石油化工產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)境具有高溫高壓、易燃易爆的特點，對生產(chǎn)工藝自動化控制的安全性和可靠性要求******。隨著科學技術地不斷發(fā)展，各種自動化、高準確度、安全性好的電氣儀表在石油化工生產(chǎn)中有著廣泛應用，極大地提高了生產(chǎn)的安全性，進而促進生產(chǎn)效率地提升。但是，隨著各種自動化儀表地應用，需要一個功能完善、運行穩(wěn)定可靠、安全節(jié)能的供電系統(tǒng)來確保一系列儀表的運作安全性。但在實際生產(chǎn)中一些設備系統(tǒng)仍存在供電安全的隱患，如何消除隱患，提高供電系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，是一個值得探討的重要課題。

1.1 石油化工供電類型

在石油化工生產(chǎn)過程中，按照生產(chǎn)工藝的控制功能和類型，主要包括：1）DCS分散測控系統(tǒng)；2）安全監(jiān)測的SIS儀表控制系統(tǒng)；3）生產(chǎn)現(xiàn)場的溫度儀表、壓力器、流量儀器、行程儀器、壓力變送器等；4）生產(chǎn)中的中央操控站、各種輔助性監(jiān)測儀表等；5）電控閥、PLC控制器及其他220V供電壓的儀表設備。

1.2 各測控儀表系統(tǒng)供電的特性

生產(chǎn)中各種測控儀表的系統(tǒng)供電特性均存在差異，包括：

1）DCS分散控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是石油化工生產(chǎn)過程中***為重要的儀表設備控制系統(tǒng)，被稱為系統(tǒng)控制的中樞神經(jīng)。為保證該系統(tǒng)安全、可靠運行，該類型的儀表控制系統(tǒng)在研發(fā)中就考慮其單回路供電的不可靠性，而在這些儀表內(nèi)均設置雙回路不同電源供電。這些儀表設備系統(tǒng)內(nèi)部的冗余電源設置形式，要求在實際運行中須***應用雙回路電源同時供電，在斷電時仍可正常穩(wěn)定運行，極大提高了供電的安全性和穩(wěn)定性。

2）SIS儀表安全監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)和上文的DCS系統(tǒng)是一致的，同樣采用雙回路冗余配置電源，并配備雙電源的調(diào)整設備，以確保供電安全和穩(wěn)定。

3）當供電電源出現(xiàn)暫時性波動時，對生產(chǎn)現(xiàn)場的儀表影響不是很大，比如：溫度表、壓力變送器等。但是，對于參與聯(lián)鎖運轉現(xiàn)場的監(jiān)測儀表變送器來說會造成很大的影響，比如：軸移位、振動等信號會產(chǎn)生較大的波動，進而影響到聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的誤動或者拒動 [1] 。所以，為確保現(xiàn)場相關儀表信號采集的準確性和有效性，通常情況下對相關儀表的電源設置成雙電源并聯(lián)式供電，以確保系統(tǒng)供電的安全穩(wěn)定。

4）PLC控制、控制閥及其他220V AC交流電源供電的儀表系統(tǒng)，在參與安全保護設備時，可采取雙電源冗余配置，提高供電安全性和穩(wěn)定性，以保證儀表的安全運行。其他電氣儀表系統(tǒng)的附屬設備通常采用單回路電源供電。

當前，石油化工的儀表供電系統(tǒng)一般采用220V AC、24V DC兩種電壓級別，其中220V AC交流電源由UPS來供電，再經(jīng)低壓斷路器控制處理后，形成諸多分支回路分別通過AC/DC轉化器或變壓器等設備輸出24V DC和110V AC的電源，向相應儀表提供電力負荷。在石油化工儀表中常見的不安全隱患比如照明、散熱風扇等，石油化工儀表中常見的不安全供電系統(tǒng)構造如圖1。

圖1 石油化工儀表中常見的不安全供電系統(tǒng)構造

Fig.1 Instrument common insecurity in power supply system for

petrochemical construction

從圖1可以看出，該種供電系統(tǒng)，測控儀器和儀表設備系統(tǒng)運行安全性和可靠性得到一定的保障，但是存在安全隱患，主要是：1）對需要經(jīng)過24V DC的直流供電的直流式儀表未按照標準和要求配置冗余電源；2）DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)等需要采取雙回路電源的儀表并未應用雙回路電源供電，而******在分支線路上配置并聯(lián)兩個電源，以對回路進行供電，當出現(xiàn)斷路器開啟、UPS電源發(fā)生故障、非主觀斷電等情況時，電氣儀表會形成閉合式供電線路，進而引起短路；3）當照明、風扇等設備的供電短路時，會導致整個供電系統(tǒng)發(fā)生斷電。所以，為提高石油化工儀表供電系統(tǒng)的安全性和可靠性，須***做好優(yōu)化設計、安裝調(diào)試、維護等方面的工作，采取積極有效的防護措施，消除安全隱患，避免供電事件的發(fā)生，保證石油化工生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定。

3.1 提升總電源的安全性和可靠性

提升整個石油化工儀表供電系統(tǒng)安全性和可靠性的重要基礎就是要有一個安全可靠的總電源。所以，石化企業(yè)應該選擇性能穩(wěn)定、質(zhì)量硬，且在10kVA以上的市電電源，以向生產(chǎn)過程中的各種自動化儀表提供電力支持。另外，還應采用市電供電和UPS的正常、穩(wěn)定供電兩種形式，以實現(xiàn)并行供電，強化整個石油化工電氣儀表供電系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定 [2] 。特別強調(diào)的是，供電系統(tǒng)廠家還應科學有效地核算斷路器容量。

3.2 優(yōu)化雙回路電氣儀表的供電系統(tǒng)

DCS分散控制系統(tǒng)、SIS儀表監(jiān)控系統(tǒng)及PLC系統(tǒng)均為石油化工自動化生產(chǎn)過程中***為核心的系統(tǒng)，對于整個生產(chǎn)系統(tǒng)的安全可靠供電具有很高的要求，所以對這些儀表系統(tǒng)的供電安全性要有足夠的重視。在正常情況下，只需要保證控制站供電電源的正常穩(wěn)定運行，一般不會對生產(chǎn)性儀表產(chǎn)生很大的影響。由于控制站在整個生產(chǎn)測控系統(tǒng)中是***為重要和關鍵的，所以在優(yōu)化和改進過程中，應該對其所有關鍵元器件的供電都采用冗余聯(lián)合容錯控制模式。所以，控制站的冗余電源系統(tǒng)應嚴格設置兩個***立電源，以確保其中任何一路出現(xiàn)故障不能正常運行情況下，另一路可正常供電，如此可確保整個儀表測控系統(tǒng)中諸多重要性儀表的正常穩(wěn)定運行。

3.3 優(yōu)化配置直流供電儀表的冗余電源

在石油化工生產(chǎn)系統(tǒng)中，直流電源主要為24V DC的直流儀表提供電力支持。要確保直流儀表供電系統(tǒng)的安全性，應該采取不同電源供電的兩臺24V DC直流穩(wěn)壓電源進行并聯(lián)式供電，同時還應該在每個直流電源輸出端的正極上增加一個大功率的二極管，以此分開兩個不同電源。兩臺24V DC直流穩(wěn)壓電源，其電源均來自兩個不同的220VAC交流UPS電源，或者市電和UPS電源同時供電，這就實現(xiàn)了良好的冗余電源設置 [3] 。該模式設計和操作都較為簡便，兼顧了經(jīng)濟性、安全性和可靠性。

3.4 優(yōu)化單項220V AC供電儀表的電源配置

在石油化工生產(chǎn)過程中，一些儀器儀表對供電系統(tǒng)的要求不高，即使出現(xiàn)暫時性斷電，也不會對整個化工自動化生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響，比如：壓力表、溫度器等。所以，為了整個供電系統(tǒng)的優(yōu)化，可直接應用220V AC的城市電網(wǎng)來完成供電，以節(jié)約企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)經(jīng)濟效益。不管是從經(jīng)濟方面考慮，還是從技術安全性考慮，此類模式具有很強的可實施性。在供電模式中配置STS后，整個電氣儀表供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性均要比UPS電源要好。另外，在該種模式中，如果UPS電源發(fā)生故障，則STS會在內(nèi)部電路閉鎖控制狀態(tài)下自動切換到市電供電，并經(jīng)市電分開、穩(wěn)壓電路來實現(xiàn)正常供電，這也極大方便了在不斷電確保電氣儀表的供電安全性基礎上，對UPS電源進行檢修。

3.5 優(yōu)化照明、風扇等設備配電

在系統(tǒng)供電回路的設計中，可將照明、風扇等設備采用市電單***供電?？梢员苊獍l(fā)生因此類輔助設備供電回路短路而產(chǎn)生的整個系統(tǒng)運行故障。

隨著石油化工業(yè)的發(fā)展和進步，在石化生產(chǎn)過程中的各種自動化控制化系統(tǒng)還會不斷更新、擴大，形成集中、統(tǒng)一的的電氣儀表測控系統(tǒng)?？傊瑸榱舜_保石油化工生產(chǎn)各種電氣儀表的正常、安全、穩(wěn)定運行，保證石化生產(chǎn)的安全與穩(wěn)定，須***提高和確保電氣儀表供電系統(tǒng)的安全與可靠。在優(yōu)化和改進過程中，應該根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)的實際情況、各種生產(chǎn)設備儀表的供電特性，從供電負荷、安全生產(chǎn)等方面，結合供電技術、經(jīng)濟性，采取科學合理的供電配置模式，確保生產(chǎn)系統(tǒng)中所有電氣儀表的安全性、經(jīng)濟性，***終實現(xiàn)石化生產(chǎn)經(jīng)濟效益和社會效益的***大化。

張霄芳（1984-），女，山東桓臺人，本科，中石化石油工程設計有限公司,中級職稱，主要研究方向：儀表系統(tǒng)。