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如何避免电源原因造成仪表控制系统失控

goodidea  发表于 2008/4/6 11:14:00      762 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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  几起电源故障原因造成事故分析设计考虑不周,电源故障机组安全保护联锁未动作。
  某日下午,一台运行着的压缩机突然着火,工艺操作人员在控制室微机监视到该压缩机突然异常停止,迅速赶到现场发现压缩机起火,并及时将其扑灭。事故分析发现:现场控制盘有电的情况下,油压低、一级排气温度高、二级排气温度高等联锁均可实现安全停主机。现场控制盘在突然停电的情况下,油泵停,不能实现主机安全停。这一结果引起了我们高度重视。我们对整个压缩机控制方案进行认真审视,最后我们发现,原始压缩机控制方案存在严重缺陷。当油泵运行时,油压低、一级排气温度高、二级排气温度高等联锁均能实现。但当油泵因某种原因停止时,压缩机油泵运行/停止信号断开,压缩机运行中间继电器线圈失电,其触点断开。又因所有联锁条件并联后与压缩机运行中间继电器串联,所以联锁均自动不起作用。在软件修改控制逻辑设计后,完成掉电联锁的自保护功能。

  UPS故障输出电压低,现场电磁阀线圈不能驱动
  某日凌晨零时左右,装置工艺人员反映现场有五、六个开关阀不动作,仪表班值班员现场进行处理,初步认为是电磁阀损坏,更换后发现非电磁阀故障,测量电磁阀工作电源电压均为1

5~16V(应为24V)。检查发现仪表24V电压只有20V左右。24V电源报警显示“24V电源故障”、“输出电压低、电池电压低”。随即联系电气值班人员检查UPS供电,检测发现,24V电源两路交流总输入电压为400V左右,正常;在用的五个整流模块输入电压均为230V左右,正常;五个整流模块的输出电压均为直流20V左右,异常。通过上述现象,初步判断为24V电源控制部分出现故障。判断为总控制电路板故障,需停机检查处理。由于24V电源装置放在远离变电所的UPS室中,值班人员无法听到报警声音,造成没有及时得知24V电源出现故障。事故分析24V电源的蓄电池存在漏液、壳体膨胀变形等异常情况,一旦电网出现异常需要投入电池时,电池容量已不能满足负荷的需要,造成24V电源总控制部分出现故障。立即更新UPS新24V电源,同时将新24V电源总报警信号引入变电所微机监控系统,便于值班人员及时掌握设备故障情况。

  电缆连接松动,造成装置联锁停车
  一仪表班因工作要求需要给控制室备用操作台送电。由于施工图纸不全,仪表班班长和技术员进行查线处理,当顺线查至电源机柜附近时,装置循环气压缩机电源机柜端子受到拖曳造成断电,循环气压缩机突然停车,致使装置反应釜的一区循环气喷嘴堵死,装置联锁停车。事故分析是电力线及仪表信号虚接导致,电气仪表行业中电力线及仪表信号虚接问题在电气仪表行业常有发生,关键是在电力线及仪表信号作业前进行确认。平时进行专业性安全检查,特别是诸如电源机柜端子松动问题进行全面检查,制定事故预防措施,杜绝事故发生。

  哪些因素易造成仪表控制系统故障
  尽管上面提及的几例电源故障通过有效方法得以解决,但分析事故原因时在仪表控制盘供电质量方面在设计上存在几点问题引起我们思考。⑴、盘内布线过密且乱,强电端子与弱电端子(仪表端子)在一起,易相互影响,强电端子容量也不够;特别是独立的现场控制盘。⑵、现场盘密封不好,极易受潮引起元器件短路,导致停车。⑶、普通用电设备(风扇、照明)与电机的主回路共用一路电源,中间没有任何保护,普通用电设备故障便可引起机组停车,增加故障率。⑷、个别系统电源故障时,操作室内没有该故障的有关指示。 ⑸、部分系统设计没有考虑到控制系统冗余供电,造成控制供电故障后,险些酿成重大损失。
  在日常故障排查工作中,我们时常也被一些缺陷的供电设计干扰。譬如:一个简单的料位开关(干接点)通过隔离继电器进入24VDC供电回路的ESD联锁系统,在ESD控制盘输入继电器线圈测量出48VDC电压,细查原来回路里多串入了一个24VDC电源;此外,由于不同仪表本身散热能力不同,工作环境不同,由于设计考虑不够细致,仪表变送器元件外壳小,供电电压高,造成仪表故障率高(烧坏电路板、电磁阀线圈动作失灵、负载能力不够、回路保险起不到作用);24VDC UPS电源故障造成现场电磁阀驱动电压过低引发装置局部停车就是一个例证。因此,从设计角度保证装置控制系统安全的电源系统,对仪表设备和生产安全具有重要意义。

  如何避免电源原因造成仪表失控
  现代化工业生产中,仪表控制系统(DCS、PLC、FCS、关键机组控制)供电一般选用冗余供电,这通常指220VAC供电。在生产实际上,从UPS系统来的220VAC供电一般都设计旁路柜,即使UPS系统报警,市电也可以为整个仪表系统提供比较安全稳定的电源。大多控制系统自身提供24VDC解决了大量现场测量、控制元件供电,整个系统测控安全运行;为保证系统安全,现场电磁阀的单独供电;随着控制系统的不断升级,现设计仪表回路普遍带安全栅,现场大量测量、控制元件24VD

C供电由安全栅提供,因此,从实际意义上讲24VDC冗余供电比220VAC冗余供电更重要。因为,220VAC UPS系统故障,处理时可以切在旁路位置,其切换扰动不会影响控制系统连续运行,而通常设计24VDC不考虑冗余,一旦24VDC电源故障,整个系统就会瘫痪。非常重要,结合个人工作经验,保证仪表控制系统安全稳定供电建议考虑以下几个方面。⑴保证仪表良好的接地,尽量少选用齐纳型安全栅,确保仪表稳定的供电。⑵尽量避免一块安全栅带两个回路,确保每个负载元件有足够的工作电压;对总线系统仪表不要按系统介绍回路数布局,要充分计算不同负载的负荷,留足富裕量,确保每台仪表正常工作。⑶对于既可选用220VAC还可24VDC供电的仪表,要实际测量供电距离,提供给现场仪表可靠的工作电压,尽量选用220VAC供电。⑷各级负载计算要保证保险、断路器要符合安全要求,避免下级回路故障,供电保险、短路器未跳闸,上级供电保险、断路器跳闸。⑸尽量避免24VDC供电仪表信号电缆与动力电缆平行敷设,避免本安型电路与非本安型电路处于同一穿线管。⑹取消无关要紧联锁设计,尤其成套引进设备联锁设计,往往把一些控制柜照明保险开关也串入联
锁逻辑,减少电源故障停车风险。
  即是设计工程师设计了完善的电源系统,也不能就此高枕无忧,如何保证电源系统稳定运行、隐性故障及时发现排除,预防性维护相当重要。第一,UPS系统均有电源故障报警,既使某一个支路发生短路也会给出负载故障报警,一定要引起重视,加强监控。第二,处理现场故障工作时不要怕麻烦,一定要切断现场供电,不要以为24VDC就用绝缘胶布包一下工作,避免不必要的短路,特别是安全级别较高的ESD系统。第三,保持现场接线良好的防水、防潮、防爆要求,杜绝由于潮湿或渗水造成现场供电短路。第四,禁止从仪表供电系统向其他负载供电,减少负载波动。第五,装置或机组停车时,紧固接线端子,避免端子松动机组偷停,确保整个系统稳定运行。
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