綜合自動化在當(dāng)前電解鋁行業(yè)整流系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問題及建議

摘要：當(dāng)前隨著電解鋁行業(yè)生產(chǎn)的迅速擴(kuò)張，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息通信技術(shù)、自動化控制技術(shù)也在國內(nèi)電解鋁行業(yè)中被廣泛采用，各類新技術(shù)的應(yīng)用，使行業(yè)自動化程度不斷提高，也進(jìn)一步保證了整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠性。但在近年來鋁行業(yè)屢次出現(xiàn)的事故中，暴露出綜合自動化系統(tǒng)中存在一定的問題，文章就此提出了建議。

關(guān)鍵詞：綜合自動化；電解鋁行業(yè)；整流系統(tǒng)；電磁干擾

中圖分類號：TP271

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-2374(2009)17-0085-02

隨著國內(nèi)電解業(yè)工業(yè)的迅速發(fā)展，特別是近年新建項(xiàng)目的產(chǎn)能、規(guī)模迅速擴(kuò)大，供電電壓等級不斷提高，供電電流快速提升，大型預(yù)焙槽很快由100KA發(fā)展到400KA，這就要求整流供電系統(tǒng)采用質(zhì)量可靠、技術(shù)先進(jìn)、維護(hù)量少的綜合自動化系統(tǒng)以保證電解系列生產(chǎn)的安全可靠。

一、應(yīng)用

(一)系統(tǒng)簡介

整流所綜合自動化系統(tǒng)是應(yīng)用自動化控制技術(shù)，微機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)采用單元模塊化結(jié)構(gòu)，以智能繼電保護(hù)裝置和監(jiān)控裝置為核心，以分散安裝和集中組屏方式集數(shù)據(jù)采集、測量、監(jiān)控、保護(hù)、運(yùn)行操作、信息遠(yuǎn)傳、管理為一體的特殊計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

綜合自動化系統(tǒng)包括微機(jī)保護(hù)，微機(jī)測控及遠(yuǎn)動等功能，即所謂的“四遙”(遙測、遙信、遙控、遙調(diào))實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、處理，安全監(jiān)視，微機(jī)保護(hù)，開關(guān)操作及自診斷功能。該系統(tǒng)的應(yīng)用提高了變電所自動化控制程度，降低了人工勞動強(qiáng)度，促進(jìn)了管理水平的提高，保證了供電系統(tǒng)的安全，減少了人為事故造成的傷亡。

(二)應(yīng)用方案

綜合自動化系統(tǒng)分為分散式和網(wǎng)絡(luò)型兩種結(jié)構(gòu)。所謂分散式是以高壓變電站和整流所的電氣間隔為對象應(yīng)用的微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)型是指在分散綜合自動化基礎(chǔ)上，在間隔層和過程層采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信模式和技術(shù)把過程層的智能設(shè)備作為構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的一組基本節(jié)點(diǎn)的分散式綜合自動化系統(tǒng)。目前，國內(nèi)電解鋁行業(yè)使用的綜合自動化系統(tǒng)大多采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。下圖是陜西銅川鋁業(yè)110KV鋁業(yè)變綜合自動化系統(tǒng)圖：

該系統(tǒng)為雙機(jī)雙網(wǎng)分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，兩臺監(jiān)控機(jī)無主從之分，完全對等，一臺故障，不影響另一臺運(yùn)行，間隔層按(D25+SEL)單元化配置，測控、保護(hù)單元以兩路獨(dú)立通道接入主站層，通訊介質(zhì)采用光纖。整流系統(tǒng)采用AB公司的PLC組成獨(dú)立DH+網(wǎng)后分別接入2臺監(jiān)控主機(jī)，完成整流系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能。另配置一臺工程師站，完全具備當(dāng)?shù)乇O(jiān)控主站的所有功能。當(dāng)?shù)乇O(jiān)控軟件采用深圳華利特的Farad200L系統(tǒng)。

二、存在的問題

(一)綜合自動化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)不完善

目前行業(yè)內(nèi)的綜合自動化系統(tǒng)雖然基本采用分散式雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，監(jiān)控、保護(hù)相對獨(dú)立，但大多最終只是表面上實(shí)現(xiàn)了雙機(jī)，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上并未實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)，主要原因是所選的部分現(xiàn)場設(shè)備不具備雙通訊接口，以至于整個(gè)系統(tǒng)單網(wǎng)運(yùn)行。如我公司鋁業(yè)變監(jiān)控主站和珠海優(yōu)特的五防主機(jī)通過RS485接口相連，而五防主機(jī)只有一個(gè)RS485通訊口連線，當(dāng)與五防主機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊的該監(jiān)控機(jī)故障即造成模擬屏上數(shù)據(jù)信息全部丟失，表計(jì)歸零，設(shè)備狀態(tài)顯示紊亂，使正常的操作無法進(jìn)行。

(二)現(xiàn)場電磁干擾及多種通訊規(guī)約的兼容性差造成誤傳、漏傳信號和通訊故障

我公司的綜合自動化系統(tǒng)就因?yàn)樵O(shè)備選型問題采用了多種通訊規(guī)約，運(yùn)行中曾數(shù)次出現(xiàn)不明原因的通訊故障，均需邀請幾個(gè)廠家同時(shí)到現(xiàn)場處理；還有運(yùn)行人員曾經(jīng)在5臺整流機(jī)組有載開關(guān)的“總升／總降”操作中出現(xiàn)的其中一臺機(jī)組拒動現(xiàn)象，10KV總配使用的Fcau－01通訊處理器時(shí)常出現(xiàn)的死機(jī)現(xiàn)象、監(jiān)控主機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)大量誤報(bào)信號甚至死機(jī)現(xiàn)象大多均是干擾所致，嚴(yán)重影響運(yùn)行人員對設(shè)備運(yùn)行的準(zhǔn)確判斷，影響系統(tǒng)運(yùn)行安全。

(三)報(bào)文信息過多，影響運(yùn)行人員分析

綜合自動化系統(tǒng)為了充分上傳信息，以至于將報(bào)警信號、保護(hù)信號、一般事件信號、測控信息及事件記錄全部采集處理后傳遞至后臺監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行處理、保存，因而造成主機(jī)運(yùn)行中數(shù)據(jù)處理量過大而出現(xiàn)死機(jī)，而且運(yùn)行中一旦發(fā)生事故，所有信號均瞬間全部上傳，其中包括報(bào)警信號、跳閘信號及誤報(bào)信號等，致使事故處理人員很難在成百上千條信息中準(zhǔn)確尋找真正的事故原因，以至延誤時(shí)間，擴(kuò)大事故。

(四)生產(chǎn)廠家的問題

目前在變電站自動化系統(tǒng)選型當(dāng)中存在著如所選系統(tǒng)功能不夠全面，產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)，系統(tǒng)性能指標(biāo)達(dá)不到要求，監(jiān)控軟件不穩(wěn)定等情況，主要是由于國內(nèi)綜合自動化系統(tǒng)尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，加之廠家又過分重視經(jīng)濟(jì)利益，用戶過分追求技術(shù)含量，不重視產(chǎn)品的性能及實(shí)用性，因而出現(xiàn)一批技術(shù)含量雖較高，但產(chǎn)品質(zhì)量并不過關(guān)，甚至結(jié)構(gòu)、可靠性很差的所謂高技術(shù)產(chǎn)品仍能不斷使用，造成廠家改進(jìn)的積極性也就不高，甚至有些產(chǎn)品生產(chǎn)過程中缺乏起碼的質(zhì)量保證措施，有些外購件的生產(chǎn)更是缺乏管理，只有技術(shù)鑒定，沒有產(chǎn)品鑒定，因而導(dǎo)致部分投產(chǎn)的變電站在運(yùn)行中問題百出。

(五)缺乏技術(shù)保障能力

當(dāng)前情況是綜合自動化系統(tǒng)投運(yùn)后，專業(yè)技術(shù)人員和值班人員素質(zhì)沒有及時(shí)提高，駕馭新設(shè)備的技術(shù)沒有更新，大部分還停留在原來的水平，不能滿足新設(shè)備、新技術(shù)要求，基本停留在簡單操作、抄表、巡視等工作，對綜合設(shè)備的通訊故障多數(shù)依靠廠家。

三、建議

1、首先做到從通訊硬件上提高系統(tǒng)的抗干擾能力。設(shè)計(jì)中充分考慮鋁電解生產(chǎn)的強(qiáng)磁強(qiáng)電環(huán)境，鑒于其環(huán)境條件差通訊介質(zhì)盡量采用光纖通訊(不論距離遠(yuǎn)近)，若是DH+現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)，調(diào)試中在屏蔽雙絞線的首尾兩端各并接100Ω電阻以提高抗干擾性。

2、利用合理化的接地和屏蔽防止干擾。除了作好電源中性點(diǎn)的工作地、防雷保護(hù)地外還應(yīng)作好安全保護(hù)地及屏蔽地，特別是綜合自動化控制系統(tǒng)中必須遵守“一點(diǎn)地”的原則，以排除接地環(huán)路及電位差形成的干擾。另外，嚴(yán)禁弱電與強(qiáng)電接地網(wǎng)混合使用。

3、訂購設(shè)備時(shí)盡量選擇同一公司的綜保和監(jiān)控設(shè)備并選擇雙通訊接口，以求真正實(shí)現(xiàn)通訊規(guī)約的統(tǒng)一及雙機(jī)雙網(wǎng)，充分保證兼容性及安全性。

4、在安裝調(diào)試中盡量將各種信號分類處理。同類信號合并上傳，不同類用聲響、顏色區(qū)別或?qū)ΡＷo(hù)跳閘信號加裝光字牌，以利于值班人員確認(rèn)，縮短事故處理時(shí)間。

5、加強(qiáng)職工崗位培訓(xùn)，與院校、廠家聯(lián)合培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人員，引進(jìn)專業(yè)技術(shù)人才，建立一支高素質(zhì)專業(yè)隊(duì)伍。學(xué)習(xí)和掌握新知識、新技術(shù)，來操作、駕馭和維護(hù)新設(shè)備、新系統(tǒng)，提高技術(shù)保障能力。

四、結(jié)語

鑒于鋁冶煉中供電系統(tǒng)屬于一級負(fù)荷，系統(tǒng)一旦投入運(yùn)行后的不間斷性，使后期技術(shù)改造十分困難。筆者是經(jīng)過考察多家兄弟單位，查閱有關(guān)資料，與設(shè)備廠家多次交流溝通后結(jié)合多年工作實(shí)踐，不斷摸索得出的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，以便新建電解鋁能夠從初期設(shè)計(jì)、設(shè)備采購、安裝調(diào)試、驗(yàn)收投運(yùn)環(huán)節(jié)全面考慮、組織措施，使電解鋁行業(yè)綜合自動化系統(tǒng)逐步完善。

作者簡介：范建虎(1973-)，男，陜西銅川人，陜西銅川鋁業(yè)有限公司240KA系列動力車間副主任，電氣工程師，研究方向：電氣工程。