多晶硅廠DCS失電故障原因分析及應對措施

張玉泉

摘 要：DCS系統對多晶硅廠穩定可靠的生產起著非常重要的作用，但有時DCS系統的故障發生也給多晶硅生產帶來一些問題甚至造成重大損失，比如DCS的失電故障，造成管道設備的局部或全部停車，錯誤的處理還會給設備造成損壞，帶來二次損害，甚至對操作人員帶來傷害，嚴重情況可能對工廠帶來巨大的危害。所以我們根據DCS常見失電故障原因進行了分析，提出了DCS的配電方式和對不間斷供電電源UPS的工作電源、旁路電源、直流電源、均設置失電報警功能等措施。

關鍵詞：多晶硅；DCS；失電

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.213

0 引言

多晶硅廠的反應器及相關管道設備的長期安全穩定運行并生產出合格多晶硅的必要條件就是需要一個持續穩定可靠的DCS系統。DCS系統中最重要也最容易出現問題的有2個方面：接地和電源。由于接地和電源方面對DCS系統能否持續穩定運行有著至關重要的作用。根據設計院的設計和廠家的要求，給DCS供電的電源是由市電先經過UPS穩壓送出后到達DCS電源柜，當發生市電中斷或過度失壓時，UPS能夠在10ms內開始給DCS系統進行持續供電約為1小時，保證DCS系統能夠正常工作，同時也能對現場的儀表進行供電。可是因為設計和硬件集成時可能存在一些問題，或者UPS設備本身質量問題等，使多晶硅廠在正常生產中因DCS失電故障造成緊急停車，給工廠造成很大損失。

1 DCS失電故障原因

（1）DCS電源柜分路失電。DCS電源柜中的一路出線開關跳開，導致DCS機柜中部分的元件失電，系統部分儀表參數反饋不正常，控制閥FO開啟，FC關閉。比如：反應器冷卻水換熱前52℃的溫度無顯示，換熱旁路閥門關閉，換熱后去反應器的43℃上水溫度無顯示，換熱器出口端閥門打開，導致反應器冷卻水溫度過高而造成反應器全部停爐。經過檢修人員進行檢查并沒有找到短路或者接地的情況發生，閉合后系統恢復正常運行。

出線開關跳閘的原因一般是線路過載、線路短路或有接地發生，只要任何一個分支線路接地而分支保護沒有及時動作（例如熔斷器），就可能導致總開關過載跳開，因此需要仔細核查從總節點到分支節點的相應接線是否正確，絕緣是否良好。

認真研究DCS系統的電源柜的系統接線圖，發現DCS廠家設計的總電源是雙路冗余電源，而所有的分支出線電源都是單路，任何分支單電源發生接地或者短路，分路的空氣開關就會自動跳閘，DCS系統部分就失去控制。

（2）UPS發生故障國。反應器正常運行過程中，UPS發生故障，導致DCS系統失電，DCS電源柜全部原件失電，現場所有自動閥處于事故安全狀態，控制閥FO閥自動打開，控制閥FC自動關閉。一般規定，UPS切換時間為10 ms，DCS 系統要求小于20 ms。這說明UPS 發生故障重啟時的輸出切換時間超過了DCS系統要求。分析故障原因，主要是UPS 的本身問題。廠家對UPS系統做了全面檢查測試并更換了控制電路板。完成控制電路板更換和控制軟件的升級之后，對UPS的做了性能驗收測試。通過測試軟件，模擬UPS發生故障，觀察是否自動旁路；摘除UPS逆變器的熔斷器，使UPS 處在旁路工作狀態，重啟UPS，利用示波器觀察UPS的輸出波形，觀看有無中斷的現象。

2 DCS失電的應對

由于現代化生產系統的復雜性和自動化程度的不斷提高，導致DCS系統越來與復雜。DCS 系統失電的故障情況也越來越多。為了防止處理不當而導致事故的擴大，需要制定切實可行的DCS 失電的應急處理預案措施，并定期預演和不斷改進完善。

2.1 電源冗余設計

DCS系統應該可靠持續穩定運行，在進行電源容量設計時應保證電源容量，并進行冗余設計，一用一備。在DCS 系統正常工作時，冗余模塊則通過充電以實現備用。如此在DCS 正常電源系統失電情況下，備用電源可繼續對系統供電，確保DCS 系統不失電，以提高系統的可靠性。

2.2 系統的優化

在進行DCS 電源系統設計時，應充分考慮電源系統自動化水平，充分實現供電的質量監控和遠程報警，采用適當的措施如欠壓信號報警和保護切換等方式降低故障的發生率。在選擇UPS 電源設備時，應充分考慮到UPS 輸出的電能應能滿足系統供電電壓要求。多晶硅生產系統連續運行要求高，停車損失大，因此盡量以雙路UPS 電源配置為主。另外應考慮技術先進的在線式UPS 電源設備。當UPS 的供電電源（包括旁路）失電時，UPS 能夠使用本身自帶的蓄電池為系統繼續提供一定時間的供電，保證系統的正常工作，從而實現爭取應急處理時間。

2.3 對DCS 電氣部分的管理

應從公司層面重視DCS 系統管理工作，在進行DCS 系統管理時，應制定詳細可行的運維管理制度和細則，落實好點巡檢，從而能夠及時找出系統中存在的安全隱患問題，將故障造成的損壞程度降到最低。此外，要做好對系統的維護工作，對關鍵的設備或部件如UPS 電源系統、繼電保護設備等應定期檢測和維護，對備用電源要定期切換試驗，從根本上降低DCS系統失電發生率，提高系統的可靠性。最后，制定完善的應急處理預案并定期進行演練，針對系統中出現的不同安全和故障問題，有效應對，并應根據其造成的后果嚴重程度排定處理次序，從而降低故障影響。

3 結語

DCS 失電故障的預防和處理， 關系著整個多晶硅生產裝置的安全可靠運行。雖然DCS系統對多晶硅廠穩定可靠的生產起著非常大的作用，但是，一旦系統出現失電故障，很可能造成給我們的工廠導致嚴重的財產或經濟損失。因此，我們必須從管理、技術著手，確實確保DCS的供電的可靠性。一旦發生失電，我們必須全面排查，認真分析，找到引起故障的根本原因。并在此基礎上，進行技術改進和改造， 消除這些隱患；制定可行的預防措施和應急預案，提前發現進行預防，一旦發生能夠正確處理應對，從而更可靠地保障裝置的安全運行。

參考文獻：

[1]王斌，金生祥.DCS失電處理及事故預案[J].華北電力技術，2006（12）.

[2]成志剛.電廠DCS系統存在的問題及解決方案[J].電力安全技術，2008（03）.