA升到13.8 kA，整流值班人员现后，立即通过计算机调节给定值把电流降至13 kA。当时通过测量，直流电流在12.2 kA时，计算机给定值为7.8 V，测量电压隔离器前后都为7.8 V，直流电流升到13 kA时，计算机给定值为8.1 V，测量电压隔离器前后都为8.1 V。1个月内7#整流柜直流电流如此反复波动，整流值班人员通过计算机调整直流电流。7#整流柜直流电流波动越来越频繁，通过理论研究和现场数据采集，判断故障原因为电压隔离器不灵敏，现场数据采集时发现，当电流波动在很短时间内，电压隔离器上端给定值和计算机的给定值一致，但下端却发生了变化。一旦通过计算机调节给定值，电压隔离器上下端给定值就和计算机的给定值一致了。采取的措施：直流电流波动减少时，要求值班人员先不进行调整，先进行现场测量电压隔离器上下端给定值，结果发现不一致。而后进行计算机调节，再次测量数值一样。结论和判断的一致。计划停车后，更换电压隔离器，再次开车，7#整流柜直流电流运行平稳。

3 整流系统的维护改造

3.1 保护方面连锁停车改进

整流系统运行多年相对稳定，在运行维护过程中结合现场实际情况进行了保护方面的改进。在化工生产中，存在大量的腐蚀性气体，长时间对接线端子形成较大的腐蚀，造成接触电阻增大，如水温高和水压低信号的误报导致联锁停车，经分析与现场情况结合，冷却纯水的循环水不可能停运，纯水温度高的可能性不大，而水压低又连锁停车。所以水温高信号联锁停车意义不大，决定将纯水温度高联锁停车改为只报警信号。但为了更加安全保险，进行PLC程序的变动，原来是纯水水压、水温一个常开的干接点闭合延时封锁脉冲，改后为纯水水压低干点和压力数值低与门延时的形式作为纯水压力低封锁脉冲、纯水水温高干点和温度数值高与门延时的形式作为水温高封锁脉冲，投运证明改为双信号作为封锁脉冲的形式更安全合理。

图3 晶闸管触发脉冲

3.2 与DCS信号传输方面的改造

3.2.1 连锁调整的原因

整流柜给DCS的运行信号为一闭点，当常闭点断开时代表整流柜停运，常闭点由DCS控制，这样一来当整流控制柜的控制电源无电时，整流柜给DCS的直流电流为零，整流柜这时已经停运，应把整流柜停运信号送给DCS，即DCS显示整流柜停运，DCS接到整流柜停运信号后开始进行其他方面的连锁。但此种情况下，整流柜却给DCS运行的信号，即DCS显示整流柜运行，造成DCS无法及时进行其他方面的连锁，带来较大损失。

3.2.2 连锁调整及结果

调整整流柜给DCS的运行状态信号接线，变动接线位置；原接线位置在继电器（Q91）上，该继电器控制由DCS控制，变动到整流柜运行的继电器（Q90）上的一常闭接点上（接线时用2个常闭接点并联使用），因为，当整流柜故障或工艺故障需停运整流柜，停运命令都是由PLC发出锁脉冲进行分触发完成，分触发前后整流柜运行的继电器（Q90）吸合取反，所以给DCS的运行状态信号接在整流柜运行的继电器（Q90）上更全面。经过现场模拟实验及DCS连锁实验证明此方案可行，从而消除上述的隐患。