蘭州石化烯烴裝置GB501壓縮機(jī)停車(chē)案例分析及處理方法

謝　磊，杜　勇，楊廣林，馬　龍

（中國(guó)石油蘭州石化公司電儀事業(yè)部， 甘肅　蘭州　730060）

引言

烯烴裝置GB501丙烯壓縮機(jī)是石腦油裂解制丙烯裝置中的核心設(shè)備，在整個(gè)石油化工生產(chǎn)運(yùn)行中起著至關(guān)重要的作用，作為上游生產(chǎn)的關(guān)鍵機(jī)組之一，它的安全長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行，為下游后續(xù)裝置能夠生產(chǎn)出高效的合格產(chǎn)品奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為此，如何保證壓縮機(jī)組正常平穩(wěn)運(yùn)行，是我們應(yīng)該認(rèn)真思考和關(guān)注的重點(diǎn)。

1　問(wèn)題的提出

1.1　故障案例一

1.1.1　故障現(xiàn)象及原因分析

石化廠(chǎng)烯烴裝置GB501丙烯壓縮機(jī)與GB601乙烯壓縮機(jī)PLC控制系統(tǒng)均由西門(mén)子S7-414H控制器與S7-300 I/O擴(kuò)展機(jī)架構(gòu)成，控制器電源模塊PS407為冗余配置，I/O冗余擴(kuò)展機(jī)架電源模塊PS370均為單電源，供電電壓為110 V AC，控制柜內(nèi)安全柵也為110 VAC單電源供電，未實(shí)現(xiàn)冗余供電，這為控制系統(tǒng)的長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行埋下了深深的隱患。2016年7月18日上午9時(shí)20分GB 501丙烯壓縮機(jī)PLC控制系統(tǒng)故障停車(chē)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：主、副CPU的EXTF、REDF紅燈均亮、BUS2F紅燈閃爍，I/O卡件沒(méi)有輸出，用萬(wàn)用表對(duì)RACK 5 A和RACK 5B電源模塊的輸出進(jìn)行測(cè)量，其24 V DC輸出只有10 V左右，判斷電源模塊故障。

1.1.2　處理方法

1）將給擴(kuò)展機(jī)架RACK 5A和RACK 5B兩個(gè)電源模塊PS370供電的110VAC斷路器CP15A/B斷開(kāi)，電源模塊PS370 110VAC輸入端電纜線(xiàn)拆下，并用絕緣膠帶包裹；

2）從GB501機(jī)柜內(nèi)的PS5、PS6穩(wěn)壓源后端子TBS1-11/12、TBS2-11/12引出兩路24 V DC電源，分別給RACK 5A/5B擴(kuò)展機(jī)架的IM153（接口模塊）電源輸入端供電，實(shí)現(xiàn)冗余供電；

3）對(duì)其它電源模塊供電逐一進(jìn)行檢測(cè)，24 V DC電壓輸出正常。

4）CPU復(fù)位，重啟后運(yùn)行正常。

1.2　故障案例二

1.2.1　故障現(xiàn)象及原因分析

2016年7月20日15時(shí)05分，GB501 PLC系統(tǒng)報(bào)警，觸發(fā)聯(lián)鎖，GB501聯(lián)鎖停車(chē)。檢查發(fā)現(xiàn)CPU的EXTF紅燈亮，I/O卡件鈍化無(wú)輸出，通過(guò)搖表測(cè)量，Ⅰ段防喘閥FV-51101位置開(kāi)關(guān)ZSL-51101（紅色）端接地電阻阻值為零，判斷該電纜線(xiàn)接地。

1.2.2　處理方法

1）將原空氣開(kāi)關(guān)（10 A）更換，從GB 501機(jī)柜內(nèi)的24VDC穩(wěn)壓源銅牌輸出端TBS1、TBS2引出一路24VDC給新增的空氣開(kāi)關(guān)供電，實(shí)現(xiàn)一對(duì)空氣開(kāi)關(guān)首尾供電；

2）對(duì)機(jī)柜內(nèi)其他供電回路進(jìn)行接地阻值的測(cè)量，接地阻值均大于5 MΩ,排出隱患；

3）CPU復(fù)位，重啟后運(yùn)行正常。

2　存在問(wèn)題

控制系統(tǒng)老化，穩(wěn)定性差，故障頻發(fā)。一是該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上存在很大局限性，不能滿(mǎn)足機(jī)組安全生產(chǎn)運(yùn)行及高穩(wěn)定性和高可靠性的要求；二是在硬件的選擇、配置、施工、安裝等方面存在諸多缺陷。盡管通過(guò)儀表維護(hù)人員多年的故障處理和優(yōu)化改進(jìn)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到了改善，但上述兩次系統(tǒng)故障停車(chē)就說(shuō)明根本性的問(wèn)題始終沒(méi)有得到徹底解決。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）控制系統(tǒng)供電有AC110 V/220 V、DC24 V三種電源，不便于維護(hù)。

2）控制系統(tǒng)供電與負(fù)載供電使用的是同一穩(wěn)壓電源，電源模塊未實(shí)現(xiàn)冗余供電配置，供電系統(tǒng)可靠性較差,信號(hào)分配、盤(pán)間接線(xiàn)混亂，給維護(hù)人員處理故障帶來(lái)不便。

3）軸振動(dòng)、位移本特利3500系統(tǒng)、超速保護(hù)器Protech 203及信號(hào)分配器都為單電源110 V AC供電，未實(shí)現(xiàn)冗余供電，可靠性差。

4）24V DC單電源用戶(hù)（繼電器、安全柵、電磁閥等）電源供電未采用8～16個(gè)回路一組空氣開(kāi)關(guān)首尾供電，完全不符合系統(tǒng)供電要求。

5）電纜在敷設(shè)過(guò)程中存在安全隱患，導(dǎo)致接地。

3　整改措施

1）利用2016年大檢修期間，將在用的石化廠(chǎng)烯烴裝置GB-501/601壓縮機(jī)西門(mén)子PLC控制系統(tǒng)拆除，利舊化肥廠(chǎng)閑置的1套TRICON控制系統(tǒng)卡件和機(jī)柜，合理布局，完成GB-501/601壓縮機(jī)ITCC控制系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)2臺(tái)壓縮機(jī)的所有聯(lián)鎖邏輯控制功能，防喘調(diào)節(jié)、透平調(diào)速等。

2）優(yōu)化控制系統(tǒng)的邏輯、流程圖，使系統(tǒng)程序運(yùn)行簡(jiǎn)潔，操作更加方便。

3）220 VAC供電采用UPS、市電、照明市電三路供電，兩套本特利3500狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，兩套WOOD WARD ProTech 203超速保護(hù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)冗余供電，并且每個(gè)機(jī)組配置4對(duì)冗余24 V DC電源，徹底將系統(tǒng)用電、聯(lián)鎖信號(hào)用電、普通信號(hào)用電、其它負(fù)載用電分離，24 V DC單電源用戶(hù)（繼電器、安全柵、電磁閥等）供電采用8-16個(gè)信號(hào)并聯(lián)為1組后，由2個(gè)空氣開(kāi)關(guān)首尾兩端供電，避免空開(kāi)、繼電器接線(xiàn)松動(dòng)及自身故障造成的大范圍停電、停車(chē)。

4）優(yōu)化I/O點(diǎn)的分配，將聯(lián)鎖與非聯(lián)鎖信號(hào)區(qū)別開(kāi)來(lái)，對(duì)三取二、二取二、雙電磁閥等聯(lián)鎖信號(hào)分別分配到不同的卡件中，即使出現(xiàn)單卡故障，也不會(huì)影響裝置正常運(yùn)行。針對(duì)緊急停車(chē)開(kāi)關(guān)、超速保護(hù)聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)、本特利3500聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)單點(diǎn)聯(lián)鎖的特點(diǎn)，通過(guò)增加開(kāi)關(guān)、通道，實(shí)現(xiàn)雙開(kāi)關(guān)、雙線(xiàn)、雙回路的配置，徹底消除因開(kāi)關(guān)、線(xiàn)路、卡件自身故障造成的聯(lián)誤動(dòng)作[1]。

5）在此次改造過(guò)程中，將所有的電纜通過(guò)搖表逐一測(cè)試，進(jìn)行了系統(tǒng)、全面的排查，并在匯線(xiàn)槽拐角、墻面的入口處分別加裝絕緣防護(hù)膠墊，以防止電纜的磨損，針對(duì)問(wèn)題電纜進(jìn)行了徹底的更換。

4　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)GB501/601 ITCC控制系統(tǒng)改造，從根本上解決了上述所列舉的各項(xiàng)問(wèn)題，控制系統(tǒng)得以?xún)?yōu)化，系統(tǒng)的穩(wěn)定性有了顯著提高，運(yùn)行達(dá)到了預(yù)期效果，機(jī)組實(shí)現(xiàn)了一次開(kāi)車(chē)成功。特別是此次改造項(xiàng)目為利舊閑置設(shè)備，從控制系統(tǒng)的配置、安裝、施工均由電儀事業(yè)部?jī)x表三車(chē)間自主完成，極大地節(jié)約了成本，為以后的技改技措提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。與此同時(shí)，項(xiàng)目改造的實(shí)施，從整體上改善了工藝的工作環(huán)境，人機(jī)界面清晰、流暢，操作方法更為簡(jiǎn)捷、高效，降低了非計(jì)劃停車(chē)的概率，為大機(jī)組的安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿(mǎn)、優(yōu)提供了有效的保障。

[1]陳志敏.淺談Tricon控制器的三重冗余容錯(cuò)[J].數(shù)字技術(shù)及應(yīng)用，2012（3）：108.