直流稳压电源在石化装置中的应用.pdf

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1、822化工自动化及仪表第39卷直流稳压电源在石化装置中的应用宋奇(上海高桥捷派克石化工程建设有限公司，上海200137)摘要对石化装置使用的直流电源工作原理进行介绍，结合直流电源应用及雏护中的问题对电源的维护和维修提出建议，以提高直流电源应用水平，减少事故。关键词石化装王直流稳压电源应用维护雏修中围分类号TH868+．2文献标识码B文章编号1000．3932(2012)06旬822_02直流稳压电源在石油化工仪表控制系统中扮演着重要的角色，除Dcs、sIs及PLc等控制系统自带直流电源模块以外，直流稳压电源为仪表控制系统所有外围

2、设备(如：各类变送器、控制阀、控制室内安全栅、继电器、辅操台上报警灯及蜂鸣器等)提供能源。直流稳压电源能否正常工作直接影响着各类生产装置的运行。1直流稳压电源的种类及工作原理直流稳压电源是把交流电变为直流稳定电压输出的电路，其组成主要包括4个部分：变压(一般由变压器实现降压)、整流、滤波和稳压。目前应用的主要有直流线性稳压电源和直流开关稳压电源两种。稳压电路分为线性稳压电路和开关稳压电路两种类型，作为直流稳压电源的最后一个组成部分，其性能好坏对整个电路的影响很大。从直流稳压电源组成结构上来看，直流线性稳压电源损耗高、大功率电源体

3、积大(由于使用大功率感抗、容抗)、输出电压幅值受限(低于整流电压)、谐波成分少；开关稳压电源效率高、体积小、输出中含有高频谐波成分。以某石化厂为例，共有直流稳压电源346只。其中直流线性电源54只(占15．6％)、直流开关电源292只(占84．4％)。其装置分布情况、额定负荷情况分别见表1、2。表l直流稳压电源装置分布统计只表2直流稳压电源额定负荷统计分析表l可知，直流线性电源大多分布在给排水(污水、循环水)、罐区、小型装置(石蜡精制、石蜡发汗)，尽管有22台线性电源应用于部分大装置，经过进一步分析可知，22台电源中使用15年以

4、上有5台，10—15年间17台，由于投用时间过长，此22台电源已列入隐患整改计划。由表2可知，从电源负载能力来看，开关电源比线性电源优势更加明显：54只线性电源中额定电流10—20A的仅有两只，其余均不超过10A；开关电源中额定电流大于20A有53只，lO一20A间196只，不大于lOA开关电源43只。随着电子制造技术和自控技术的发展，近年来石化装置的集散控制系统、机组控制系统、紧急停车系统和安全仪表系统规模越来越大。除常规仪表以外，电磁阀及继电器等感性负载也越来越多。由此可见，体积大、额定容量小的直流线性稳压电源越来越不适应于

5、石化生产需要；反之，体积小、效率高、带负载能力强的直流开关稳压电源，近年来在石化装置，尤其大型石化装置中得到更为广泛的应用。2直流稳压电源的应用大幅提高单元加工规模是当今石化装置的发展方向，随着大量采用Dcs、sIs和PLc系统，装收稿日期：2012_03．16第6期宋奇．直流稳压电源在石化装置中的应用823置生产控制自动化程度越来越高，事故带来的损失越来越大，直流电源的重要性不言而喻。一般而言，DCS、SIS、PLC系统自带电源模块主要为系统控制模块、通讯模块和信号转换处理模块供电。电源模块故障报警进入系统报警。而直流稳压电源

6、主要为控制系统一次表、安全栅、隔离栅、温度变送器、报警设定器、中间继电器、电磁阀、控制阀及安全仪表二次表等外围设备供电，一旦发生故障影响面大。直流电源配置方式各有不同，造成供电故障的原因通常有以下几种：a．直流电源内部电子元件正常老化，尤其是电解电容的工作性能变差将导致开关电源负载能力不断降低直至设备故障。电解电容主要是用于电源输出平滑、储存能量或者交流电压整流后的滤波，电解电容是影响开关电源寿命的主要因素。电解电容的寿命与温度有指数级的关系。根据Arrhenius的物理定律，温度每升高10℃，电解液的扩散速度加倍，即电解电容的

7、寿命缩短一倍。交流纹波、过高的电压也会引起电解电容失效，电容器在过压状态下容易被击穿，而实际应用中的相偏、浪涌电压和瞬时高电压会加重交流输入超出正常范围的状况。b．由于设备选型不当或负载不断增加等原因，导致电源容量偏小，工况稍有波动则供电发生故障。在设备选型的过程中，电源设备本身容量的选择都会留一定裕量，但是空气开关等附件的容量选择也要注意与稳压电源匹配，负载(如电磁阀)应选择低功耗类型以减小电源的负荷。现场设备不完好也会导致负荷变大，如供电线路绝缘变差、接线盒潮湿等都会增加电源负荷。经过一定的累积，最终导致电源不堪重负发生故障

8、。c．人为因素导致供电故障，对风险认识不足或操作不当导致供电故障。通常发生在仪表系统初次上电、供电系统运行中并入负荷过程。“边生产边调试”时负荷并入系统是极其危险的，除24V(Dc)电源短路外，信号线的扯动等都可能引发事故。应避免“边运行边调试”的施工方案。3直