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石化工业仪表电源系统的可靠性分析-【新闻】电声配件

发布时间:2021-04-20 12:19:16 阅读: 来源:传动带厂家

石化工业仪表电源系统的可靠性分析

2 前言

随着石油化工工业的迅速发展,装置规模越来越大型化、连续化,加之化工过程具有易燃、易爆、高温、高压、有毒、有害、有腐蚀等特点,生产过程中稍有失误将会酿成灾难性事故,造成生产、设备、人员等多方面不可挽回的重大损失,所以各企业对生产装置安全稳定运行视为头等大事。为此,许多大中型化工装置使用DCS进行过程控制,使用ESD/PLC进行装置的安全保护控制,系统的安全可靠性大大提高。生产控制与联锁系统的可靠性,人们注意到DCS、ESD设备的可靠性设置——冗余配置、三重化设置等,使DCS、PLC的平均无故障工作时间MTBF=2.25Mh以上。但我们必须清醒地认识到,要保证仪表控制系统可靠地运行,在重视DCS、PLC自身设置可靠性的同时,必须重视它们的动力源——电源系统的可靠性设计。然而,仪表电源系统的设计目前尚未统一标准,有关规范中规定的UPS的平均无故障工作时间不小于55Kh,要比DCS的平均无故障工作时间大于2.25Mh低两个数量级,所以在近几年各大石化公司生产装置发生的事故中,因仪表供电系统故障导致的装置停车事故占有一定比例。因此,有的集团公司在安全检查会上专门提出:必须重视仪表电源的设计、施工和维护。下面结合仪表电源系统故障实例,针对改造方案的设计、维护中应注意的问题进行分析,并与同行们共同探讨这一瓶颈问题的解决方法。

2 电源系统典型故障实例

根据调查了解,电源故障源多数出于单个UPS供电、蓄电池组个别电池内阻增大、短路、一点接地等,人们对这些器件往往容易忽视,进而使故障发生,酿成大祸。下面以实例说明。

例一 某集团公司乙烯裂解装置,因高压电源故障而造成生产供电中断,本应由UPS自动转入备用电池向仪表控制与联锁系统正常供电,保证控制与联锁停车。但是,因后备电池组中个别电池内阻增大,UPS逆变转换失败,致使DCS、联锁ESD全部断电失控,造成生产装置事故的扩大。然而该电池组几个月前才被国外UPS厂家专项检查确定为合格电池组。

例二 某现场—电磁阀密封不严,进雨水接地短路,仪表供电分支空气开关拒动,致使UPS输出空气开关过流跳开,造成两套正常生产装置的控制与联锁系统断电而跳车。因该装置的控制与联锁系统为断电跳车式设计,没有使事故进一步扩大,但遭受经济损失很大。

例三 另—石化集团使用的热备式仪表供电方案,而输出电源只有一种,UPS2、UPS2的输出电源都得通过静态开关2,产生故障的原因是由于UPS2内部风扇故障,导致静态开关2温度上升引发输出电压波动,此时静态开关2上面的一组处于一个从好到坏的中间状态,时间长达8s的波动之后,静态开关2下面的一组才导通切换到UPS2供电,所以造成DCS和PLC系统8s时间的失电。对于DCS来说,供电间断时间不得大于22ms,而控制联锁的PLC供电间断时间不得大于22ms。供电故障间断时间8s,造成所有US操作站黑屏,操作处于失控状态,联锁系统电磁阀动作,造成全装置停车。

据反映,还有的生产装置因UPS输出总母线长期过热相间绝缘下降,致使UPS输出空气开关过流跳阐断电造成装置断电跳车。还有24VDC供电网络出现一点接地故障,为生产装置安全运行埋下了重大隐患等等。仪表电源故障的发生,严重威协大型化工装置安全运行,已引起人们的关注,纷纷投入财力人力对供电电源实施技术改造。

3 电源系统技术改造方案探讨

由于仪表电源系统设计当前缺乏统一标准,国内大型石化企业都参考国内外比较成熟的技术设计方案,结合企业实际,改造仪表电源系统,有许多成功的经验,从而保证了安全生产。

3.2 设计原则

为保证电源系统在任何情况下都万无一失,必须遵照系统安全运行的法则实行保守设计。特大型石油化工装置中,仪表电源应实行双UPS配置,并各自配置蓄电池,工作时间宜分别为25~32min;电源额定容量按照仪表实际耗电量总和的2倍计算,并且应环行向负载母线供电;与电源系统配套的辅助设备、材料,如空气开关、熔断器、导线等,在选型时应采用优质产品,其容量必须按仪表实际耗电量总和的2~3倍考虑,以满足仪表回路、电磁阀、行程开关等现场个体仪表出现短路、接地等准故障时造成的电流冲击承载力;要设计电源系统故障预报系统,利用报警系统将电源系统出现的接地、过流等准故障及时检出、及时将其消除,防止故障扩大;针对当前仪表电源由电气、仪表两个专业共同设计管理的现实,仪表专业要深入介入控制与联锁电源系统的设计,防止专业分工间出现的薄弱环节。

3.2 仪表电源改造实例

某大型氨厂,在经历了几次仪表电源故障之后,认真剖析了每次故障发生的原因,参照多套引进装置的仪表供电系统的设置,取各家设计之长,对仪表电源系统进行了改造,技术方案

如图2所示。

从图2看出该电源系统有如下特点:

正常时由两路382V交流电源向母线供电,一旦两路382V电源电压均跌落,事故柴油发电机自动启动,32s后取代外供交流电源向母线正常供电。

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