电仪系统

电仪系统（精选7篇）

电仪系统 篇1

摘要：提升机控制系统是干熄焦工程的一个重要的组成部分。提升机与其他设备相互配合, 共同完成红焦装入的任务。本系统采用西门子公司的PCS7系统, 变频装置采用西门子公司的系列变频器。投产至今系统运行比较稳定。

关键词：干熄焦,提升机,变频,控制

提升机是干熄焦系统的关键设备, 是红焦输送渠道的重要部位, 所以提升机控制系统的稳定运行是干熄焦系统产生稳定蒸汽的首要条件, 而提升机系统的故障诊断并能及时排除故障是整个系统稳定运行的重要保证。

1 提升机的组成和功能

1.1 提升机的组成

提升机是一台二层框架架构的桥式吊车, 主要由钢结构、提升机机械室、司机室、拖链、钢丝绳等组成。

1.2 提升机的功能

提升机运行于提升井架和干熄炉钢结构架上, 与焦罐台车、APS自动对位装置、装入装置相互连锁配合, 并充分利用提升井架和干熄炉钢架上的检测开关不断的实现增减速及定点定位改变运行动作来实现将红焦可靠的装入干熄炉并又将空焦罐送回焦罐台车。

2 提升机的电气传动

提升机的电气传动装置主要包括一套电源控制柜、两套整流回馈装置、两套走行逆变装置、两套提升逆变装置、拖链及辅助设备等组成。这形成了提升机的两套独立的电气传动系统, 当任意一套装置发生故障, 其他一套装置都可以以额定速度的一半提升焦罐。提升机提升、走行电机变频装置选用的是西门子公司的系列整流逆变装置, 由于提升电机要长时间工作在发电状态, 所以选择使用具有回馈能力的整流回馈单元RGU对公共直流母线进行供电, 逆变部分通过公共直流母线挂在RGU上, 实现电机回馈制动功能, 可以使变频器在位能性负载的提升过程中与机械抱闸动作良好配合, 防止出现溜车及电机堵转电流过大的情况。提升机提升走行变频器采用带有速度传感器的矢量控制方式, 走行变频器预设两档速度, 提升变频器预设三档速度, 根据提升和走行在不同的阶段给出不同的速度选择。提升和走行的位置通过图尔克的绝对值编码器完成, 绝对值编码器通过PROFIBUS总线与控制系统连接。

提升机是移动设备, 电力电缆和控制电缆不好固定, 我们选用的是德国IGUS拖链装置来固定电缆从而实现与提升机一起移动, 电缆选用的也是IGUS公司的专用拖链电缆, 该专用电缆的弯曲半径能达到电缆线径的7.5倍, 能很好的保护电缆在移动弯曲过程中由于弯曲半径过大电缆细线扯断而刺穿绝缘层造成短路。

3 提升机的控制系统

提升机控制系统选用的是西门子公司的PLC系统, 与干熄焦综合电气室的PCS7集散控制系统连接成一个大系统, 该系统兼具集散控制系统和可编程控制器的优点, 既拥有良好的人机界面, 又具有快速的顺序逻辑控制功能。同时组态工具应用简单灵活, 操作画面简单, 流程清晰, 便于操作管理。PCS7控制系统有系统总线和现场总线两层通讯网络, 系统总线基于以太网标准, 将现场控制装置、操作员站、工程师站连接成一个网络;现场总线是现场控制装置中的通讯网络, 由其完成现场设备与CPU间的数据交换与通讯。由于提升机与电机车、APS定位装置、牵引装置、装入装置配合联动, 所以提升机的程序控制主要是顺序控制及相关的连锁控制。提升机本体控制采用提升和下降走行多段速度的方法, 既提高工作效率又减少冲击保证定位的精度。在横移行走的过程中, 先高速走行, 到减速位后降为低速, 到达定位位置停车。由于提升机平时无人值守, 所以所有的这些动作变换都是全自动运行。在原来的设计上是有中央自动 (全自动) 车上自动 (半自动) 车上单动 (司机手动) 三种工作方式, 后来根据发生故障使用的工作方式和正常生产的工作方式, 我们取消了车上自动这种工作方式, 把车上单动定位为紧急工作方式。

4 提升机电控部分的故障现象及诊断对策

4.1 通讯故障

4.1.1 提升机PLC与干熄焦本体PLC之间的点对点通讯故障

这个故障主要是由于中间环节的继电器存在机械动作, 长时间运行后出现辅助点粘死或线圈烧坏, 引起提升机PLC与干熄焦本体PCS的通讯不畅通。故障时, 维修人员首先察看中控室有无报警信息, 然后察看提升机触摸屏上的辅助信息内容, 判断提升机是否具备下一步动作的条件, 逐步查找故障点。

4.1.2 提升机PLC与车上远程I/O站的通讯故障

引起这个故障的主要原因是提升机变频器采用了大量的电力电子设备, 提升机在启动运行时, 瞬时电流很大, 整个动力回路的电流达到1000A以上, 使与其一起敷设的控制电缆受到强大的电磁干扰, 通讯信号失真, 控制系统发生紊乱, 提升机无法正常运行。为彻底解决电磁干扰引起的故障, 可靠的办法是控制电缆与动力电缆严格用隔片分开, 有条件在拖链以下控制电缆还可以采用穿管架空敷设。

4.2 变频器故障

提升机的变频调速装置采用的是西门子的矢量控制变频传动系统, 它拥有高速度反馈和全数字速度给定使得系统具有很高的控制精度和动态响应, 同时, 西门子的这些装置具有很强的故障自诊断功能, 维护人员只要根据故障显示代码然后查找西门子公司出具的变频装置故障代码表分析后就很很容易判断故障点。

4.3 干熄焦系统联锁引起的停车

整个干熄焦系统的自动化程度较高, 为保证安全生产, 装置与装置之间设置了较多的联锁条件, 一旦某个联锁不满足, 就可能出现提升机不能选择中央自动运行模式或提升机不提满罐的故障现象。对这种情况, 电气维护人员只需在中控室确认各台设备的运行状态和详细了解炉内料位情况就能很快找到故障点, 然后让操作人员采取相应的操作就能很快解决问题。

4.4 提升机检测元件故障

这个故障主要是提升机井架和干熄炉钢架上的检测开关、电机的保护开关以及钢丝绳的保护开关失效引起的设备保护停车。在提升机井架上从下到上依次安装有吊钩打开、焦罐离/着床, 上升加速/下降减速、待机位、冷却塔下限、上升减速、提升上限等提升的检测开关, 而在提升机的走行轨道旁也有走行定位开关、减速开关、走行极限开关、锚定开关等保护开关, 所有开关采用常闭点来防止误信号引起故障。钢丝绳上采用了超载、松绳、偏载、平衡臂检测等保护开关。一旦这些开关失效, 提升机在运行中就不会有相应的保护功能或提升机直接停车。此时, 维修人员应根据运行曲线和中控室报警信息采取相应的检修措施。

5 结论

干熄焦提升机是大型的专用吊车设备, 其电控系统具有一定的复杂性, 我们在充分掌握制造厂家的设计理念和设备性能的同时要不断累积维护经验, 并对每次故障发生的前因后果予以总结, 逐步归纳出解决每个故障的方案, 进一步降低故障的发生率和提高维护水平, 避免重大事故的发生, 保证干熄焦系统的稳定运行。

无线车载甲烷报警断电仪的研制 篇2

近些年来, 随着无线技术的飞速发展, 无线设备更加成熟稳定, 弥补了有线通信的一些缺点, 将无线通讯引入车载甲烷报警断电仪, 使用无线通讯的方法传输数据, 是完全必要和可行的。

1 无线车载式甲烷断电仪及信号传输系统概述

无线车载式甲烷断电仪将采集到的主要参数, 如甲烷浓度、是否断电、交直流供电等信号就地显示、控制, 同时通过无线装置将监测数据实时发送给井下监控分站, 采用RS485智能接口通讯协议接入井下防爆工业以太网交换机形成的地面、井下冗余环网, 进入光缆传输网络实时传输到地面中心站 (信号流程图见图1) 显示、存储、查询、打印等 (其中从监控分站经工业以太网平台到地面中心站通讯部分及主控软件是原安全监控系统成熟的技术, 将不重复介绍) 。

2 无线车载甲烷报警断电仪的组成及功能

无线车载式甲烷报警断电仪由甲烷传感器、主机 (含本安备用电源) 、无线传输模块、隔爆兼本安电源箱等四大部分组成, 见图2。甲烷传感器实时检测环境中的甲烷浓度, 就地显示, 并把该浓度数据传给主机, 当甲烷浓度超限时, 向主机发出断电信号;无线车载式甲烷报警断电仪主机采集甲烷传感器传回的信号, 并把该信号送给无线传输模块, 当接收到传感器发出的断电信号时, 控制继电器输出断电信号, 切断设备交流供电;主机内含有本安后备电源, 当交流断电后, 该电源能够继续给整个断电装置供电, 维持该装置的正常工作;无线传输模块是将数据以无线的方式传送给通信分站;隔爆兼本安电源箱把采煤机或掘进机等设备上的交流电转换为本安电源, 为无线车载报警断电仪所有设备提供工作电源。

3 主要功能模块

3.1 瓦斯浓度监测部分

瓦斯浓度监测采用检测精度高、反应速度快、测量范围宽、性能稳定且不受背景气影响的国际先进“非散射红外 (NDRI) ”技术, 光路采用单光源双波长进行测量。监测量程0~10%CH4, 最小测量误差可达真值的±6%CH4, 响应时间不大于25 s, 调校周期可达6个月, 维护简单, 配有专用保护罩, 具有良好的防尘、防水、防震、抗冲击性, 能够适应煤矿井下的恶劣工作环境, 具有电压检测功能, 后备电源工作指示、欠压声光报警提示等功能。

3.2 主机电路部分

主机采用美国微芯公司的最新工业级CPU微处理器为核心进行开发, 对实时数据进行统计、分析、计算, 生成设备当前运行参数。传感器发送回来的浓度信号和断电信号通过CPU的I/O口接收, 内部进行处理, 转化为无线发射模块可接受的数据格式, 再通过I/O口发送给无线发射模块。

断电信号输出分为2种, 一种是继电器信号 (常开、常闭输出可选) , 采用CPU的I/O口加三极管直接驱动继电器;另一种是电平信号输出, 低电平 (0 V) , 高电平 (9 V或24 V) 。在特殊情况下需要解锁时, 可使用专用工具操作, 进行手动解锁, 强行送电。

3.3 本安电源部分

本安电源模块把机车上的交流电源转换为断电仪所需要的各电压等级直流电, 本安后备电源采用LINKAS公司生产的镍氢电池充电管理芯片, 以-ΔV为充电完成标准, 加上充电时间保护、过充短路保护、降温措施等, 完成对本安后备电源的充电。备用电池采用镍氢电池, 并采取相关特殊措施达到本安要求。当交流电断电后自动切换为后备电源供电, 备用本安电源能够连续工作时间可达4 h。因为采煤机、掘进机生产厂家不同, 机车上可能提供的交流电压各不相同, 所以提供了660/380/220/127/36 V等级的交流电, 其中220 V交流等级地面检修使用。

3.4 无线数据收发部分

无线数据发射、接收模块采用体积小, 功耗低, 稳定性及可靠性极高的工业级产品, 高速短距离双向的数据信号传输模块, 提供透明的数据接口, 能适应任何标准或非标准的用户协议, 发射频率工作在428~436 MHz, 避开了人员定位、井下无线通讯设备的外部干扰。该模块使用纹波系数好的直流电源, 典型电压为+5 V, 防止开关电源的开关频率与电台频率的相互干扰;为防止静电或强电击穿, 在系统设备使用中, 则需可靠接地同时与交流电完全隔离。由于该模块发射功率大、接收灵敏度高, 选配短鞭状天线也能满足采掘工作面无遮拦、波浪地形情况下稳定传输距离可达300 m。

无线接收装置通过通讯电缆与监控分站连接, 将采集到的主要参数, 如甲烷浓度、备用电源电压、交直流供电状态、继电器通断等信号, 由分站RS485智能接口经工业以太环网平台上传到地面中心站, 进而实现地面对车载式瓦斯报警断电仪的各项参数的监测与控制。

4 解决的关键技术

1) 无线信号传输距离。无线传输模块在采掘工作面无遮拦、波浪地形能稳定传输的距离不小于300 m;无线信号干扰问题, 主要是受系统外部和系统内部的信号干扰, 外部干扰主要来源是井下人员定位系统、无线通讯系统的信号和交调信号的干扰, 内部干扰来源于设备器件本身及安装因素, 影响较小。

2) 断电仪电源本安性能和带负载能力。根据《煤矿安全规程》的要求, 非本安设备在甲烷浓度超限断电后, 禁止继续工作, 所以该断电仪的防爆型式必须为本质安全型。后备电源是整机本安化处理的最大难题, 如果后备电源做不到纯本安, 则整机也不可能做到纯本安;由于该装置采用无线传输技术, 在数据发射时, 整机瞬时功耗大, 需要一款专用电源降低整机功耗。

3) 恶劣环境适应性, 要充分考虑防尘、防水、防震、抗冲击以及发射、接收天线的长度, 发射、接收的能力等。

5 结语

核电厂电仪设备的老化评估筛选 篇3

1956年, 英国Calder Hall核电厂投产, 标志着核电正式开始商用。早期的核电厂设计寿命是基于投资回报得出的, 通常是30年到40年。然而, 实际运行经验表明, 超出设计年限后, 核电厂主体仍然处于安全可用状态, 满足安全运行要求, 这就使得原有核电厂的延寿成为可能, 从而进一步提升其经济性和环境效益。

核电厂有众多系统、构筑物和部件 (SSCs) , 因使用材料、功能、使用环境等各种因素的差异, 部分设施难以达到电厂的设计寿命, 更不可能满足延寿要求。为了保证核电厂的安全运行, 并为延寿工作提供技术保障, 核电厂的老化管理逐渐受到重视。

目前, 世界范围内已开展了一些关于核电厂设备老化的研究, 其中以美国的研究最为深入。目前比较著名的是GALL (Generic AgeinggLessons Learned) 和IGALL (International Generic Ageing Lessons Learned) 。研究的内容既包括老化带来的SSCs的性能下降, 也包括技术、标准和管制要求更新带来的改进需求。核电厂中, 仅设备就数以万计, 如果对所有SSCs均进行老化管理, 则工作量十分浩大, 既难以执行, 也无必要。为保证老化管理工作的有效展开, 兼具合理的经济性, 需要借鉴分级的思想, 对设备进行老化评估筛选, 视具体情况采取不同的老化管理策略。

1 老化评估筛选

1.1 老化管理的基本思想

老化管理, 理论上涉及到核电厂的所有系统、构筑物和部件, 需要对其定量分析和评价, 制定维护、在线监测、试验、监控、运行、技术支持等与老化密切相关的程序和活动。

核电厂在设计之初, 为达到安全性和经济性的平衡, 广泛采用了以安全为衡量标准的分级思想, 根据SSCs对核安全的影响, 对其进行核安全分级。这种分级也成为老化评估筛选的主要依据。

在老化筛选中, 首先关注安全相关的SSCs, 即它们能: (1) 保持反应堆冷却剂压力边界的完整性; (2) 使反应堆停堆并保持在安全停堆状态; (3) 防止或减少向环境释放大量放射性的事故后果。核电厂老化管理重点关注安全级别高, 老化效应对电厂运行影响严重的SSCs, 如反应堆压力容器、蒸汽发生器等。

对于非安全的SSCs, 一般不予考虑。但是一些非安全的SSCs, 其失效可能会影响安全功能的执行, 即安全重要的非安全相关类, 则也应筛选出来。

另外一些重要的专项要求也需要考虑, 如影响电厂安全的防火 (FP) 、环境鉴定 (EQ) 、预期瞬态未停堆 (ATWS) 以及涉及全厂断电 (SBO) 的SSCs也应纳入老化管理的范畴。

1.2 老化评估筛选的步骤

老化评估筛选分为两个步骤和四个判据。第一步是根据系统或构筑物的安全分级筛选, 第二步是确定需要开展老化管理研究的设备清单, 见图1:

步骤1:根据系统或构筑物的安全分级筛选

列出全厂的系统清单及其安全分级。如果其与核电厂安全无关, 则不需要进一步老化评价和筛选。如果其与核电厂安全有关, 则保留, 以供进一步筛选。

系统的安全功能在设计时已进行了划分, 此步骤可直接根据设计成果, 筛选出的是一份较短的特定系统清单。

步骤2:确定需开展老化研究的设备和部件清单

根据步骤1筛选出的系统清单, 进一步列出组成这些系统的设备和部件。因各设备和部件功能、结构、运行方式以及已有的老化管理方式的不同, 并非都需要进一步开展老化研究。为此, 总结了3个判据, 依次进行详细分析, 定量评价, 完成进一步筛选。

1) 确定设备失效是否会导致系统安全功能丧失, 应考虑以下几个因素:

(1) 当部件不能满足其最低限度性能要求 (包括所需的安全裕度) 时, 认为设备和部件失效;

(2) 假定性能劣化是由老化造成的;

(3) 根据设备和部件对安全功能的重要性分别考虑;

(4) 不考虑设备和部件的多重性或多样性。

2) 确定老化引起的性能劣化是否可能导致设备失效, 应考虑以下几个因素:

(1) 将设备和部件的设计寿命作为评价失效可能性的依据;

(2) 需考虑当前对设备和部件老化机理的掌握程度;

(3) 分析设备和部件失效的工业经验和电厂运行经验。

3) 分析目前的运行维修方式是否能及时探测到设备的老化引起的性能劣化, 应考虑以下几个因素:

(1) 现有的设备和部件工况指标是否适合用于监测老化所致的性能劣化;

(2) 现有的技术是否能有效监测这些工况指标;

(3) 现有的运行、维护方式是否合适。

步骤2完成后, 便完成了设备和部件老化的评估筛选工作, 得到了一个量化的用于进一步老化分析的设备清单。

2 方家山核电厂电仪设备的老化评估筛选

2.1 电仪设备老化评估筛选的方法

电仪设备的老化评估筛选在上述步骤的基础上, 进行了进一步细化和补充, 从重要性、老化的可能性和难易度三个维度设定了量化评价指标。

2.1.1 重要性得分

重要性得分从安全等级和概率安全评价 (PSA) 两方面考虑, 各设定3个等级, 得分为从高到低依次为3、2、1, 选取两者最高得分作为重要性得分。安全等级主要反映了设备在核安全分级上的重要性, 而PSA得分则兼顾了安全重要的非安全相关类设备, 这两类得分依据均可从设计文件中获得。

2.1.2 可能性得分

老化的可能性得分充分借鉴了国际国内已有的工作成果, 评定的依据是经验反馈和GALL/IGALL是否关注。同类电厂的经验反馈最具有可比性, 定为3分;GALL和IGALL分别是美国核管会 (NRC) 和国际原子能机构 (IAEA) 发布的核电厂老化研究报告, 系统地介绍了核电厂老化经验反馈, 被报告关注的设备定为2分;来自其它途径的经验反馈则定为1分。三类经验反馈分别评定后, 取最大值为可能性得分。

2.1.3 难易度得分

难易度得分主要根据是否能动及寿命长短来考虑。

能动设备或部件:依靠触发、机械运动或动力源等外部输入工作的设备或部件, 因而能以主动态影响系统的工作过程的设备或部件。能动设备和部件的例子有:泵、风机、继电器和晶体管等。实际上这一定义只能是比较笼统的 (非能动部件的定义也是如此) 。某些部件, 如某些固态电子器件等, 需要对其特性进行专门研究后方可列属能动部件或非能动部件。能动电仪设备主要有:电机、空压机、柴油发电机、阀门 (主要指驱动头) 、各类传感器、开关装置、配电装置、冷却风机、晶体管、电池、断路器、继电器、变压器、电源逆变器、电池充电器、电源等。

非能动设备或部件:不依靠触发、机械运动或动力源等外部输入工作的设备和部件。非能动设备或部件内一般没有活动的组成部分, 其功能的执行系统在感受到某种参数, 如压力、温度、流量的变化后完成。此外, 基于不可逆动作或变化, 又十分可靠的设备或部件, 也可划为这个类别。非能动电仪设备主要有:接线盒、电缆和接头、电气贯穿件等。

短寿命:基于鉴定寿命或规定的时间进行周期更换的设备和部件。

长寿命:不是基于鉴定寿命或规定的时间周期进行更换的设备和部件。

对于能动、短寿命的设备和部件, 一般其老化管理研究比较充分, 有充足的成果和经验, 运行维护中也容易监测到其性能的劣化, 因而分值较低。反之, 非能动、长寿命的设备和则得分较高, 需要进一步研究。非能动长寿命设备和为3分, 非能动易老化部件为2分, 其余则为1分。

按照上述3项指标的乘积得出综合值, 见图2。根据综合值进行分级和排序, 得出设备的老化管理分级, 为下一步老化管理工作提供依据。结果分为三级, 综合值18-27为一级 (关键) , 综合值为7-17的定为二级 (重要) , 综合值为1-6的定为三级 (一般) 。

将筛选初定SSCs按设备类型、材质、运行环境、温度、老化效应等参数进行归类, 得到老化管理的一、二、三级设备清单。将纳入老化管理的设备;逐一进行部件分级并确定出老化管理的重要部件, 得到老化管理设备部件清单, 完成老化评估筛选工作。

2.2 方家山电仪设备的老化评估筛选结果

按照上述设备老化筛选方法, 筛选出满足执行安全功能FPEQATWSSBO的系统约占核电厂所有系统的28%, 纳入老化管理的电仪设备约占全厂电仪设备的9%左右, 其中一级设备占5%, 主要为电气接线盒、贯穿件、连接器, 二级设备占1%, 有部分辐射监测表、堆外核测探测器、柴油发电机等, 三级设备占6%, 为其他安全相关的机柜、仪表、泵等。对于一级设备需优先关注并制定专门的老化管理大纲, 对于二级设备应明确其老化机理, 持续关注老化状态, 对于三级设备则应关注业界经验反馈, 必要时进行老化管理审查。

3 总结

目前, 国内核电进入了高速发展阶段, 国内数个机组处于在建或在役状态, 同时也有秦山一厂这样将要到达设计寿命的电站。鉴于核电厂安全运行和延寿的需要, 对设备的老化管理将日益受到重视。本文参考HAD导则和IAEA报告, 以设备的核安全分级为基础, 结合设备自身老化特性、已有的运行和维护经验, 制订了适合我国情况的老化筛选方法, 为经济合理地开展老化工作奠定了基础。通过在方家山项目上实施的筛选结果看, 与国际上重点关注的老化设备类型基本一致。S

摘要：早期核电厂的设计中, 主要从经济角度确定设计寿命。实际运行经验表明, 核电厂到设计寿命时, 主体仍可安全运行。为进一步确定核电厂寿期内及延寿后的安全性, 开展了老化管理工作。电仪设备的老化评估筛选是老化管理的重要组成部分。通过对重要度、老化的敏感度和难易度3项指标的综合评分, 筛选出需进一步老化研究和管理的设备清单, 以保证在满足安全性的同时, 经济合理地开展老化研究和管理工作。

关键词：核电厂,老化管理,电仪设备,筛选

参考文献

[1]10CFR54, 核电厂执照更新要求[S].

[2]HAD 103/12-2012, 核动力厂老化管理[S].

[3]HAF J 0068-1998, 核电厂安全重要设备老化控制方法[S].

[4]HAD103/11-2006, 核动力厂定期安全审查[S].

几例水泥厂电仪故障及其应对措施 篇4

1 双路单线供电跳闸造成窑尾系统停车

窑尾DCS系统供电原理如图1a所示。某日, 控制电源空气开关Q跳闸导致窑尾系统全线停车。经查为小动物进入电缆沟咬断电缆引起零火短路使Q跳闸, 经处理后重新送电正常。为了避免类似事故的发生, 真正起到市电和UPS双路供电的作用, 我们按图1b进行了改造。改造后, 市电和UPS互为冗余。

2 温度测点干扰引起设备连锁跳停

生料粉磨、水泥粉磨等大型设备温度测点较多, 二次仪表使用温度数显仪现场显示温度值并和中控通讯。由于长时间的使用, 仪表抗干扰能力减弱, 温度信号经常受到干扰, 超过DCS程序中设置的保护值导致设备频繁连锁跳停。

因数显仪数量众多且价格昂贵, 若批量更换不仅会造成费用增加, 而且更换后是否能够根治干扰亦未可知。考虑到干扰信号为脉冲瞬时信号, 于是在DCS程序中修改为当温度在1s内瞬间升高10℃以上时, 信号不进行连锁控制。程序修改完成再未出现因温度瞬间超高报警连锁跳停设备主机的情况。

3 信号丢失导致设备跳停

化工生产中成套设备的电仪管理 篇5

成套设备因工艺需求千差万别,作为电仪维护人员不可能完全掌握设备的工艺原理和设备操作,因此在掌握基本原理和简单操作的基础上,需要把更多的精力投入到成套设备的控制部分和关键测控点上[1]。因此笔者分别从成套设备的采购期、安装调试期和生产使用期来对成套设备的电仪管理进行分析。

1 成套设备采购期的注意事项1

成套设备在化工装置的设计阶段会以框架方案提出,如公用工程空压站,在设计时设计院会根据全厂设备的用气量仅计算出空压机的总负荷,但是采购设备的厂商( 国产或进口; 一般根据经验,核心、重要的成套设备会引进进口或国内知名企业的设备) 和采购数量是由业主决定的,通过业主选择的成套设备来实现全厂的总用气量。选择完设备总数和设备厂商后,就是商务部分和技术谈判,商务部分略过不表,技术谈判应由工艺设备代表和电仪技术代表参加。

电仪技术要求应涉及以下内容:

a. 成套设备供应商应该提供设备使用操作维护说明、PID工艺流程图、控制柜布置图、控制系统电气原理图、控制系统电气接线图、电气明细表和控制器I/O地址。设备使用操作维护说明和PID工艺流程图在培训员工过程中使用。控制柜布置图、控制系统电气原理图和控制系统电气接线图在电仪人员排查故障时使用。电气明细表在申报备品备件时使用。控制器I/O地址在成套设备DCS后台监控时使用。

b. 核心电气元器件应选用知名品牌,并提供一定比例的备品备件。温度、压力变送器应为两线制、标准信号( 4 ~ 20m A、0 ~ 10V) 、标准接口( M20×1. 5公制( 米制) 螺纹、G1 /2英制直管螺纹、1 /2NPT美制锥管螺纹) 和轨道式安装。通常对于非通用或特殊备件,在技术谈判时,务必要求供货商提供一定比例的备品备件,以便在后期生产运行过程中更换使用。提出电气元器件的选择要求是为了尽可能减少由于使用不合格的电气元器件而导致的停车频率和次数,更是为了避免由于电气元器件的更新换代而采购不到非通用或特殊备件。

c. 控制柜布局合理、设计符合规范[2]。如空开、控制器、接触器和汇线槽布局合理,便于器件电缆的拆装和散热。腐蚀环境中,控制柜应设计正压保护; 低温环境中,应设计加热装置; 高温环境中,应设计降温换气装置。PLC及其相关设备的所有接地点在一点接地并连接到大地,以提高抗电子噪声能力; 杜绝外部24V( DC) 供电电源与PLC的传感器电源并联,避免电源冲突,提高电源寿命; 控制器使用感性负载时,要加入抑制电路来限制输出关断时电压升高损坏控制器的输出通道。

d. 业主应尽可能要求成套设备供应商提供的PLC程序无密码且具有备份程序[3]。对于工艺流程和控制方案简单的成套设备,一般情况PLC程序是不设密码的。但对于工艺流程复杂、控制方案繁琐的成套设备,供应商一般都会设置PLC的上载、下载密码或动态密码,更有甚者在程序中设置计时命令,当运行时间达到商务契约终止时间,业主和供应商在财务方面发生纠纷时,计时命令启动,封锁PLC输出,导致设备无法启用。因此,在技术谈判中,尽量要求供应商开放PLC程序权限,这样有利于业主在后期运行过程中在设备上添加其他控制监测点,也有利于当全厂有多台PLC时,不必每台PLC都备有一台控制器,只要型号一致,就可以将备份程序下载使用。

在技术谈判过程中,只有业主技术人员专业知识水平过硬,供应商专业、态度诚恳,设备才能稳定运行。

2 成套设备安装调试期的人员培训

成套设备采购到厂后,供应商会安排技术人员到厂进行安装调试,此时,业主方大多是没有操作经验的新员工,因此,安装调试过程是最好的学习时机,业主务必安排专人跟随供应商技术人员进行安装调试,并安排合适的场合要求技术人员对操作人员进行培训。

2. 1 设备的工作原理

供应商技术人员应该首先结合设备工艺流程图讲解设备的工作原理,给出设备进、出物料的物化性质,过程中需添加的辅助物料,以及会发生的物化反应。使操作人员能够理解设备的工作原理。

2. 2 设备的操作维护

设备的操作面板都会有按钮和设置功能,一般包括开停按钮,手/自动按钮,功能按钮及参数设置等。技术人员需详细讲解每一个按钮和设置功能,以便操作人员掌握。成套设备的过程控制中都会涉及参数,如设备油位、物料温度及介质压力等,参数稳定并在控制范围之内标志着设备安全稳定运行; 但同时操作人员应掌握在非正常情况下的设备操作,当参数出现偏差时,操作人员能够操作设备以重新调整参数、减小偏差来保证设备的正常运行[4]。

2. 3 设备的控制原理

设备控制的核心有两点: 让设备稳定地运行在控制范围之内; 让设备按照既定指令完成一系列动作。因此可以把设备分为动设备和静设备:当满足一定条件,一步步执行既定动作的设备称为动设备; 当物料在设备中进行结合或冷热交换后,形成不同产品或物理性质起了变化的设备称为静设备。

如上所述,设备的控制原理就是将物料按比例混合发生化学反应,或通过物理途径改变物质的性质。无论是化学反应还是物理途径都可以归结到“量”,即“指标”,离开指标不谈控制。在设备的控制原理中,操作人员需借助PID工艺流程图,认真学习每一个控制点的获得方法和控制方法,这样才能掌握设备的控制原理、控制指标和控制途径与方法。

在安装调试期,电仪人员应重点学习每一个测量元件的安装和调试方法,它们在整个控制系统中的作用,开停车的逻辑条件,控制点异常会出现的状况,以及处理系统报警及跳停等。这些问题的解决不仅需要掌握电仪基础知识,更大程度是在考验电仪人员对整个设备的认知程度。

通过对设备的工作原理、操作维护和控制原理的学习,操作人员能够熟练进行设备操作,进而调控整个化工生产线。

3 成套设备生产使用期的日常维护

设备一旦进入生产使用期,就要求操作人员和电仪人员定时巡检,关注其运行指标并对其进行维护保养。日常维护应涉及以下内容[5]:

a. 定时巡检,记录运行指标。设备运行过程中发现问题应及时调整,使指标回归正常。现在很多企业已经将成套设备实时数据接入DCS进行监控或者通过Win CC控制系统人机界面进行指标控制,并将数据形成报表和历史趋势线,方便物料结算和观察分析设备的短期运行状况。

b. 重点巡检控制柜主回路上的空开及交流接触器等设备的端子温度,一旦发现高温及焦糊等异常现象,及时停电处理。

c. 转动设备定期润滑,液态油品定期分析、过滤和更换。任何转动设备都需要定期进行润滑保养,润滑油脂必须为设备指定油脂,设备送电前检查接线及绝缘等。

d. 设备元器件连续出现输入输出故障和机械力损坏时,应及时查明原因,找出解决办法。

实际工作中经常遇到电仪元器件频繁故障导致的设备跳停,一般情况从以下几点着手处理: 一是元件的输入是否稳定,是否有超限的情况发生,可以通过查看趋势线、连接HART及串联电流表等手段进行判断; 二是元件的供电是否稳定可靠,可以并联万用表监测工作电压进行判断; 三是元件是否存在质量问题,选择质量好的元件进行更换试用,通过一段时间运行进行判定; 四是元件工作接地是否可靠,是否存在干扰信号,需要检查工作接地牢固情况,测量阻值是否小于1Ω,调查元件故障时大功率设备的启用情况; 五是元件传输线路是否存在开路或短路,可以使用摇表或万用表测量线路; 六是元件有强电流、高电压接入时,可以采用继电器隔离及安全栅隔离等手段保护元件安全; 七是元件因外部机械力损坏时,可以对其加以保护或将其改为非接触式工作方式,如行程开关可以用光电开关替换。

4 结束语

电仪系统 篇6

变电站内为控制、信号、继电保护和自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸操作等提供直流电源的设备称为直流系统, 主要包括整流模块系统、绝缘监测单元、蓄电池组和电池巡检单元等四部分。当外部交流电中断时, 直流系统完全依靠蓄电池组的输出提供直流电源, 起到变电站二次设备的后备电源的作用, 因此, 蓄电池良好的运行维护对确保变电站内设备的稳定运行、乃至电力系统的安全都具有十分重要的意义。目前变电站内大多采用阀控蓄电池, 正常运行时为保持其活性, 由充电机对其进行浮充电和均充电。为确保蓄电池一直处于良好的运行状态, 新安装的阀控蓄电池在验收时应进行全容量核对性充放电, 以后每2~3年应进行次全容量核对性充放电, 运行了6年以后的阀控蓄电池, 宜每年进行1次全容量核对性充放电。核对性放电可以用来检验运行中的蓄电池的实际容量是否符合要求, 在进行核对性放电试验时, 放电仪需要采集每节电池的电压, 也即需要对每节电池进行接线, 对于110V的直流系统, 每组蓄电池的电池数量是52节, 则需接电压采集线53根 (220V直流系统104节电池则需要105根) , 工作人员要打开电池盖后伸手到蓄电池上才能接线, 容易造成人身低压触电, 并且接线所需时间较长, 影响工作效率。本文结合工作中的实际, 充分利用蓄电池电池巡检单元的电压采集功能, 将其采集的电压数据通过转换输入给放电仪, 节省了放电仪的接线, 以达到改进蓄电池放电核容试验工作的目的。

2 设计原理

本文以ARM单片机为核心, 设计一个具有多个串口、具有与巡检仪和放电仪进行通信的协议转换装置, 将蓄电池巡检仪采集的单体电压数据经过转换后输入到放电仪装置中, 这样放电仪在蓄电池的放电过程中具备了实时监测蓄电池单体电压的功能, 省去了放电仪原来需要每节电池节都接采集线的繁琐过程。主要功能模块如图1所示, 其中核心板CPU为AT91SAM9260芯片, 与普通51单片机相比具有开发方便、代码高效的优点, 其主频为200MHz, 数据位32位, 达到了一个微处理器的水平, 目前ARM单片机广泛应用在嵌入式系统的开发。显示屏采用7寸大彩屏, 显示范围广, 通过编程实现后人机界面友好。

ARM单片机自带linux系统内核, 因此必须采用linux系统下的程序编译器, 本文通过在windows系统安装虚拟机, 调用虚拟机的linux系统编译工具进行交互式程序开发。核心板的通信程序设计分两部分, 一是与电池巡检仪通信的程序, 二是与放电试验仪通信的程序。其程序流程图如图2和图3所示。

电池巡检仪通信程序是一个无限循环程序, 核心板通电启动后程序就持续与巡检仪进行通信, 以获取巡检仪的单体电压数据, 数据正确后写入内存供放电仪通信程序调取, 同时将数据显示在显示屏上。

放电试验仪通信程序也是一个无限循环程序, 在核心板通电启动后程序进行自检, 并等待数据读取, 如果数据读取成功, 则发送到放电仪, 由放电装置进行放电控制, 若数据读取不成功则程序返回并进行第二轮数据读取。

放电试验步骤较为简单, 接线完成后即可开始, 因此放电开始则程序自动进行数据的读取, 无需人工干预, 本文所提出的蓄电池单体电压数据转换程序兼容目前变电站内大部分厂家的蓄电池巡检装置, 经试验可以满足放电仪数据读取的功能, 结果达到了预期。

3 总结推广

清远供电局目前运行的110k V及以上电压等级变电站超过40个, 大部分变电站的蓄电池组运行时间达六年以上, 按规定需要每年进行一次核容试验。采用本文所设计的方法可以大大降低蓄电池单体电压接线的接线时间, 并降低人身低压触电的风险, 同时设计简单, 性价比高, 适合在各个单位推广。

参考文献

[1]Q/CSG1203003-2013.变电站直流电源系统技术规范[S].

[2]弓雷.ARM嵌入式Linux系统开发详解[M].北京:清华大学出版社, 2010.

电仪系统 篇7

DJJ-4/127W矿用浇封兼本质安全型机载式甲烷断电仪由天地 (常州) 自动化股份有限公司研制开发, 适用于煤矿井下各作业场所的采煤机、掘进机等机载设备, 也可作为地面机车的断电设备。该仪器提供CH4、CO超限报警和断电功能, 可用于煤矿井下存在易燃易爆、可燃性气体混合物的环境以及煤尘爆炸危险的场所。

该仪器主要功能及特点:可远程在线不间断连续监测井下工作面CH4和CO体积分数, CH4体积分数测量范围为0~4%, CO体积分数测量范围为 (0~1 000) ×10-6;内部集成了后备电池, 当供电电源停电时, 后备电池自动切换工作, 连续工作时间不小于5h;超限报警并可自动切断被控设备电源, 当CH4和CO体积分数正常时具有自动复电功能, 其报警点、断电点和复电点均可手动调节;具有语音报警和光报警功能;具有无线通信功能, 在空旷无障碍条件下无线收发距离不小于300m, 监测的气体参数信息可通过无线方式接入到煤矿安全监控系统中;具有自动闭锁和自动解锁功能, 也可以使用专用工具实现手动解锁功能。