进口加热器SCR功率控制柜的故障分析与处理
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摘 要：本文针对一款国际流行电加热设备的功率控制系统进行了典型故障分析，通过相应的解决方案，有效提高了功率控制系统的运行及维护水平。
关键词：SCR功率控制；PID运算；典型故障分析；解决方案
本文中的电加热设备产自美国一家大型电热及温控生产厂家，该公司产品范围几乎覆盖了全球整个工业电热的应用领域，其SCR控制柜将温度控制、过热控制、客户输入和SCR功率控制整合为统一的功率控制系统，被加热的介质温度通过温度传感器输入到调节仪表、DCS或 PLC，经过PID运算或特点温度算法后，输出控制信号（模拟量或总线信号）到电源调功器作为设定值进行调节，SCR调功器根据设定值进行加热功率的调节，从而实现精确的温度调节控制。
1 典型故障分析及解决方案
1.1 故障现象一：加热器启动时控制电源开关短路跳闸
故障原因：DCS启停信号为有源信号时，会导致该信号与控制柜二次电源冲突，加热器启动后两种电源接通状态下出现短路电流导致开关跳闸。
解决方案：启停信号改为无源开关（干接点信号）或在控制柜内增加一个中间继电器，把来自仪表DCS系统的有源信号接至继电器线圈，DCS发出启动命令后，继电器线圈得电吸合，取其常开触点接至加热器启停输入端子用于控制加热器启停。
1.2 故障现象二 ：停机状态可控硅仍有输出信号，可控硅控制板的输出指示灯闪烁，同时伴随可控硅故障报警
故障原因：DCS模拟量分配板故障；停机状态下DCS信号没有复位
解决方案：检查4-20mA分配板各通道的输出电流，在DCS模拟量信号复位的情况下分配板的某一线路仍有输出信号，既可判断模拟量分配板故障并予以更换；可控硅控制板在检测一次输入端没有电压及输出端开路的情况下，如果收到模拟量给定信号，就会误判为电源或可控硅一次故障进而报警，需把DCS模拟量信号复位。
1.3 故障现象三 ：运行状态下单路可控硅故障报警
故障原因：故障线路开路或可控硅短路
解决方案：首先通过柜面报警指示确认哪组可控硅故障，再经过可控硅短路监控板的指示灯确认哪一相可控硅报警，确认后停机对本线路进行通断检测包括保险丝组、接触器等元件，并对可控硅进行检测。
1.4 故障现象四：调功柜内GFI（零序电流保护器）故障报警并连锁停机
故障原因：加热管束内绝缘过低；GFI零序保护装置设定数值偏小导致误动作
解决方案：连锁停机后检测加热器相间阻值及对地绝缘，如发现故障线路，则需要至现场更换备用加热束；如测量后均无问题，则应适当调大GFI保护电流的定值（运行中调节会导致连锁停机），GFI装置动作之前一般会伴随报警指示灯闪烁及本体内继电器异响，如发现此类问题，应及时联系工艺停机进行检测，检测加热器无问题后则调大保护定值就会避免停机事故的发生，此外GFI漏电保护装置检测到漏电电流进而动作保护时，因加热器连锁停机后此故障会消失无法保持，建议将GFI元器上的X1，X2端子短接，取GFI装置的备用常开触点配制为自保持回路控制原报警信号灯，这样在机组停机后能够第一时间判断出故障类别。
1.5 故障现象五：加热器運行过程中DSC温度调节出现异常波动
故障原因：可控硅调节板（调功板）故障
解决方案：加热器运行过程中出现温度的控制波动或DCS给定量变化，需检查功率调节柜内的可控硅调节板，其调节板上的输出指示灯代表着给定量的多少，输出越高，指示灯闪烁频率越小，直至常亮代表满负荷输出，多路加热器的模拟量信号由分配板统一给定，所以其输出指示灯的闪烁程度是一致的，通过对比指示灯的闪烁程度可直观判断出故障调功板，确定故障调功板后需停机更换，调功板故障一般会出现全开度输出或低开度输出的故障现象，极易影响工艺的温度调节。
1.6 故障现象六：工艺温度快速下降，加热器运行指示正常且无报警信号，加热器无输出电流，可控硅控制板指示灯不亮，更换主板后送电会导致主板保险丝熔断
故障原因：可控硅散热风扇短路
解决方案：在发现上述故障现象时应首先检查主板保险丝是否熔断，确认后检测可控硅散热风扇，对短路风扇予以更换。
2 加热器使用经验分享
①新投用或长期停用的加热器需进行绝缘测量和烘机试验，美国厂商规定加热器烘机试验应为半功率状态（即可控硅输出低于50%），输出信号不宜过高给定，每次上调应在5%以内，每30分钟降低15%负荷，如此往复使加热束中产生温差把湿气充分蒸出；②加热器投用后满负荷运行才能达到工艺指标的，应及时检查现场工况，工艺管线阀组需严格保温，此工作应在试机之前完成，现场完善的保温措施是加热器满足工艺要求与节能的重要因素。③因工艺授权和设备匹配等因素，设计中难免存在诸多问题，为电加热器的实际安装和运行带来不便。例1：我公司在加热器一次接线过程中，发现四组加热管束的出厂安装顺序错位，介质进口至出口的加热管束功率应为递增设计，实际有两组管束装反，这样会扰乱介质的受热状态，极易影响工艺指标。例2：设计中SCR功率调节柜的故障信号没有传送给DCS中控，工艺人员无法掌握加热器调功柜的状态，当加热器单路可控硅故障后DCS系统会自动提高输出，加热器负荷增大且极其造成超温，中控系统与调功系统异地安装时应设计有状态反馈信号。
参考文献：
[1]王兆安，刘进军.电力电子技术.[M].北京：机械工业出版社，2018.
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