張玉泉

摘 要：DCS系統(tǒng)對多晶硅廠穩(wěn)定可靠的生產起著非常重要的作用，但有時DCS系統(tǒng)的故障發(fā)生也給多晶硅生產帶來一些問題甚至造成重大損失，比如DCS的失電故障，造成管道設備的局部或全部停車，錯誤的處理還會給設備造成損壞，帶來二次損害，甚至對操作人員帶來傷害，嚴重情況可能對工廠帶來巨大的危害。所以我們根據DCS常見失電故障原因進行了分析，提出了DCS的配電方式和對不間斷供電電源UPS的工作電源、旁路電源、直流電源、均設置失電報警功能等措施。

關鍵詞：多晶硅；DCS；失電

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.213

0 引言

多晶硅廠的反應器及相關管道設備的長期安全穩(wěn)定運行并生產出合格多晶硅的必要條件就是需要一個持續(xù)穩(wěn)定可靠的DCS系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)中最重要也最容易出現問題的有2個方面：接地和電源。由于接地和電源方面對DCS系統(tǒng)能否持續(xù)穩(wěn)定運行有著至關重要的作用。根據設計院的設計和廠家的要求，給DCS供電的電源是由市電先經過UPS穩(wěn)壓送出后到達DCS電源柜，當發(fā)生市電中斷或過度失壓時，UPS能夠在10ms內開始給DCS系統(tǒng)進行持續(xù)供電約為1小時，保證DCS系統(tǒng)能夠正常工作，同時也能對現場的儀表進行供電。可是因為設計和硬件集成時可能存在一些問題，或者UPS設備本身質量問題等，使多晶硅廠在正常生產中因DCS失電故障造成緊急停車，給工廠造成很大損失。

1 DCS失電故障原因

（1）DCS電源柜分路失電。DCS電源柜中的一路出線開關跳開，導致DCS機柜中部分的元件失電，系統(tǒng)部分儀表參數反饋不正常，控制閥FO開啟，FC關閉。比如：反應器冷卻水換熱前52℃的溫度無顯示，換熱旁路閥門關閉，換熱后去反應器的43℃上水溫度無顯示，換熱器出口端閥門打開，導致反應器冷卻水溫度過高而造成反應器全部停爐。經過檢修人員進行檢查并沒有找到短路或者接地的情況發(fā)生，閉合后系統(tǒng)恢復正常運行。

出線開關跳閘的原因一般是線路過載、線路短路或有接地發(fā)生，只要任何一個分支線路接地而分支保護沒有及時動作（例如熔斷器），就可能導致總開關過載跳開，因此需要仔細核查從總節(jié)點到分支節(jié)點的相應接線是否正確，絕緣是否良好。

認真研究DCS系統(tǒng)的電源柜的系統(tǒng)接線圖，發(fā)現DCS廠家設計的總電源是雙路冗余電源，而所有的分支出線電源都是單路，任何分支單電源發(fā)生接地或者短路，分路的空氣開關就會自動跳閘，DCS系統(tǒng)部分就失去控制。

（2）UPS發(fā)生故障國。反應器正常運行過程中，UPS發(fā)生故障，導致DCS系統(tǒng)失電，DCS電源柜全部原件失電，現場所有自動閥處于事故安全狀態(tài)，控制閥FO閥自動打開，控制閥FC自動關閉。一般規(guī)定，UPS切換時間為10 ms，DCS 系統(tǒng)要求小于20 ms。這說明UPS 發(fā)生故障重啟時的輸出切換時間超過了DCS系統(tǒng)要求。分析故障原因，主要是UPS 的本身問題。廠家對UPS系統(tǒng)做了全面檢查測試并更換了控制電路板。完成控制電路板更換和控制軟件的升級之后，對UPS的做了性能驗收測試。通過測試軟件，模擬UPS發(fā)生故障，觀察是否自動旁路；摘除UPS逆變器的熔斷器，使UPS 處在旁路工作狀態(tài)，重啟UPS，利用示波器觀察UPS的輸出波形，觀看有無中斷的現象。

2 DCS失電的應對

由于現代化生產系統(tǒng)的復雜性和自動化程度的不斷提高，導致DCS系統(tǒng)越來與復雜。DCS 系統(tǒng)失電的故障情況也越來越多。為了防止處理不當而導致事故的擴大，需要制定切實可行的DCS 失電的應急處理預案措施，并定期預演和不斷改進完善。

2.1 電源冗余設計

DCS系統(tǒng)應該可靠持續(xù)穩(wěn)定運行，在進行電源容量設計時應保證電源容量，并進行冗余設計，一用一備。在DCS 系統(tǒng)正常工作時，冗余模塊則通過充電以實現備用。如此在DCS 正常電源系統(tǒng)失電情況下，備用電源可繼續(xù)對系統(tǒng)供電，確保DCS 系統(tǒng)不失電，以提高系統(tǒng)的可靠性。

2.2 系統(tǒng)的優(yōu)化

在進行DCS 電源系統(tǒng)設計時，應充分考慮電源系統(tǒng)自動化水平，充分實現供電的質量監(jiān)控和遠程報警，采用適當的措施如欠壓信號報警和保護切換等方式降低故障的發(fā)生率。在選擇UPS 電源設備時，應充分考慮到UPS 輸出的電能應能滿足系統(tǒng)供電電壓要求。多晶硅生產系統(tǒng)連續(xù)運行要求高，停車損失大，因此盡量以雙路UPS 電源配置為主。另外應考慮技術先進的在線式UPS 電源設備。當UPS 的供電電源（包括旁路）失電時，UPS 能夠使用本身自帶的蓄電池為系統(tǒng)繼續(xù)提供一定時間的供電，保證系統(tǒng)的正常工作，從而實現爭取應急處理時間。

2.3 對DCS 電氣部分的管理

應從公司層面重視DCS 系統(tǒng)管理工作，在進行DCS 系統(tǒng)管理時，應制定詳細可行的運維管理制度和細則，落實好點巡檢，從而能夠及時找出系統(tǒng)中存在的安全隱患問題，將故障造成的損壞程度降到最低。此外，要做好對系統(tǒng)的維護工作，對關鍵的設備或部件如UPS 電源系統(tǒng)、繼電保護設備等應定期檢測和維護，對備用電源要定期切換試驗，從根本上降低DCS系統(tǒng)失電發(fā)生率，提高系統(tǒng)的可靠性。最后，制定完善的應急處理預案并定期進行演練，針對系統(tǒng)中出現的不同安全和故障問題，有效應對，并應根據其造成的后果嚴重程度排定處理次序，從而降低故障影響。

3 結語

DCS 失電故障的預防和處理， 關系著整個多晶硅生產裝置的安全可靠運行。雖然DCS系統(tǒng)對多晶硅廠穩(wěn)定可靠的生產起著非常大的作用，但是，一旦系統(tǒng)出現失電故障，很可能造成給我們的工廠導致嚴重的財產或經濟損失。因此，我們必須從管理、技術著手，確實確保DCS的供電的可靠性。一旦發(fā)生失電，我們必須全面排查，認真分析，找到引起故障的根本原因。并在此基礎上，進行技術改進和改造， 消除這些隱患；制定可行的預防措施和應急預案，提前發(fā)現進行預防，一旦發(fā)生能夠正確處理應對，從而更可靠地保障裝置的安全運行。

參考文獻：

[1]王斌，金生祥.DCS失電處理及事故預案[J].華北電力技術，2006（12）.

[2]成志剛.電廠DCS系統(tǒng)存在的問題及解決方案[J].電力安全技術，2008（03）.