離子膜法燒堿整流系統的運行及維護

李久旺

（山東茌平信發華興化工有限公司，山東 聊城252100）

茌平信發華興化工有限公司（以下簡稱“華興化工”） 離子膜法燒堿整流系統由10 臺整流變壓器和20 臺整流柜組成。 主要設備包括整流變壓器、整流主柜、穩流控制柜、整流冷卻器、大電流傳感器、大電流直流刀開關，整流計算機監控系統和通訊網絡等。根據多年的運行經驗， 本著離子膜法燒堿整流系統安全操作運行及環境保護的原則， 現將華興化工在此方面的經驗總結如下。

1 整流系統的組成

華興化工離子膜法燒堿整流系統整流電路采用三相全控橋式整流同相逆并聯接線， 每臺整流變帶2 臺整流柜機組形成12 脈波，整流系統形成“一拖二”的結構。

整流變壓器的冷卻方式為油水冷卻系統，因此，變壓器運行時公共冷卻循環水必須低溫運行， 以保證變壓器有效散熱。

通信網絡采用了冗余設計，現場控制柜通過2 路現場通信光纖總線同時與計算機監控系統的2 臺上位PC 機通信， 極大提高了計算機監控系統的可靠性。 計算機監控系統由2 臺DELL 計算機通過工業以太網獨立雙網結構組成。 整流系統監控軟件由力控Forcecontrol 通用組態軟件二次開發而成。

2 整流變壓器組成與運行維護

2.1 整流變壓器概況

本系統采用有載自耦調壓整流變壓器， 額定容量為28 000 kVA， 額定電壓一次電壓為110 000 V，二次電壓為361.7~633.1 V； 額定電流一次電流為88.6~393.1 A，二次電流為2X16 500 A。 采用27 級HM 型有載分接開關進行有載調壓。 為抑制網側交流電流的諧波分量， 各變壓器閥側各相電壓作移相處理。

2.2 整流變壓器的檢查

（1）檢查變壓器的瓦斯繼電器有無氣體報警，如有氣體，須排查故障原因并作消除排氣處理。

（2）檢查變壓器油溫是否正常。該油溫不能超過65 ℃（本系統設置65 ℃報警，85 ℃聯鎖脈沖停整流器）；如油溫較高，應及時開全廠冷卻風機降循環水水溫。

（3）檢查變壓器油位是否正常，如油位較低，應及時排查原因并消除和補油處理。

（4）檢查變壓器檔位是否合理，及時調整變壓器在合理檔位，保證運行時的控制角為5°~15°，確保整流裝置產生最小的諧波電流， 平均自然功率因數≥0.92。

（5）檢查變壓器油水冷卻器的工作情況，同時測量運行油泵溫度及其三相電流，保證正常運行。

（6）檢查變壓器輸出閥側軟連接處是否滲漏油，如果泄漏嚴重，應停車并聯系變壓器廠家進行處理。

（7）檢查變壓器干燥劑的顏色是否正常，如果顯示的不是正常的白色或藍色， 應及時更換或處理干燥劑。

（8）整流變無功補償裝置及隔離開關柜運行是否正常，如不正常應及時停車檢查處理。

3 整流柜組成及運行維護

本整流系統整流柜的整流形式為同相逆并聯的三相橋式整流。每個整流臂由3 個晶閘管并聯構成，每個晶閘管有1 個單體快速熔斷器串聯（以下簡稱“快熔”）保護。

整流主柜內部共包含36 個晶閘管和36 個快熔； 晶閘管的冷卻由水腔及導電水冷銅母排共同完成， 快熔和直流匯流母排的冷卻由導電水冷銅母排完成。 運行人員要特別關注冷卻水的運行壓力和整流柜出口水溫的變化， 保證整流系統的運行安全。

3.1 整流主柜水系統的檢查

（1）檢查整流主柜的各個水路是否暢通和滲漏水，正常啟動對應的純水冷卻器， 將水壓控制到0.10~0.15 MPa。

（2）檢查各個水支路是否有水流通過并檢查各接頭是否滲漏水。 如發現漏水，應及時緊固處理。

（3）檢查純水冷進水水壓表顯示值（正常水壓為0.10~0.25 MPa）和出水溫度顯示值（正常水溫為15~35 ℃），如不正常，及時調節控制。

3.2 整流主柜的快熔和晶閘管的檢查

（1）用萬用表直流電壓20 V 檔測量主柜KR1、KR2 端子是否有1 V 以上電壓。

（2）檢查主柜脈沖變壓器板上快熔指示燈（故障時橘黃色）是否點亮。

（3）檢查快熔微動開關是否彈出。

以上檢查確定快熔是否損壞， 如損壞則需停車更換對應快熔并檢查晶閘管元件是否損壞。

3.3 操作過電壓保護檢查和換相過電壓檢查

（1）檢查換相過電壓保護用的交流電容是否漏油和“脹肚”。 如有，必須更換。 有條件也可以對各個電容器進行容量測試。

（2）檢查換相過電壓保護用的電阻是否完好，有無外觀損壞；用萬用表對應測試其阻值，是否與標準值相同。 與標準值偏離太大時，需更換。

（3）檢查操作過電壓保護用的吸能式壓敏電阻，查看其外觀是否完好，發現問題及時處理。

（4）檢查保護的線路接線是否完好。 如有斷線，保護不起作用，將直接危及晶閘管的工作安全，致使整流主柜損壞。 所以， 必須保證保護線路的接線完好，動作靈敏可靠。

4 整流就地控制柜

該公司整流系統的關鍵是整流控制柜的主要電氣元件，由西門子S7-200 系列PLC 和由HFC-1型控制板及電源變壓器組成的數字調節觸發控制器等構成。 控制系統由2 組數字調節觸發控制器、1 組雙通道熱備用控制器組成。 整個設計體現了硬件標準化的設計理念，方便了維護。

由于硬件采用同一廠家的產品， 在開發工具和技術上也得到了充分支持。實現了“硬件標準化和軟件面向用戶的個性化”設計理念。

在數據通信方面， 采用了工業以太網的通信基礎，使得通信更可靠，也更開放。 在UPS 電源正常時，對穩流控制器HFC-1 進行上電檢查。

當系統工作在自動穩流方式時，CPU 對電流給定信號和反饋信號相比較， 將其偏差作PI 調節運算。 當電網電壓或負載大小發生變化時， 輸出電流Id 隨之波動，電流反饋信號IF 跟著變化，經PI 調節運算輸出一個相應的移相控制量Uk 給觸發器，使觸發器輸出脈沖的相位（α 角）相應地改變，從而達到調整直流輸出電流，實現閉環自動穩流的目的。穩流過程可簡述為：

Id↑→IF↑→Uk↓→α 角↑→Id↓

手動工作（開環）方式時，CPU 直接根據給定信號計算出觸發脈沖控制角。

手動/自動的切換是通過程序控制無擾動切換的。 切換時，通過人機界面（OP-05 操作器、觸摸屏、上位機） 對CPU 發出切換指令，CPU 將工作方式從手動切換到自動或相反， 并根據切換前的電流值反推算出切換后的各變量的大小，保持輸出電流不變，從而保證切換過程無擾動。

通過觸摸屏HMI 的顯示， 檢查整流系統的水壓、水溫、油溫、檔位、直流電壓、直流電流控制角和閥側電壓等是否正常顯示； 檢查整流系統是否有其他的故障和報警。如有部分參數顯示異常，可由運行人員及時對應檢查排除故障。

5 整流上位機監控系統

5.1 整流上位機系統介紹

整流上位機系統中的監控系統由2 臺PC 計算機、工業以太網和力控Forcecontrol 工業組態件和為用戶開發的應用件組成。 由于應用件運行可靠和穩定，且力控Forcecontrol 工業組態件開放性好，開發方便，為二次開發奠定了基礎。

5.2 計算機操作件開車前的安全檢查

啟動計算機中的力控組態軟件， 計算機進入整流監控操作系統。

當整流監控操作系統軟件正常運行時， 會顯示各種參數數值和系統信息。 操作人員通過各種按鍵獲取運行參數和信息， 并以此判斷整個整流監控系統的運行情況。

在檢查中發現，有“虛的顯示”情況，說明對應的以太網絡出現故障或對應的PLC 停電而停止運行。在網路檢查過程中， 工程技術人員可以到以太網交換機旁，觀察各個網絡線接口對應的LED 燈是否閃亮，如果熄滅，則此路有故障，可以排除；所有燈都閃亮，說明網路通信正常。

6 整流柜的水冷卻系統及其他輔助系統

6.1 整流柜的水冷卻系統

各臺整流柜均由一個單獨的純水冷卻器進行供水冷卻，因此，要特別對此系統進行檢查和維護，以免造成整個整流系統的停車事故。

對照純水冷卻器的運行手冊， 檢查純水冷卻器運行的各項運行指標， 檢查是否漏水或管道是否阻塞， 并檢查各個閥門的位置是否正確、 開度是否合適，如有異常，應及時處理。

6.2 整流設備其他輔助系統

整流設備其他輔助系統包括： 直流刀開關和大電流直流傳感器等。 整流設備的輔助系統開車前安全檢查。

（1）檢查直流刀開關是否閉合到位

對準備運行的直流刀開關進行檢查， 檢查觸點是否完全閉合到位，位置行程開關是否動作正常，以此避免誤操作給設備帶來的損失。 采用紅外測溫儀測量直流刀開關，控制溫度低于75 ℃。

（2）檢查大電流傳感器

檢查大電流傳感器顯示是否正常， 用萬用表檢查其輸出信號是否正常， 檢查各個連線連接是否牢固。 并且，在檢查大電流傳感器時，一定要注意安裝的電流流入方向以及輸出的信號極性。

7 離子膜法燒堿整流系統控制指標

整流系統控制指標見表1，其中的指標均為C類。

表1 整流系統控制指標

8 整流異常事故處理

（1）一面匯報調度，一面將電流降為零。

（2）斷開整流變斷路器，停掉整流變壓器等候處理。

（3）事故情況下引起脈沖封鎖時，應將遠控臺上給定為0，手動投聯鎖，等候處理。

（4）及時匯報領導，并詳細記錄故障的現象、處理過程中發現的問題。

9 結語

離子膜法燒堿整流系統在氯堿化工安全生產運行中起著至關重要的作用，運行中一旦發生故障，直流電中斷，極易造成全廠停車。要想科學而規范化地管理整流設備的運行， 保證安全生產， 提高企業效益，就要確保整流設備安全操作運行的質量，嚴格控制工藝指標，提高日常巡回檢查的管理水平，提前做好對事故的防范工作，做好相關事故預案，從而防止事故擴大，避免次生事故的發生，保證整流裝置安全滿負荷穩定運行，為企業安全生產保駕護航。