尿素二氧化碳增壓機104J聯(lián)鎖優(yōu)化

王利軍，曹 新，谷靜予

（中國石油烏魯木齊石化公司 化肥儀表車間，烏魯木齊 830019）

0 引言

104J是烏魯木齊石化公司化肥廠一化尿素裝置的一套擴(kuò)能新增二氧化碳壓縮機，控制系統(tǒng)（防喘振+性能及負(fù)荷控制）、聯(lián)鎖系統(tǒng)均由GE90-30的PLC實現(xiàn)；機組狀態(tài)監(jiān)測由本特利3500系列實現(xiàn)，并與GE90-30PLC實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。由于此機組系統(tǒng)在原設(shè)計中重點考慮的是設(shè)備的安全性，未過多考慮儀表自身方面,例如維護(hù)能力、儀表故障因素對裝置長周期運行的影響，在裝置運行初期出現(xiàn)過儀表誤動作造成裝置停車，影響了裝置穩(wěn)定運行。

1 聯(lián)鎖優(yōu)化前情況

104J是烏魯木齊石化公司化肥廠一化尿素裝置的一套擴(kuò)能新增二氧化碳壓縮機，聯(lián)鎖系統(tǒng)由GE90-30的PLC實現(xiàn)，機組狀態(tài)監(jiān)測由本特利3500系列實現(xiàn)。其一級聯(lián)鎖儀表情況如下：

1）104J機組溫度聯(lián)鎖：（單因素）

104J機組溫度聯(lián)鎖儀表（全為熱阻）包括壓縮機推力軸承溫度TE1305A/1306A共2只，徑向軸承溫度TE1307A/1308A/1309A/1310A共4只，電機溫度聯(lián)鎖TE1312A/TE1313A/TE1314A/TE1315A/TE1316A共5只，所有聯(lián)鎖溫度一共11只。溫度設(shè)計為一入兩出，現(xiàn)場一路信號入安全柵，回路安全柵輸出兩路信號分別去不同的卡件通道，程序內(nèi)通過兩信號比較，高值實現(xiàn)聯(lián)鎖，溫度聯(lián)鎖實際為單因素。

2）機組軸振動軸位移：（雙因素）

機組軸振動XSHH1301X/Y與XSHH1302X/Y，軸位移ZSHH1300A/B在機組狀態(tài)監(jiān)測儀3500之中組態(tài)為雙因素[1]，輸出信號傳遞至GE90-30的PLC實現(xiàn)聯(lián)鎖。

3）機組工藝聯(lián)鎖：（單因素）

104J入口分離器液位高高LT2326，出口分離器液位高高LT2329，出口溫度高高TAHH2328，出口壓力高高PAHH2332，潤滑油壓低聯(lián)鎖PT1309，參與防喘振控制的入口壓力PT2330，出口壓力PT2331，入口流量FT2327。

由于此機組系統(tǒng)在原設(shè)計中重點考慮的是設(shè)備的安全性，未過多考慮儀表自身方面如維護(hù)能力（系統(tǒng)不開放，服務(wù)方技術(shù)支持不及時而且非常有限，造成對存在的風(fēng)險沒有預(yù)見性）、儀表故障因素對裝置長周期運行的影響，在裝置運行初期出現(xiàn)儀表誤動作造成裝置停車的結(jié)果，影響了裝置穩(wěn)定運行，同時增大了儀表的維護(hù)強度。

2 運行中出現(xiàn)的問題

2.1 儀表選型問題

由于104J為擴(kuò)能新設(shè)備，對系統(tǒng)一些設(shè)計選型缺陷認(rèn)識不足，現(xiàn)場分離器液位儀表（LT171G，LT2326，LT2329）設(shè)計選型為雙法蘭差壓變送器，部分儀表在運行中出現(xiàn)問題，例如：2010年10月20日23時50分104J出口分離器液位LT2329及入口分離器液位LT2326瞬間波動。實際原因：分離罐內(nèi)氣液夾帶，正相法蘭膜盒受氣液沖擊，短時間內(nèi)膜盒壓力增大，儀表差壓增大。此種情況下差壓波動變化，不能反映分離罐真實的液位，造成瞬間的液位高聯(lián)鎖誤動作104J停車。通過對模擬量聯(lián)鎖實驗，找出了相應(yīng)模擬量聯(lián)鎖動作對照的第一事故信號及報警聯(lián)鎖動作關(guān)系。

2.2 原始設(shè)計問題

在正常運行過程中，出現(xiàn)兩次因主電機停，104J實際停運，而102J（二氧化碳壓縮機）未停的情況。經(jīng)分析原因：104J的主聯(lián)鎖條件為工藝及相關(guān)設(shè)備聯(lián)鎖因素，104J原設(shè)計中沒有設(shè)計104J主電機自身停做為104J聯(lián)鎖條件,故104J實際停運，不會出現(xiàn)104J停信號，因此102J不會停。

2.3 流量變送器回路故障

2012年2月22日08時43分左右，一化尿素裝置102J回流量FT1-1因回路線路故障發(fā)生向下尖峰波動，F(xiàn)V1-1/1-2電磁閥失電，四回一閥FV1-1全開，最終造成104J及102J停車。由于現(xiàn)有圖紙聯(lián)鎖關(guān)系中未有變送器回路故障與電磁閥相關(guān)聯(lián)，經(jīng)現(xiàn)場實驗，最終確認(rèn)回路故障與FV1-1/1-2電磁閥相關(guān)聯(lián)；進(jìn)PLC程序運行的2011年7月4日最新程序PROJECT_20110704中的ANTIP_B程序塊中發(fā)現(xiàn)，102J防喘振控制的5個條件中的任何一個條件動作均會產(chǎn)生一個變送器故障TRASM_FAULT_B(%M01066)信號，此信號會導(dǎo)致防喘振電磁閥ZY1_1/2失電。因為對相關(guān)程序了解不足，所以未能發(fā)現(xiàn)此關(guān)系存在。以此類推，檢查104J防喘振也存在相應(yīng)的問題。

2.4 系統(tǒng)卡件故障

2013年9月7日在檢查處理主電機徑向軸承溫度高高TE1313AA波動時，確認(rèn)卡件對應(yīng)的通道存在故障，造成其指示在54.4℃～55.3℃波動，比TE1313AB低2℃～3℃[2,3]。由于設(shè)計中，現(xiàn)場一路信號通過安全柵輸出兩路進(jìn)系統(tǒng)，然后通過系統(tǒng)內(nèi)數(shù)值比較，將高的那個數(shù)值做為終值參與聯(lián)鎖，同時此值在上位顯示。如果TE1313AA大幅波動，通過內(nèi)部數(shù)值比較，會選中輸出造成104J停車。

3 聯(lián)鎖優(yōu)化的思路及步驟

由于以上出現(xiàn)的問題，考慮裝置長周期運行中要采取適當(dāng)措施杜絕儀表誤動作對生產(chǎn)裝置穩(wěn)定的影響，對104J聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行有針對性的評審及優(yōu)化，思路是具備雙因素條件的改為雙因素，不具備雙因素條件的，在不影響設(shè)備安全的前提下，根據(jù)實際情況優(yōu)化處理，同時根據(jù)裝置運行的現(xiàn)狀及備件的實際情況，有步驟分階段的進(jìn)行實施，具體步驟實施如下。

1）已實施完的儀表

通過技術(shù)分析，由于分離罐氣液介質(zhì)對浮筒的測量影響較小，分離罐液位測量選為浮筒式液位計較為合適[4]。

制定方案：選定浮筒備件，經(jīng)廠里協(xié)調(diào)，聯(lián)系工藝設(shè)備開孔：LT2326、LT2329更換為浮筒液位計，104J入口分離器開孔安裝浮筒[5]。

檢修期PLC內(nèi)部組態(tài)：LT2329與LT1105，LT2326與新增液位變送器LT2326-1實現(xiàn)雙因素聯(lián)鎖，GE90-30系統(tǒng)模擬量輸入的處理對用戶不開放不可見。因此，新點無法組態(tài)，為了能實現(xiàn)雙因素聯(lián)鎖，保證系統(tǒng)安全，采取可行辦法實現(xiàn)了此功能。

具體方法：模擬量信號先進(jìn)DCS系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成開關(guān)量，在進(jìn)入PLC系統(tǒng)，利用剩余DI空點,在PLC主程序內(nèi)，進(jìn)行相關(guān)邏輯修改后,保存下裝至 PLC的MASTER及SALVE[6]；為防止LT2326/2329回路斷線聯(lián)鎖（注：回路電流＜3.5MA會造成聯(lián)鎖），LT2326零點提高至7.86%，LT2329零點提高至5.6%。如圖1、圖2所示。

2）正在按步驟實施的儀表

根據(jù)裝置運行現(xiàn)狀及部分儀表備件未到貨的實際情況，在大修期間，對還未改成雙因素的工藝聯(lián)鎖儀表（出口壓力高高PAHH2332，潤滑油壓低聯(lián)鎖PT1309）進(jìn)行了前期準(zhǔn)備，將現(xiàn)場接線箱至中控室的電纜布設(shè)完成并完成接線箱至機柜的接線，等待備件到貨后擇機完成雙因素改造。

3.1 聯(lián)鎖修改優(yōu)化

3.1.1 增加104J電器停機聯(lián)鎖

為保護(hù)102J設(shè)備安全，即一旦104J停車，102J必須聯(lián)鎖停車。經(jīng)過廠里評審，聯(lián)鎖進(jìn)行增加，由于電器沒有去104J控制系統(tǒng)的停車信號，而只有104J主電機運行反饋信號，故根據(jù)實際情況，采取了以下方法進(jìn)行相應(yīng)的聯(lián)鎖改造，即聯(lián)鎖回路中增加XS1309F（主電機運行反饋信號）作為104J聯(lián)鎖停車信號；104J主電機聯(lián)鎖復(fù)位時增加2s延時，在2s內(nèi)聯(lián)鎖復(fù)位，同時電器送來的XS1309F反饋信號滿足作為104J聯(lián)鎖條件。此聯(lián)鎖改造完善了系統(tǒng)聯(lián)鎖，同時一旦主電機自身故障停機，104J系統(tǒng)事故信息可以查出停機原因，方便了事故查找分析[7]，如圖3、圖4所示。

3.1.2 杜絕變送器故障聯(lián)鎖

由于參與104J防喘振控制的入口壓力PT2330，出口壓力PT2331，入口流量FT2327中任何一臺變送器及回路故障均與104J防喘振電磁閥XY2327相關(guān)聯(lián)，一旦儀表誤動作104J將停車。因此，在不影響設(shè)備安全的前提下，杜絕儀表自身風(fēng)險對機組正常運行的影響，在PLC程序內(nèi)LOGIC_D程序塊的第70行強制(FORCE ON)變送器故障信號TRASM_FAULT_A(%M01066)（常開點）閉合，目的是防止變送器誤故障與防喘振電磁閥XY2327有聯(lián)系造成機組停車。

3.1.3 杜絕通道故障

由于機組溫度模擬量在PLC程序中輸入處理是不可見的，無法獲知如何對新點的初始定義，包括它與上位數(shù)據(jù)庫的通訊聯(lián)接及數(shù)據(jù)庫表單內(nèi)新點的添加及刪除，即組態(tài)不了新點。因此，在104J系統(tǒng)直接實現(xiàn)雙因素不可行，而溫度信號轉(zhuǎn)至其他系統(tǒng)在過渡回104J系統(tǒng)，中間環(huán)節(jié)會增多而增加了回路故障的風(fēng)險及維護(hù)量，同時104J系統(tǒng)沒有太多硬件通道資源支持，改雙因素也不可行。目前，為了防止TE1313AA通道信號故障造成的儀表聯(lián)鎖誤動作，在程序內(nèi)將此通道的故障信號進(jìn)行了人為處理“強制”，目前只由TE1313AB單通道指示現(xiàn)場溫度，這樣并沒有影響聯(lián)鎖的作用，同時防止儀表誤信號出現(xiàn)造成104J停車，如圖5、圖6、圖7所示。

4 聯(lián)鎖優(yōu)化后情況

聯(lián)鎖優(yōu)化后，實現(xiàn)雙因素聯(lián)鎖的儀表LT2329與LT1105，LT2326與LT2326-1回路環(huán)節(jié)雖然增多，但風(fēng)險實際可控，運行過程中再未出現(xiàn)問題。XS1309F反饋信號的修改完善了系統(tǒng)聯(lián)鎖，同時一旦主電機自身故障停機，104J系統(tǒng)事故信息可以查出停機原因，方便了事故查找分析。參與104J防喘振控制的入口壓力PT2330、出口壓力PT2331、入口流量FT2327中，任何一臺變送器及回路故障與104J防喘振電磁閥XY2327關(guān)聯(lián)的條件消除，在不影響設(shè)備安全的前提下，減少了儀表誤動作的幾率，同時降低了儀表維護(hù)強度。

5 結(jié)束語

通過104J聯(lián)鎖優(yōu)化，提高了儀表聯(lián)鎖的安全穩(wěn)定性，裝置運行過程中再未發(fā)生因儀表誤動作造成裝置停車的現(xiàn)象，保障了裝置長周期穩(wěn)定運行。

[1]石油化工儀表自動化培訓(xùn)教材編寫組編.旋轉(zhuǎn)機械狀態(tài)檢測及控制系統(tǒng)[M].北京:中國石化出版社,2010:44-58.

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[7]石油化工儀表自動化培訓(xùn)教材編寫組編.安全儀表控制系統(tǒng)[M].北京:中國石化出版社,2009.