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艾默生网络能源钢铁制造业整体的解决方案来源:互联网 作者:互联网 发布日期:2008-11-19 评论0条 我来说两句关键词：艾默生网络 能源钢铁制 钢铁制造业与别的行业相比有共性的需求，又有一些特殊需求。PLC & DCS供电 钢铁企业产业升级 大型钢铁集团纷纷新建技术含量高的冷轧、热轧分厂，轧钢厂大都采用进口设备，自动化程度相当高，其中有大量PLC（可编程控制器）或DCS系统，需外配UPS，容量从3kVA到80kVA。 UPS冗余方案选择 在PLC或DCS系统中，为保证系统的可靠性和供电安全性，建议采用1+1并机冗余集中供电方案。这种方案中，两台UPS正常工作时，平均承担系统总负载，各承担50%，其工作可靠性是单机系统的5.5倍。例如一台UPS单机的MTBF（平均无故障时间）为30万小时，则1+1系统中，其MTBF为165万小时，可靠性大大提高。 电池的选择 为保障系统的可靠性，电池的可靠性是关键指标之一。艾默生推荐用户采用UPS+电池的一体化设计方案，选用艾默生UPS专用电池UH系列，可以实现UPS和电池的最佳配合，充分延长电池寿命，保障控制系统不间断电力供应。电池容量计算 通常电池后备时间为每台UPS满载工作30分钟。两台1+1并联UPS系统对于60kVA UPS来讲，电池配置为每台UPS 60只12V 100AH电池。 转炉氧枪系统的供电 炼钢厂转炉应急设备转炉应急提枪电机需要UPS供电。当主供电回路停电时，炼钢转炉中的氧枪需迅速提升，钢水外流，避免钢水固化，造成转炉报废。因此，提枪电机必须配置UPS,以保证停电时正常工作，容量从40kVA到200kVA。 以一台75kW电机为例，假定电机容量功率为75kW，变频器功率为150kW，用于75kW电机，市电为三相380V、50Hz，一路。供电要求在市电停电时，能保证对提枪电机提供可靠的电源。 工作原理是，当市电1正常时，供电路径为市电KM3电机，市电KM1UPS电池充电；当市电1停电时，供电路径为市电KM1UPS变频器电机。 电机启动电流为67倍额定电流，持续时间轻载12分钟，重载5分钟。电机启动瞬间电流最大，然后随着启动时间的增加而逐渐下降到额定值。 在电机前加装变频器，可实现电机软启动功能，将启动电流限制在两倍以下。取启动电流系数为6.5，则75kW电机启动功率为75kW6.5=487.5kW。加装变频器，取启动电流系数为2，则75kW电机启动功率为75kW2=150kW。如果不加变频器，150%额定负载时，可工作1分钟。带75kW电机，UPS所需的有功功率为487.5kW/150%=325kW，UPS标称功率325/0.8=406.25kW，选取400kVA。如果加变频器，UPS标称功率：150/0.8=187.5kVA，选取200kVA UPS。 推荐使用艾默生H12500/A UPS+变频器方案，可大大节省投入，提高系统可靠性。UPS后备时间选取15分钟。 大型风机励磁系统供电 大型高炉风机励磁系统高炉风机负责供氧送风，在炼钢中起到重要作用，一旦中断，将造成巨大损失，严重时会造成整个高炉报废。风机主功率一般为MW极，励磁系统一般独立供电，需配置120kVA到400kVA大功率双机UPS系统。 UPS选择单机或1+1并联冗余系统。 集团公司信息中心 钢铁企业信息中心基于集中管理、协同商务的理念，以管控一体化、三流同步畅通为特征，根据钢铁行业系统的典型需求，建立产品基础数据描述，通过先进的采购、销售、生产、质量、设备、库存和财务管理功能构建核心企业的最佳业务流程，通过信息流协同各生产经营单位和部门的商流、物流和资金流，合理配置企业资源，提高企业的核心竞争能力和市场应变能力，改善企业对客户的服务水平和质量，提高客户对企业的满意度和忠诚度。 信息中心为集团公司的神经中枢，集中大量服务器、磁介质、通讯路由设备、监控设备。信息中心机房机房面积在100500m2左右，标准机架150个。低压配电系统艾默生提供的低压配电系统，按照信息中心机房的需要和用户的要求定制，量体裁衣，充分满足用户和实际设备的需要。 所有开关均采用ABB开关，为信息中心提供高可靠、高品质电力供应；重要开关都带有干结点监控输出，实时监控开关通断状态；无功功率补偿柜采用ABB原装功率因数测量、控制器RVC，准确测量与控制功率因数，提高电能利用率；可选液晶显示单元TEMC，集显示遥测、通讯于一体，广泛应用于中低压电力系统，是构成电力监测系统的首选产品；低压配电系统尺寸通常为600(w)600(d)2000(h)，也可以按照电力室空间特别定制。 UPS系统在信息中心机房中，服务器等数据设备通常总容量400KVA。以负载400KVA为例，推荐使用艾默生Hipulse系列120KVA 12脉冲直接并机冗余方案。为保障信息中心机房的可靠性，电池的可靠性是关键指标之一。艾默生推荐用户采用UPS和电池的一体化设计方案，选用艾默生UPS专用电池UPStar系列，可以实现UPS和电池的最佳配合，充分延长电池寿命，保障信息中心中心电力供应。 通常信息中心机房电池后备时间为每台UPS满载工作30分钟。两台1+1并联UPS系统对于120KVA UPS来讲，电池配置为每台UPS 96只12V80AH电池。 空气调节系统在一个信息中心机房中，数据设备室通常的面积小于200平米，在数据设备、机房的建筑热量没有确定下来之前，可以按照电子计算机机房通用的估计方法进行机房空调制冷量的预估：500W600W/m2，部分高容量机房达到800W/m2。 例如数据室的面积为200m2，则所需的制冷量约为100kW。选用两台单机制冷量为58.4kW的CM+60空调，总制冷量为116.8kW，满足要求。为保证设备的工作可靠性，增加一台冗余机组，共3台。当机房设备、维护结构确定后，对设备的发热量、维护面积的热量核算，调整空调的配置。 电力室中主要的发热量来自UPS、电源等设备，其热容量较低，可以选择两台单机制冷量为19.1kW的CM+20空调1+1冗余布置。 动力及环境监控系统被监控设备主要包括动力设备、空调设备和机房环境。被监控的设备类别主要有：低压设备，进线交流电压、电流、功率频率计量功率因数，输出交流电压、电流，低压配电屏上4个状态信号（根据现场需求确定）；经改造成智能油机发电机组，作为智能设备接入；智能空调设备（两种）设备，作为智能设备接入；智能UPS设备两台，作为智能设备接入。石化工业电源系统技术改造方案探讨来源：录入时间：07-05-30 02:16:34English version1 前言 随着石油化工工业的迅速发展，装置规模越来越大型化、连续化，加之化工过程具有易燃、易爆、高温、高压、有毒、有害、有腐蚀等特点，生产过程中稍有失误将会酿成灾难性事故，造成生产、设备、人员等多方面不可挽回的重大损失，所以各企业对生产装置安全稳定运行视为头等大事。为此，许多大中型化工装置使用DCS进行过程控制，使用ESD/PLC进行装置的安全保护控制，系统的安全可靠性大大提高。生产控制与联锁系统的可靠性，人们注意到DCS、ESD设备的可靠性设置冗余配置、三重化设置等，使DCS、PLC的平均无故障工作时间MTBF=1.25Mh以上。但我们必须清醒地认识到，要保证仪表控制系统可靠地运行，在重视DCS、PLC自身设置可靠性的同时，必须重视它们的动力源电源系统的可靠性设计。然而，仪表电源系统的设计目前尚未统一标准，有关规范中规定的UPS的平均无故障工作时间不小于55Kh，要比DCS的平均无故障工作时间大于1.25Mh低两个数量级，所以在近几年各大石化公司生产装置发生的事故中，因仪表供电系统故障导致的装置停车事故占有一定比例。因此，有的集团公司在安全检查会上专门提出：必须重视仪表电源的设计、施工和维护。下面结合仪表电源系统故障实例，针对改造方案的设计、维护中应注意的问题进行分析，并与同行们共同探讨这一瓶颈问题的解决方法。 2 电源系统典型故障实例 根据调查了解，电源故障源多数出于单个UPS供电、蓄电池组个别电池内阻增大、短路、一点接地等，人们对这些器件往往容易忽视，进而使故障发生，酿成大祸。下面以实例说明。 例一 某集团公司乙烯裂解装置，因高压电源故障而造成生产供电中断，本应由UPS自动转入备用电池向仪表控制与联锁系统正常供电，保证控制与联锁停车。但是，因后备电池组中个别电池内阻增大，UPS逆变转换失败，致使DCS、联锁ESD全部断电失控，造成生产装置事故的扩大。然而该电池组几个月前才被国外UPS厂家专项检查确定为合格电池组。 例二 某现场电磁阀密封不严，进雨水接地短路，仪表供电分支空气开关拒动，致使UPS输出空气开关过流跳开，造成两套正常生产装置的控制与联锁系统断电而跳车。因该装置的控制与联锁系统为断电跳车式设计，没有使事故进一步扩大，但遭受经济损失很大。 例三 另石化集团使用的热备式仪表供电方案，而输出电源只有一种，UPS1、UPS2的输出电源都得通过静态开关1，产生故障的原因是由于UPS1内部风扇故障，导致静态开关1温度上升引发输出电压波动，此时静态开关1上面的一组处于一个从好到坏的中间状态，时间长达8s的波动之后，静态开关1下面的一组才导通切换到UPS2供电，所以造成DCS和PLC系统8s时间的失电。对于DCS来说，供电间断时间不得大于20ms，而控制联锁的PLC供电间断时间不得大于11ms。供电故障间断时间8s，造成所有US操作站黑屏，操作处于失控状态，联锁系统电磁阀动作，造成全装置停车。 据反映，还有的生产装置因UPS输出总母线长期过热相间绝缘下降，致使UPS输出空气开关过流跳阐断电造成装置断电跳车。还有24VDC供电网络出现一点接地故障，为生产装置安全运行埋下了重大隐患等等。仪表电源故障的发生，严重威协大型化工装置安全运行，已引起人们的关注，纷纷投入财力人力对供电电源实施技术改造。 3 电源系统技术改造方案探讨 由于仪表电源系统设计当前缺乏统一标准，国内大型石化企业都参考国内外比较成熟的技术设计方案，结合企业实际，改造仪表电源系统，有许多成功的经验，从而保证了安全生产。 3.1 设计原则 为保证电源系统在任何情况下都万无一失，必须遵照系统安全运行的法则实行保守设计。特大型石油化工装置中，仪表电源应实行双UPS配置，并各自配置蓄电池，工作时间宜分别为1530min；电源额定容量按照仪表实际耗电量总和的2倍计算，并且应环行向负载母线供电；与电源系统配套的辅助设备、材料，如空气开关、熔断器、导线等，在选型时应采用优质产品，其容量必须按仪表实际耗电量总和的23倍考虑，以满足仪表回路、电磁阀、行程开关等现场个体仪表出现短路、接地等准故障时造成的电流冲击承载力；要设计电源系统故障预报系统，利用报警系统将电源系统出现的接地、过流等准故障及时检出、及时将其消除，防止故障扩大；针对当前仪表电源由电气、仪表两个专业共同设计管理的现实，仪表专业要深入介入控制与联锁电源系统的设计，防止专业分工间出现的薄弱环节。 3.2 仪表电源改造实例 某大型氨厂，在经历了几次仪表电源故障之后，认真剖析了每次故障发生的原因，参照多套引进装置的仪表供电系统的设置，取各家设计之长，对仪表电源系统进行了改造，技术方案，该电源系统有如下特点： (1) 正常时由两路380V交流电源向母线供电，一旦两路380V电源电压均跌落，事故柴油发电机自动启动，30s后取代外供交流电源向母线正常供电。 (2) 变单台UPS为双台UPS并联运行。采用意大利生产的波动CPS-3系列双机并联，功率均分别为30KVA的UPS，向控制与联锁系统提供220VAD电源。正常时由两台UPS分别供电，当任何一台UPS出现故障时，另一台UPS自动承担全部负荷，仍为一个完整的供电系统。 (3) 在仪表侧设置总电流表和分电流表，分别设置报警装置，监测总负载和分负载局部发生的过流、短路等准故障，以便及时发现并处理准故障点，防止酿成大祸。 (4) 电缆、空气开关、熔断器等附件按照保守设计的原则选型施工。 (5) 制定系统维护规章，蓄电池坚持一月一次带电检查，及时查出并换掉坏的电池。坚持每 次的巡检记录，便于及时发现UPS的珠丝马迹并及时处理，保障UPS安全运行。改进后的电源系统已在现场运行了5年。 3.3 联锁供电系统的改进 某大型乙烯装置，联锁控制的电源系统是采用经过AC/DC转换器的24VDC电源，该电源系统存在如下问题： (1) 单路UPS供电，由于母线、UPS、电缆、主开关任一设备故障，都将造成系统失电。 (2) AC/DC转换器故障也造成系统失电。 结合单位实际，采用了意大利ELCON公司生产的1500系列双路独立供电的AC/DC电源作为改造的关键设备，改进后的供电方