石油化工电气仪表安全供电系统探讨

    石油化工由于其生产过程存在高温高压、易燃易爆等危险元素，要求其生产自动化系统具有较高的可靠性和安全性。为保障石油化工企业的安全生产，需要提高其电气仪表的供电安全，不仅提高系统设备的电源可靠性，还要合理配置仪表供电系统，降低控制系统和仪表的供电风险。

    随着现代科技的发展，现代科学技术如计算机、控制技术、传感技术等在石油化工行业得到广泛应用，现代先进、精密测控仪器的精确度、可靠性较高，对石油化工生产中的温度、压力等测量精准度高，极大地提高了石油化工生产的安全性，促进石油化工产品有效生产。石油化工生产中应用的各种精密电气仪表的供电都属于一级负荷，为保证石油化工电气仪表安全正常运行，需要提高其供电系统的安全性，下文主要从电气仪表等设备的电源安全性探讨了提高电气仪表供电系统安全性的方法。

    1 电气仪表供电系统的电源

    1.1 仪器仪表设备及供电系统

    石油化工生产中使用的精密仪器仪表设备主要有温度仪、压力表、流量仪、行程仪、分析测量仪、操控执行元件、压力变送器等，另外还有集控操作站、工程师站、各类辅助测控仪器，对于整个自动化生产系统一般采用DCS分散测控系统和SIS仪表测控系统。对电气仪表的供电设施主要有PLC控制器、电控阀、220VAC交流电源等。电气仪表系统的其他附属电气设备主要包括控制系统的机柜、分析仪机柜内的照明设备、散热风扇、加热器等设备。

    1.2 主要仪器仪表的供电要求

    DCS分散控制系统是整个自动化生产系统的核心，DCS的运行安全直接关系到自动化生产系统的正常运转。DCS相关装置在生产时一般采用双回路电源供电，相对单回路供电具有较高的安全性。

    SIS仪表测控系统如同DCS系统，也采用双回路冗余配置的电源，并配有双电源调整器，在使用过程中只要保证一回路供电安全即可正常运行。

    当电源出现短时间的波动时，对现场仪表如温度仪、压力变送器等影响不大，但是参与联锁现场仪表变送信号，如轴振动、轴移位等信号会受到较大的影响，信号的偏差可能造成一系列的误动，如联锁动作机组停止、阀门误动等。为保证仪器接收信号的可靠性，一般对仪表的电源选择双电源并联供电，即使用两个回路的220VAC电源对两台24V直流电源供电，确保供电安全。

    外围设备一般采用单回路电源供电，其偶尔瞬间断电不会影响到系统的正常运转，但是过于频繁的断电或启动会影响设备的使用寿命，对系统的正常运行也有一定的

    影响。

    PLC、电控阀、使用220VAC交流电源的供电仪表系统等参与安全保护的设备需要采用双电源冗余配置，提高供电安全，保护仪器仪表安全。

    电气仪表系统的附属设备一般采用单路电源供电，当供电出现短时间的故障时不影响电气仪表系统的正常运行，通常直接连接市电。但为保证电气仪表系统的正常运行也需要对这些设备的供电故障及时进行排除。

    2 仪表供电安全性隐患

    石油化工企业的仪表供电电源一般是将电网220VAC转换为24V、110V、220V三个等级的电压，通过AC/DC转换器转换为24VDC，对直流仪表进行供电，通过变压器转换为110VAC，对相应仪表进行供电，采用UPS(不间断电源)220VAC对需使用各种双回路冗余配置电源仪表进行供电，并使用低压短(断)路器对线路进行控制。常见的石油化工电气仪表供电安全隐患主要表现在：第一，对需要经过24VDC直流供电的直流仪表没有按照要求采用冗余配置模式;第二，DCS、PLC系统等需要采用双回路电源的仪表未采用双回路供电，而在分子线路上并联两个电源对回路进行供电，当断路器断开、UPS电源故障、外部电网中断等事故发生时，电气仪表形成封闭的供电线路，造成短路。提高石油化工电气仪表的安全、正常运行，需要提高电气仪表供电系统的安全性、可靠性。

    3 提高电气仪表供电系统安全性分析

    3.1 总电源

    在连接市电对石油化工企业自动化生产系统进行供电时，选择大于10kVA的供电电源，并采用两个UPS电源或者UPS电源与市电供电并行的供电方式，在整体上确保系统的供电安全。

    3.2 双回路供电仪表系统

    DCS分散控制系统、SIS仪表测控系统、PLC系统等是石油化工自动化生产系统的核心，这些测控仪表系统的供电安全十分重要，因此对这些测控仪表系统的相关设备在生产时需要确保其生产质量，并在供电中采用冗余+容错控制方式，设置两个独立的电源，其中一个为主电源，另外一个为冗余电源，当其中一个电源出现故障停止供电时，系统仍然能够正常运行，提高关键元件供电的可靠性。

    3.3 直流供电仪表系统

    石油化工企业的24VDC直流仪表的供电需要采用AC/DC转换装置，将市电220VAC电流转换为24VDC电流。采用两台24VDC直流稳压电源，进行并联供电，在每个电源输出正极端连接一个大功率解耦二极管，对两个电源进行隔离，形成直流电气仪表的供电冗余配置，这种冗余配置方案不仅简单、成本低廉，还有效提高了直流电气仪表供电的安全性。

    3.4 单路220VAC供电仪表系统

    在石油化工自动化生产系统中，对生产中的压力表、流量仪、位移仪、在线分析仪、小型独立PLC控制系统等的供电要求相对较低，这些系统仪器短时间的断电对石化产品的生产影响不大。因此为节省成本，降低线路的复杂性，对这些设备系统直接采用市电单路电源供电，单路220AC供电能够满足这些电气仪表的供电需求，从技术层面和经济层面都较为合理。

    单路220VAC供电仪表虽然可以在短时间内允许断电，但在发生断电事故后需要及时进行抢修，长时间的断电会影响仪表对相关数据的测量和控制，影响化工产品的正常生产。在供电系统中安置一个静态转换开关，即当UPS不间断电源出现故障后，内部电路闭锁控制静态转换开关将电源切换为市电，市电对石化企业电气仪表系统进行隔离供电，一方面保证电气仪表系统的供电安全，另一方面为对UPS电源进行抢修提供了便利。

    4 结语

    随着石油化工的发展，石油化工生产的控制系统规模不断增大、集中，形成包含众多的测控电子仪器的控制系统。为保证石油化工企业生产中电气仪表发挥对生产参数的测量和控制作用，保证石化产品的安全生产，需要提高电气仪表的供电系统安全性。确保电气仪表供电系统的安全一方面要提高控制系统设备电源的可靠性，另一方面在设计、安装、使用中合理进行供电系统的设计和实施，提高供电系统的可靠性和安全性。

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