西安中电控制系统及其在氯碱行业整流电源中的应用

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1、“中电索能”杯全国氯碱行业整流技术交流会论文专辑 西安中电控制系统及其在氯碱行业整流电源中的应用 邹国新+ ( 西安中电变压整流器厂，陕西西安7 1 0 0 7 5 ) 关键词 整流控制系统；氯碱行业；整流电源；应用 摘耍】总结了西安中电变压整流器厂控制系统在氯碱行业整流电源中的应用情况。 前言 整流电源是氯碱生产中的一个重要环节，它的 运行情况直接影响到氯碱生产的连续、经济、可靠进 行。整流电源运行的关键，除主电路外，在很大程度 上取决于控制系统的工作性能。国内现有氯碱装置 的控制分为3 种形式：早期的常规模拟电路+ 继 电器控制；2 0 世纪9 0 年代氯碱厂常用的带常规 模拟电路；可编程

2、控制器的具有一定自动化水平的 控制；以西安中电变压整流器厂为主，目前大量应 用于氯碱行业中的全面计算机化+ 可编程控制器的 网络自动化控制。在早期常规控制的整流电源中， 其触发系统、自动稳流系统、继电保护系统、信号检 测系统等部分采用分立式器件，控制柜内有大量的 分立器件、端子、接线，设备结构复杂，日常维护管理 工作繁重。要提高生产运行的可靠性及经济性，最 基本的办法就是提高整流电源运行管理的自动化水 平，实现控制系统智能化、网络化，以计算机化+ 可 编程控制器的新型控制系统取代传统的常规模拟+ 继电器控制，集控制、保护、检测等功能为一体，使整 流电源设计简捷、布局紧凑，运行更加安全可靠。从

3、国内外的发展趋势看，整流电源实现智能化、网络化 已势在必行。 1 西安中电计算机控制系统 整流设备计算机控制系统( R C C S ) 是西安中电 变压整流器厂( 简称“西安中电”) 结合高校自主开 发和创新技术，吸收国外先进技术，应用该厂多年来 生产整流设备理论和试验研究成果以及结合计算 机、通讯、测量等方面新技术，不断创新，经多次改进 升级而研制开发的新技术。它适用于整流设备及配 套电气设备的计算机在线监控和管理，并可以根据 控制角进行有载变压器自动升降档闭环控制，使系 统功率因数达到较佳状态，按生产工艺要求自动升 降电流，实现设备自动化管理。本系统应用于大电 流整流控制的各个领域( 特别

4、是化工电解行业) ，是 提高整流设备自动控制水平，达到高效、节能、安全 目的的重要措施。控制系统主要由上位P C 计算机 监控系统、整流设备全数字控制触发系统( 可编程控 制器、P O D 触摸操作屏、单片机数字调节触发控制 单元) 组成。西安中电的计算机控制系统实现了控 制触发全数字、控制保护可编程、控制操作自动化、 测量监控网络化等。 天津化工厂控制系统组成见图l ( 可根据用户 要求组合) 。 2 西安中电控制系统的性能及特点 2 1 上位P C 机监控系统 2 1 1 上位P C 机配置 上位P C 机配置台湾研华工控机，配置p e n t i u m 4 3 0C P U 、5 1

5、2M 内存、1 2 0G 硬盘、4 8c m 2 液晶显示 器、多媒体工业防尘键盘、A 4 喷墨打印机。P C 机设 置先进、成熟的计算机控制系统以及完善的整流自 动化监控管理软件。P C 机可对整流机组进行遥控、 遥测、摇调，实现系统统一管理及监控，根据生产工 艺实现计算机自动化管理、操作，并可与D C S 计算 机工作站互为备用。P C 机负责对整个整流系统的 监控和操作，包括完成对高压断路器、整流变压器、 整流器、纯水冷却器、直流刀开关等模拟量、开关量 的检测，显示、记录及打印状态参数，并对整流设备 进行电流设置，自动调节调压开关升降档位及调整 作者简介】邹国新( 1 9 6 4 一)

6、，男，高级工程师，1 9 8 6 年毕业于陕西理工大学无线电系电气专业，现于西安中电变压整 流器厂从事技术工作。 【收稿日期 2 0 0 6 0 6 一1 5 6 1 2 0 0 6 陕西西安 晶闸管导通角，使晶闸管始终处于接近全导通状态， 减小系统谐波，提高系统功率因数。P C 计算机主要 界面有：系统登陆界面，主监控界面，指令设置界面 ( 数据显示、参数设定、数据报表、故障报表、历史曲 线等) 。 _ ! 流根 l 圈： J 图1夭津化工厂控制系统组成匪 2 1 2P C 计算机实时显示数据 P C 计算机实时显示的数据有网侧交流电压、交 流电流、交流开关状态、交流有功功率和功率因数； 直

7、流电压、直流电流、直流电流给定、极化电源整流 电流、极化电源整流电压、晶闸管导通角、快熔状态、 整流器效率、直流电度、整流变压器油温、直流刀开 关状态、整流柜进水压力及出水温度等。 2 1 3 P C 计算机实时显示的状态信息 高压断路器分合状态、过电流报警状态、欠水压 报警、反馈掉线保护、触发脉冲丢失或同步信号缺相 保护、母线过热、母线绝缘及电解槽接地保护、直流 刀开关分合状态、纯水冷却器运行状态、油水冷却器 运行状态、调压开关档位等。 2 1 4 P C 计算机记录及存储 P C 计算机记录下列参数的7 2h 内资料并可长 期存储，整流器运行记录( 直流电压玑、直流电流 ，d 、直流功率P

8、 小直流电能耽。) ；变压器运行记录 ( 交流电压u 。、交流网侧输入电流“交流有功功率 P 。、交流有功电度k W h 和交流功率因数c o s 0 ) 。 2 1 5 控制功能 各柜电流控制、保护定值设定、直流开关分合闸 操作、纯水冷却器启动关闭状态、调压开关升降档、 调压开关紧停控制。 2 2 整流设备控制电路 2 2 1 整流设备控制柜配置 整流设备控制柜配置包括可编程控制器、P O D 触摸操作屏、全数字调节触发控制单元。每台整流 柜配1 台就地控制柜，与整流柜一起就地并排安装。 控制柜具有抗干扰、抗强磁场的能力。 6 2 2 2 2 可编程控制器单元 可编程控制器采用知名品牌工业P

9、 L C ，具有极 高可靠性、易于掌握、便捷的操作、实时特性、强劲的 通讯能力、丰富的扩展模块等强大功能，广泛应用在 自动检测、自动化控制有关的工业领域。 可编程控制器负责对整个整流系统的模拟、数 字信号采集( 包括完成对高压断路器、整流变压器、 整流器、纯水冷却器、油水冷却器、直流刀开关等模 拟量、开关量的检测) ，通过触摸操作屏实现现场显 示、监控和操作。并对整流设备进行稳流自动调节， 自动调节调压开关升降档位及调整晶闸管导通角， 使晶闸管始终处于接近全导通状态，减小系统谐波， 提高系统功率因数。 可编程控制器通过R S 一4 8 5 通讯接口，支持多 种通讯协议，可方便实现与P C 机的

10、通讯，传送整流 系统的模拟、数字信号，实现P C 机对整个整流系统 的监控和操作。 2 2 3 P O D 触摸操作屏 P O D 触摸操作屏是操作人员和机器设备之间沟 通的桥梁，可以自由组合文字、按钮、图形、数字等来 处理、监控及应付随时可能变化信息的多功能显示 屏幕，使操作变得简单生动，即使是新手也可以轻松 地控制整个设备。 P O D 触摸操作屏显示对整流柜控制操作的界 面、整流机组运行界面、整流机组故障状态界面、对 整流柜进行参数设置界面。 ( 1 ) 控制操作界面：远控本控，整流机组运行 停止，手动自动转换，紧急停车，本控电流升、降调 节，有载开关升降挡操作。 ( 2 ) 运行界面：

11、高压断路器开停状态信号、直 流电流、直流电压、导通角显示、有载开关级数指示、 直流功率、变压器油温、整流柜水温等各种状态显 示。 ( 3 ) 故障状态界面：显示直流电流超限、出口水 温高( 5 0 ) 、控制角超限、快熔熔断、触发脉冲丢 失、直流电流反馈信号丢失、变压器油温过高、整流 器水温过高等各种故障状态。 ( 4 ) 参数设置界面：时间参数设置，运行电流参 数设置，P I D 参数设置等。 2 2 4 全数字触发控制在线热备系统 ( 1 ) 屏内可设置双通道6 脉波( 或1 2 脉波) 全 数字触发器，两通道互为在线热备用，并在控制板显 示两路的工作状态，以提示工作人员安排工作程序。 (

12、 抄簖用通道实时跟踪主通道的控制角及其他运行数 一 滟医骅 噬 巽 “中电索能”杯全国氯碱行业整流技术交流会论文专辑 据，保证系统在不停机进行通道切换时，直流电流不 波动；当主通道发生故障时，自动切换到备用通 道。电流瞬时波动值范围为O 5 氏，切换时间 为1 0m s ；可带电检修故障通道板，不会影响工作 通道的正常运行，并保证整流系统电流输出正常； 系统具有热冗功能，能实现不停机检修、更换数字调 节触发器及控制面板。 ( 2 ) 开环闭环运行性能均可靠，开环闭环切 换( 扰动1 O ) 、近控远控切换( 扰动1 0 ) 。 ( 控制柜的直流电流给定可以方便地在现场操作，也 可以在P C 计

13、算机界面上进行操作。通讯距离 15 0 0m ) 。 ( 3 ) 控制系统自动稳流精度：稳流精度优于 0 5 I d 。触发脉冲移相范围0 0 一1 5 0 0 ，脉冲特 ( 上接第4 6 页) 使得极板活性物质脱落，电池内阻 增大，温升增高，严重时将造成容量下降，寿命缩短。 4 切咚电源在操作和维护中常见的故障 ( 1 ) U P S 周期性维护内容虽然较少，这些内容 却是非常必要的，而且这些维护要有一套严格的程 序。不按要求定期地维护设备是导致故障的重要原 因，如有的U P S 长期不维护不保养，一旦出现问题 就会影响系统的正常运行。如经常打开机壳查看， 电路板和元器件上积灰时，只要用吹风

14、机或吸尘器 将这些灰尘清理掉，设备即可正常运行。如果1 台 U P S 维修完毕后，维修人员将市电加到输入端，忘记 启动逆变器或闭合电池开关，等到下一次市电停电 时，U P S 就会因逆变器不能启动而关机。 ( 2 ) 由于维护人员的疏忽未及时发现故障隐 患，或发现了却未及时采取相应措施而导致的U P S 故障。比如，在U P S 双机并联冗余系统中，负载被 均分到两台机器上。有时，由于某种巧合而导致其 中的一台逆变器关机，这时负载被全部转移至另外 一台U P s 上，如果维护人员及时发现，只要将关机 的U P S 逆变器重新开启即可；如果维护人员未及时 发现，遇到市电中断时，就变成单机供电，

15、一方面过 载能力减弱，另一方面电池后备时间减半，一旦过 载，就会造成所带负载全部中断；又如蓄电池在不理 想的条件下运行时，应按时对蓄电池进行维护，一经 发现容量明显降低的电池，应立即更换。因为，蓄电 池的损坏过程有的是逐渐积累造成的，也有的是瞬 间发生的，即昨天还是可用的，今天就无法放电了。 河南神马公司在对蓄电池的维护中就遇列过此类情 性一致可靠性高，脉冲宽度i 3 0 。，不对称度o 2 。， 脉冲前沿陡度1A 斗s ，前沿幅值1 2V ，后沿幅值 I 6V ，移相分辨力：o 0 1 8 0 。 ( 4 ) 调节、触发控制器能满足在控制角为5 0 一 2 5 0 的条件下稳定运行，当控制角

16、小于5 0 时，发现有 载调压开关升压信号、自动或手动调节有载开关升 压；当控制角大于2 5 。时，发现有载调压开关降压信 号，自动或手动调节有载开关降压。并伴有声光信 号。 ( 5 ) 具有整流输出电流零启动功能，并可连续 平滑地调节至额定电流。 ( 6 ) 控制系统应保证整流系统在控制角不大于 3 0 0 的条件下运行时，其注入电网连接点的谐波电流 不超过国家G B T 1 4 5 4 9 9 3 标准。 编辑：费红丽 况。某次月检时，个别电池虽然浮充电压稍低，但还 未到完全不能使用的程度，而在当月市电停电后，有 1 组电池却完全不能放电。所以，一旦发现电池有 故障时，要及时进行更换，以免酿成事故。 ( 3 ) 为了保证U P S 及其所带的负载安全可靠运 行，各种U P S 都有写进说明书的一套安全操作程 序，供用户参照执行。但个别维护人员并不按照既 定程序操作，而是按照自己的理解随意操作，结果出 了问题；也有无意识的