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UPS直流電源故障導致事故的分析及改造

文檔作者：李妍文檔來源：中化礦山總局山東地質(zhì)勘察院		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年04月23日
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2010年第31卷第2期 氮肥技術(shù) 31摘 要分析一起由于UPS蓄電池組帶載能力差導致機泵跳閘的事故，并針對uPS的直流電源的日常維護和系統(tǒng)電源設(shè)計中存在的安全隱患，提出了改進和防范措施。關(guān)鍵詞PLC直流電源事故分析改造引言中石油塔里木油田公司塔西南化肥廠是以天然氣為原料，年產(chǎn)200kt合成氨、340kt尿素的中型化肥生產(chǎn)企業(yè)。其合成氨裝置為國內(nèi)第二套國產(chǎn)化裝置，采用美國凱洛格公司的合成氨工藝，合成氨裝置快裝鍋爐，采用A11en—Bradev公司的SLC5／04型PLC控制，安裝1臺施耐德公司的APC Symme婦8kVA型UPS，為快鍋控制盤和104JT／104JAM控制盤提供控制電源。當uPS出現(xiàn)故障時會造成合成氨裝置104JA、快鍋跳車并引起全廠聯(lián)鎖跳車?，F(xiàn)就2009年1月31日因uPs系統(tǒng)故障導致全廠停車的原因進行分析，并提出了uPS系統(tǒng)改進的措施。1事故原因分析2009年1月31日19時47分，合成車間主控人員發(fā)現(xiàn)中壓管網(wǎng)壓力急劇上升，接著進一段爐(101一B)鍋爐給水流量FT一6低報，后104一JAm跳車，合成氨裝置運行工程師立即決定啟動應急預案，按全廠緊急停車處理，并通知當班外操人員到現(xiàn)場檢查高爐給水泵跳車原因，外操人員到快鍋控制室發(fā)現(xiàn)快鍋及高爐給水泵的儀表控制面板無數(shù)字顯示，快鍋無法自動調(diào)節(jié)和手動操作。迅速聯(lián)系儀表和電氣人員到現(xiàn)場查看控制盤失電原因，儀修人員到快鍋控制室檢查發(fā)現(xiàn)電氣供電沒有供過來，電氣維護人員打開快鍋配電室，檢查UPS及線路后恢復供電后正常。通過事故原因分析，發(fā)現(xiàn)導致104-JA／M鍋爐給水泵跳車的原因是由于uPs系統(tǒng)失電造成的。造成系統(tǒng)失電無外乎有下面三個原因：(1)uPS主機控制有故障；(2)線路過載或短路；(3)線路接觸不好或插頭松動。uPs是PLC控制系統(tǒng)正常運行的保障，它有3路電源：主電源、旁路電源、直流電源。有3種運行方式：正常運行方式、直流運行方式、旁路運行方式。正常運行方式時，主電源供電，交流電輸入經(jīng)過匹配的變壓器供應給相角控制整流器，整流器補償主線電壓的波動，負載的偏差，并維持直流電壓恒定，整流器供應逆變器電能并保證其連接的電池具備安全備用(浮充和均充由充電條件和電池類型決定)，逆變器依靠最優(yōu)正弦脈寬控制(PwM)轉(zhuǎn)換直流電壓至交流電壓，并直接為所連接的負載供電。圖1中粗黑線為正常運行方式時的電流傳送通道。圖1正常運行方式直流運行方式是：當主輸入電壓發(fā)生下降或逆變器不再由整流器供電，接入直流中間電路的電池將會自動無干擾地為整流器供電。電池開始放電，電池電壓下降作為持續(xù)和巨大的放電電流的函數(shù)，電池電壓的下降由逆變器控制，而UPS輸出的電壓是保持恒定的。圖2中粗黑線為直流運行方式時的電流傳萬方數(shù)據(jù)32 氮肥技術(shù) 2010年第31卷送通道。圖2直流運行方式旁路運行方式是：當電池放電達到限度，將會發(fā)出警報，此時若主輸人電壓恢復系統(tǒng)將會自動恢復到正常運行方式；若主輸入電壓未恢復而旁路輸入電壓正常，系統(tǒng)將自動轉(zhuǎn)到旁路運行方式。圖3中粗黑線標注為旁路運行方式時的電流傳送通道。圖3旁路運行方式旁路運行方式是當旁路愉入電壓偏低或超出范圍，系統(tǒng)將會自動停杌?！癹主輸人電源恢復，同時UPS系統(tǒng)程序自動開始，在主輸入電源恢復時，整流器將在60s后為電池充電，如果uPs系統(tǒng)程序沒有自動開始，只有手動重新啟動uPs系統(tǒng)。為了防止類似事件再次發(fā)生，化肥廠臨時決定先將uPS退出運行，將UPS走旁路，直接由市電供電，并組織技術(shù)人員對uPS系統(tǒng)進行檢查。待裝置停工檢修后更換配備冗余uPs、冗余24電源供電系統(tǒng)。2 改進措施2009年5月，化肥廠利用停工檢修機會，對快鍋uPs系統(tǒng)采用以下技術(shù)方案進行改造。(1)選用APC Symmetra 8kVA，3：1／1：l主機，APC的電源陣列可以為關(guān)鍵負載提供極高的可靠性。(2)采用1+1配置，4kw+4kw兩個模塊為系統(tǒng)提供冗余配置。(3)系統(tǒng)1h后備延時時間，以保證緊急情況下可以為負載提供一定的運行時間。(4)采用JBuS通訊卡可與DCS通訊。3 改進方案實施的效果自2009年5月對快裝鍋爐uPs系統(tǒng)直流電源進行了改造后，在鍋爐正常運行及異常運行工況中，uPS系統(tǒng)再未發(fā)生異常情況，保證了重要負荷的供電正常。證明改造取得了成功，提高了uPS的運行可靠性，保證了整個裝置的平穩(wěn)運行。4經(jīng)驗教訓(1)在UPS系統(tǒng)電源設(shè)計時應考慮周到，避免出現(xiàn)主電源及旁路電源同時帶在同一臺廠高變或啟備變的同一分支，防止出現(xiàn)當啟動大容量設(shè)備時導致主電源和旁路電源電壓同時降低超限，造成uPS輸出中斷事故。(2)由于廠用直流系統(tǒng)電源蓄電池容量大，運行維護工作較好，電源可靠性高，因此uPs系統(tǒng)的直流電源盡量采用廠用直流系統(tǒng)220V電源。(3)對于自帶蓄電池組的uPS系統(tǒng)的蓄電池要定期進行檢查、監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)損壞的電池。利用停機機會定期進行充放電，確保蓄電池容量充足，可靠備用。(4)對于機組雙電源供電的重要控制負荷，如DEH、Dcs、BPS系統(tǒng)等，應調(diào)整優(yōu)化運行方式，避免兩路電源同時取自同一廠用變壓器的同一分支，保證其供電的可靠性。(修改稿收到日期：2010—03—05

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