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摘 要电解制氢设备是氢冷发电机必须的辅助设备，其发生掉电流的现象在多个厂发生，通过分析发现是由于控制板锁相环电路发生参数漂移产生的，更换控制板或采用三相同步脉冲变压器是解决办法之一。
关键词掉电流；脉冲；锁相环
中图分类号TM文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)021-0170-01
电解制氢设备是氢冷电厂必须的设备，其发生故障将直接影响发电机的正常运行，可能导致发电机减负荷或停机。
1电解整流制氢电气原理
以中国船舶重工集团公司七一八研究所制氢设备为例，一次回路如图1。
图1
380伏交流电经过隔离降压变，变为约50伏交流电，再经过三相可控整流，输出直流，供给电解槽制氢。
二次脉冲控制回路如图2。
图2
由~18V电源取得同步信号，经过一级有源带通滤波器和一级有源二阶低通滤波器，得到中点抬高为7.5V的同步正弦波信号，经过方波变换形成锯齿波，分别调节相移（约60度）。
由主电路分压电阻和直流互感器分别取得与电压和电流成正比的反馈信号，其中电流反馈信号分为二路，一路作为反馈信号，另一路作为过电流保护信号。在稳压或稳流运行时，电压或电流反馈信号分别与给定信号一同送入PI调节器进行PI运算，调节器出来的直流信号与锯齿波进行比较，得到移相脉冲。该脉冲作为锁相环六倍频器的同步信号。锁相环六倍频器产生六路相距60度的等距触发脉冲，再经微分电路和二极管电路产生双窄脉冲，由三个556电路及三级管放大后，驱动脉冲变压器，脉冲变压器的次级输出脉冲触发可控硅。
电路设计有过电流和缺冷却水保护，通过调整电流继电器使过电流保护值为额定工作电流的1.2倍左右，缺冷却水信号由电接点压力表提供。
2制氢设备投运后产生的问题
国华锦能公司2台制氢设备于2006年10月投运，之后截至2009年4月运行正常。但从2009年4月发生了一下事件：
1）2009年4月28日。19:45#2制氢设备电解槽电流、电压波动较大，手动停止＃2制氢设备运行。检查未发现明显异常，再次启动后正常。随后联系厂家技术人员于2009年5月21日到厂，对有关参数进行了调整，告观察运行。
2）2009年11月22日。5：50 #2制氢设备运行中电流降为620A（设定值820A），并波动大，停运#2制氢设备。检查未发现异常原因，再次启动后正常。
3）2010年1月25日。20：00#2制氢设备运行中发现电流从800A降至680A，电流波动较大而且有继续下降的趋势。21：30继续下降，22：33降至最低556A后开始回升，23：16恢复至810A正常范围内。
2010年2月3日，联系厂家于技术员告：该问题在其他厂也出现，采取的解决办法如下：在触发控制板上c27或c28处并联一个电容（非电解电容），容量大约1微法——2微法，然后反时针调整电位器w7几圈，就可解决问题。原电容器为155（1.5微法）。2010年2月8日17：45，加2微法电容完毕，反时针调整电位器w72圈，启动制氢装置，正常，电流稳定。
4）2010年2月9日。23：00#2制氢设备电流由820A稳定降至570A，23：40电流恢复至810A，反时针调整电位器w72圈，继续观察。
5）2010年2月11日。22：00 #2制氢设备电流波动大（电流波动780-856A，电压波动57.9-58.6V之间），经检查未见异常，反时针调整电位器w74圈，观察运行。
6）2010年2月12日。6：54 #2制氢设备运行中电流波动大（电流在波动777-859A之间波动，电压在波动58.3-60V之间波动）。处理：询问厂家，交代顺时针调整电位器w7圈，观察。经过正反调整，电流依旧波动，无效。
7）2010年3月2日。6:17——7:09， #2制氢设备电流开始有下降趋势，06：54电流最小降至670A，后基本稳定在670A-700A之间，9：00电流恢复至820安。
2010年3月6日，按照厂家说明书，将w6上限电位器反时针调整4圈，继续观察。变化不大。
8）2010年3月5日。13：25#2制氢设备运行时电流波动异常，经检查设备正常，观察运行，
9）2010年03月17日。10：00，将#2制氢设备整流装置控制板更换，启动#2制氢设备，检查电流平稳。截至2010年9月，#2制氢设备启动9次，设备正常，未发生掉电流现象。
3对以上问题原因的分析
由于这种制氢设备工作异常为软故障，均再次启动后正常。每次停机后检查均正常，给我们检修带来了极大的困难。请示厂家指导后任然没有解决问题。
引起这种掉电流现象的原因有以下几种。①可控硅发生了失控现象，存在偶发性不导通；②电解槽液体浓度发生了偶发性变化，就是直流回路电阻发生了变化；③热控给定值受到偶发性不明干扰；④电流反馈值发生了偶发性变化；⑤触发脉冲回路发生了偶发性变化；⑥触发脉冲控制版受到偶发性干扰；⑦电源频率发生了波动。
第一条原因，我们检查可控硅是良好的，排除。
第二条原因，通过监视电解液浓度曲线，排除。
第三条原因，检查热控给定值为10伏，稳定正常，排除。
第四条原因，检查电流变送器回路，正常，排除。
第五条原因，由于本公司示波器损坏，无法在#2制氢设备异常下测试。
第六条原因，我们测量了触发控制版悬浮电位为0，接地良好，排除。
第七条原因，我们检查了当时设备异常时的系统电压曲线，没有发现有明显异常。
最后我们万般无赖下，只能怀疑是脉冲控制板发生了软故障，于是更换了控制板，异常消失了。虽然我们解决了问题，但是从异常发生的时间来看，有一下特点：
发生异常的时间段为6：00-8：00，13：00-14：00，19：00-20：00，22：00-24：00。在其他时间段内#2制氢设备均运行良好。
这几个时间段正是系统负荷在大幅度变化，各个发电厂的负荷也在大幅度变化，就是说系统频率在发生快速小幅波动，但是由于我们系统频率采集系统采样频率为1次/秒，从曲线上不易发现有问题。通过我们对详细的脉冲控制板电路阅读分析，发现是锁相环电路发生了故障，具体的分析如下：
由于该控制板的同步脉冲信号只取了三相电源的一相，该脉冲作为锁相环六倍频器的同步信号。锁相环六倍频器产生六路相距60度的等距触发脉冲。关键就在这里！！！这种设计思路是按照理想的电源频率为50赫兹设计，当锁相环发生参数变动，锁相环六倍频器产生六路就不是相距60度的等距触发脉冲，而是发生了漂移，再加上系统频率的快速波型变化，导致6个可控硅有个别时通时不通，这样就会发生电流大幅波动并下降。在自动控制方式下，总希望将电流增加，于是将同步触发脉冲再次前移，形成恶性循环，电流继续下降，但由于脉冲钳位电路的作用，最终电流不再下降，而是稳定在约额定电流的2/3左右（额定电流为820A，其2/3约为550A），与实际异常时记录的最低电流相符。
4结束语
对于整流设备的软故障，发生的原因很多，往往停下来检查一切正常，再次启动又正常。对于这种令人头痛的异常，需要一步一步排除，同时对积累的异常数据分析也很重要，对于设备原理分析更重要，有时候可能是几种综合原因引起，需要过硬的专业技术才能解决。此种异常采用更换新控制板可以解决，也可以采用三相触发脉冲控制板解决。
参考资料
厂家说明书。
作者简介
张浩（1966—），男，本科，班组技术员，1989年7月毕业于原陕西工学院（现陕西理工大学），从事发电厂电气运行管理和电气检修管理多年。
关键词掉电流；脉冲；锁相环
中图分类号TM文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)021-0170-01
电解制氢设备是氢冷电厂必须的设备，其发生故障将直接影响发电机的正常运行，可能导致发电机减负荷或停机。
1电解整流制氢电气原理
以中国船舶重工集团公司七一八研究所制氢设备为例，一次回路如图1。
图1
380伏交流电经过隔离降压变，变为约50伏交流电，再经过三相可控整流，输出直流，供给电解槽制氢。
二次脉冲控制回路如图2。
图2
由~18V电源取得同步信号，经过一级有源带通滤波器和一级有源二阶低通滤波器，得到中点抬高为7.5V的同步正弦波信号，经过方波变换形成锯齿波，分别调节相移（约60度）。
由主电路分压电阻和直流互感器分别取得与电压和电流成正比的反馈信号，其中电流反馈信号分为二路，一路作为反馈信号，另一路作为过电流保护信号。在稳压或稳流运行时，电压或电流反馈信号分别与给定信号一同送入PI调节器进行PI运算，调节器出来的直流信号与锯齿波进行比较，得到移相脉冲。该脉冲作为锁相环六倍频器的同步信号。锁相环六倍频器产生六路相距60度的等距触发脉冲，再经微分电路和二极管电路产生双窄脉冲，由三个556电路及三级管放大后，驱动脉冲变压器，脉冲变压器的次级输出脉冲触发可控硅。
电路设计有过电流和缺冷却水保护，通过调整电流继电器使过电流保护值为额定工作电流的1.2倍左右，缺冷却水信号由电接点压力表提供。
2制氢设备投运后产生的问题
国华锦能公司2台制氢设备于2006年10月投运，之后截至2009年4月运行正常。但从2009年4月发生了一下事件：
1）2009年4月28日。19:45#2制氢设备电解槽电流、电压波动较大，手动停止＃2制氢设备运行。检查未发现明显异常，再次启动后正常。随后联系厂家技术人员于2009年5月21日到厂，对有关参数进行了调整，告观察运行。
2）2009年11月22日。5：50 #2制氢设备运行中电流降为620A（设定值820A），并波动大，停运#2制氢设备。检查未发现异常原因，再次启动后正常。
3）2010年1月25日。20：00#2制氢设备运行中发现电流从800A降至680A，电流波动较大而且有继续下降的趋势。21：30继续下降，22：33降至最低556A后开始回升，23：16恢复至810A正常范围内。
2010年2月3日，联系厂家于技术员告：该问题在其他厂也出现，采取的解决办法如下：在触发控制板上c27或c28处并联一个电容（非电解电容），容量大约1微法——2微法，然后反时针调整电位器w7几圈，就可解决问题。原电容器为155（1.5微法）。2010年2月8日17：45，加2微法电容完毕，反时针调整电位器w72圈，启动制氢装置，正常，电流稳定。
4）2010年2月9日。23：00#2制氢设备电流由820A稳定降至570A，23：40电流恢复至810A，反时针调整电位器w72圈，继续观察。
5）2010年2月11日。22：00 #2制氢设备电流波动大（电流波动780-856A，电压波动57.9-58.6V之间），经检查未见异常，反时针调整电位器w74圈，观察运行。
6）2010年2月12日。6：54 #2制氢设备运行中电流波动大（电流在波动777-859A之间波动，电压在波动58.3-60V之间波动）。处理：询问厂家，交代顺时针调整电位器w7圈，观察。经过正反调整，电流依旧波动，无效。
7）2010年3月2日。6:17——7:09， #2制氢设备电流开始有下降趋势，06：54电流最小降至670A，后基本稳定在670A-700A之间，9：00电流恢复至820安。
2010年3月6日，按照厂家说明书，将w6上限电位器反时针调整4圈，继续观察。变化不大。
8）2010年3月5日。13：25#2制氢设备运行时电流波动异常，经检查设备正常，观察运行，
9）2010年03月17日。10：00，将#2制氢设备整流装置控制板更换，启动#2制氢设备，检查电流平稳。截至2010年9月，#2制氢设备启动9次，设备正常，未发生掉电流现象。
3对以上问题原因的分析
由于这种制氢设备工作异常为软故障，均再次启动后正常。每次停机后检查均正常，给我们检修带来了极大的困难。请示厂家指导后任然没有解决问题。
引起这种掉电流现象的原因有以下几种。①可控硅发生了失控现象，存在偶发性不导通；②电解槽液体浓度发生了偶发性变化，就是直流回路电阻发生了变化；③热控给定值受到偶发性不明干扰；④电流反馈值发生了偶发性变化；⑤触发脉冲回路发生了偶发性变化；⑥触发脉冲控制版受到偶发性干扰；⑦电源频率发生了波动。
第一条原因，我们检查可控硅是良好的，排除。
第二条原因，通过监视电解液浓度曲线，排除。
第三条原因，检查热控给定值为10伏，稳定正常，排除。
第四条原因，检查电流变送器回路，正常，排除。
第五条原因，由于本公司示波器损坏，无法在#2制氢设备异常下测试。
第六条原因，我们测量了触发控制版悬浮电位为0，接地良好，排除。
第七条原因，我们检查了当时设备异常时的系统电压曲线，没有发现有明显异常。
最后我们万般无赖下，只能怀疑是脉冲控制板发生了软故障，于是更换了控制板，异常消失了。虽然我们解决了问题，但是从异常发生的时间来看，有一下特点：
发生异常的时间段为6：00-8：00，13：00-14：00，19：00-20：00，22：00-24：00。在其他时间段内#2制氢设备均运行良好。
这几个时间段正是系统负荷在大幅度变化，各个发电厂的负荷也在大幅度变化，就是说系统频率在发生快速小幅波动，但是由于我们系统频率采集系统采样频率为1次/秒，从曲线上不易发现有问题。通过我们对详细的脉冲控制板电路阅读分析，发现是锁相环电路发生了故障，具体的分析如下：
由于该控制板的同步脉冲信号只取了三相电源的一相，该脉冲作为锁相环六倍频器的同步信号。锁相环六倍频器产生六路相距60度的等距触发脉冲。关键就在这里！！！这种设计思路是按照理想的电源频率为50赫兹设计，当锁相环发生参数变动，锁相环六倍频器产生六路就不是相距60度的等距触发脉冲，而是发生了漂移，再加上系统频率的快速波型变化，导致6个可控硅有个别时通时不通，这样就会发生电流大幅波动并下降。在自动控制方式下，总希望将电流增加，于是将同步触发脉冲再次前移，形成恶性循环，电流继续下降，但由于脉冲钳位电路的作用，最终电流不再下降，而是稳定在约额定电流的2/3左右（额定电流为820A，其2/3约为550A），与实际异常时记录的最低电流相符。
4结束语
对于整流设备的软故障，发生的原因很多，往往停下来检查一切正常，再次启动又正常。对于这种令人头痛的异常，需要一步一步排除，同时对积累的异常数据分析也很重要，对于设备原理分析更重要，有时候可能是几种综合原因引起，需要过硬的专业技术才能解决。此种异常采用更换新控制板可以解决，也可以采用三相触发脉冲控制板解决。
参考资料
厂家说明书。
作者简介
张浩（1966—），男，本科，班组技术员，1989年7月毕业于原陕西工学院（现陕西理工大学），从事发电厂电气运行管理和电气检修管理多年。