大型往復(fù)機(jī)組活塞桿狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化

陳思龍

摘 要：北京燕山石化公司某大型往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞桿運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控使用BENTLY3500系統(tǒng)，共使用36套探頭分別監(jiān)測(cè)壓縮機(jī)12臺(tái)氣缸柱塞的振動(dòng)、位移情況。文章根據(jù)裝置目前壓縮機(jī)活塞桿監(jiān)控系統(tǒng)的軟件、硬件情況，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，深入分析了目前活塞桿監(jiān)控系統(tǒng)存在的問(wèn)題，并通過(guò)二進(jìn)制組態(tài)編碼的方法巧妙地加以解決。經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，表明文章指定的方案切實(shí)可行，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：BENTLY 3500系統(tǒng)；報(bào)警編碼；二進(jìn)制解碼

中圖分類號(hào)：TH45 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）30-0119-02

Abstract： BENTLY3500 system is used to monitor the piston rod operating parameters of a large reciprocating compressor in Beijing Yanshan Petrochemical Company. A total of 36 sets of probes are used to monitor the vibration and displacement of 12 cylinder pistons of the compressor. According to the software and hardware of the piston rod monitoring system of compressor， this paper analyzes the existing problems of the piston rod monitoring system， and solves them skillfully by the method of binary configuration coding. The practical verification shows that the scheme specified in the paper is feasible， the system performance is stable， the operation is reliable， and the expected design requirements are met.

Keywords： BENTLY 3500 system； alarm coding； binary decoding

引言

燕山石化公司某乙烯氣壓縮機(jī)由意大利Nuovo Pignone公司提供，為大型往復(fù)式超高壓機(jī)組，壓縮機(jī)將主要物料氣態(tài)乙烯壓力從30MPaG提升到300MPaG，再分三路進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行聚合反應(yīng)[1]。目前，壓縮機(jī)的活塞桿監(jiān)控使用BENTLY 3500系統(tǒng)，共使用36套探頭分別監(jiān)測(cè)壓縮機(jī)12臺(tái)氣缸柱塞的振動(dòng)、位移情況，是壓縮機(jī)運(yùn)行狀況的重要參數(shù)，帶有聯(lián)鎖停機(jī)設(shè)置。因此，完善裝置壓縮機(jī)組活塞桿監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行方案在儀表維護(hù)工作中顯得尤為重要。

1 系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 工作原理

裝置壓縮機(jī)目前使用BENTLY公司的3500系統(tǒng)及其配套探頭實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮機(jī)柱塞振動(dòng)及位移情況的監(jiān)測(cè)[2]，共

使用36套探頭分別監(jiān)測(cè)壓縮機(jī)12臺(tái)氣缸柱塞的振動(dòng)、位移情況。壓縮機(jī)C-1150分為兩段，每段包含6個(gè)氣缸，每個(gè)氣缸分別在柱塞水平中心線0度、90度、180度位置各安裝一支電渦流探頭，這三只探頭監(jiān)測(cè)柱塞的振動(dòng)信號(hào)，另外，處于水平位置的探頭還送出柱塞的位移信號(hào)[3]。

1.2 硬件安裝情況

裝置壓縮機(jī)共有12個(gè)缸，每個(gè)缸有3支測(cè)振探頭，控制室內(nèi)采用的是BENTLY 3500系統(tǒng)，用于接收從探頭傳輸回來(lái)的模擬信號(hào)。該系統(tǒng)共有兩個(gè)框架，用以安裝接口模塊、變送模塊、繼電器輸出模塊等?？蚣艿挠布惭b情況為：1#框架采集1～8#氣缸的振動(dòng)、位移信號(hào)，2#框架采集9～12#氣缸的振動(dòng)、位移信號(hào)。

其中，每個(gè)氣缸水平方向安裝的探頭不但需要輸出振動(dòng)信號(hào)，還要輸出氣缸的位移信號(hào)。同時(shí)，為監(jiān)控及采集信號(hào)歷史趨勢(shì)，更好地分析機(jī)組運(yùn)行情況，使用監(jiān)控卡件的標(biāo)準(zhǔn)模擬量輸出功能，向DCS輸出所有模擬信號(hào)并加以監(jiān)控[4]。

2 現(xiàn)存問(wèn)題

裝置BENTLY 3500活塞桿監(jiān)測(cè)系統(tǒng)于2016年安裝調(diào)試并投入使用，在運(yùn)行期間發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題?？偨Y(jié)如下：

2.1 公共報(bào)警不反映具體報(bào)警信息

現(xiàn)有組態(tài)方案只輸出公共報(bào)警信號(hào)和總聯(lián)鎖信號(hào)，并不能直觀地反應(yīng)出具體報(bào)警的是哪一路信號(hào)。這使得儀表維護(hù)人員無(wú)法在第一時(shí)間得到準(zhǔn)確信息，不利于維護(hù)工作的進(jìn)行。

2.2 虛接報(bào)警無(wú)法準(zhǔn)確顯示

探頭安裝現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較差，油氣易使得接線端子脆化、硬化，而室內(nèi)由于需要將信號(hào)分成兩路，使得機(jī)柜內(nèi)接線復(fù)雜交錯(cuò)，這些都使得回路可能產(chǎn)生虛接報(bào)警。此時(shí)3500系統(tǒng)可以將虛接信號(hào)報(bào)警輸出至繼電器，但并非所有時(shí)候DCS都能對(duì)該現(xiàn)象完成記錄。實(shí)際運(yùn)行中也曾出現(xiàn)過(guò)繼電器卡件有公共報(bào)警輸出，但DCS報(bào)警記錄和趨勢(shì)中查不到報(bào)警信息的情況。經(jīng)分析后認(rèn)為，DCS系統(tǒng)并非每次都能采到虛接報(bào)警輸出的模擬量信號(hào)。這就給儀表的維護(hù)工作帶來(lái)極大的困擾——無(wú)法準(zhǔn)確定位報(bào)警，故障處理也就無(wú)從下手。

2.3 單點(diǎn)聯(lián)鎖時(shí)不報(bào)警問(wèn)題

根據(jù)現(xiàn)有組態(tài)方案，繼電器輸出的是經(jīng)過(guò)了“二取二”的總位移聯(lián)鎖信號(hào)和經(jīng)過(guò)了“三取二”的總振動(dòng)聯(lián)鎖信號(hào)。這就將出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題：當(dāng)僅有一路信號(hào)到達(dá)聯(lián)鎖值時(shí)，公共的總聯(lián)鎖信號(hào)并不顯示，這必將成為儀表預(yù)知維修工作的隱患。

3 改造方案

3.1 改造目標(biāo)

通過(guò)改造，在不增加硬件的前提下，解決公共報(bào)警、虛接報(bào)警和單點(diǎn)聯(lián)鎖不報(bào)警的問(wèn)題。

3.2 改造方案

因每臺(tái)框架的繼電器輸出卡件只有16個(gè)點(diǎn)，而1#框架需要輸出振動(dòng)、位移聯(lián)鎖點(diǎn)分別為24個(gè)、16個(gè)，需要輸出的振動(dòng)、位移報(bào)警點(diǎn)也分別為24個(gè)、16個(gè)。即1#框架共需要80個(gè)DO點(diǎn)。目前繼電器輸出卡件已使用4個(gè)點(diǎn)，每個(gè)框架僅剩12個(gè)DO可用，即使增加卡件至框架的上限也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以滿足每個(gè)點(diǎn)都輸出報(bào)警及聯(lián)鎖的需要。

為解決此問(wèn)題，采用了二進(jìn)制編碼組態(tài)的方案，使用DO輸出報(bào)警燈的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)具體報(bào)警信號(hào)的準(zhǔn)確指示。同時(shí)，應(yīng)留有2個(gè)DO通道用以解決單點(diǎn)聯(lián)鎖時(shí)不報(bào)警的問(wèn)題。

3.3 實(shí)施方案（以1#框架振動(dòng)信號(hào)為例）

我們將16個(gè)DO點(diǎn)命名為CH1～CH16，其中CH1～4已被使用。然后對(duì)24個(gè)振動(dòng)信號(hào)實(shí)施編號(hào)，并將5個(gè)DO點(diǎn)CH5～CH9分別命名為ALM1～5，方案如表1。

根據(jù)表1，將振動(dòng)信號(hào)的5個(gè)DO點(diǎn)按二進(jìn)制編碼的形式組態(tài)，位移信號(hào)與振動(dòng)信號(hào)組態(tài)方案類似，2#框架組態(tài)方法與1#框架相同[6]。

3.4 動(dòng)作試驗(yàn)

利用檢修機(jī)會(huì)實(shí)施組態(tài)下裝，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)探頭進(jìn)行測(cè)試。以壓縮機(jī)C-1150的5#氣缸的A振動(dòng)探頭為例，報(bào)警時(shí)1#框架輸出的數(shù)字量點(diǎn)為CH3、CH5、CH7、CH8。其中CH3表示公共報(bào)警，CH5、CH7、CH8用以指示具體的報(bào)警通道，經(jīng)解碼后解讀出報(bào)警的是第13號(hào)通道，反查編號(hào)表（表1）正是5#氣缸的A位移探頭的編號(hào)。經(jīng)測(cè)試，現(xiàn)場(chǎng)任意一支探頭斷線時(shí)，均能在框架的指示燈上得到正確的指示結(jié)果。

4 應(yīng)用案例

2017年5月，1#框架出現(xiàn)報(bào)警，CH1、CH6、CH9常亮。由報(bào)警燈硬件的定義可知CH1為公共報(bào)警燈，CH6為ALM2， CH9為ALM5，反查編號(hào)表（表1）可得出結(jié)論：報(bào)警通道為18號(hào)通道，即VA1156B。檢查該回路發(fā)現(xiàn)為接線端虛接，重新緊固后報(bào)警消失且未再出現(xiàn)。說(shuō)明改造已經(jīng)取得了預(yù)期的效果。

本次改進(jìn)方案實(shí)施完成后，在不對(duì)原有聯(lián)鎖回路進(jìn)行任何改動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)硬件也不發(fā)生變化的前提下，解決了一直以來(lái)困擾著現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作的問(wèn)題，大大提高了現(xiàn)場(chǎng)預(yù)知維修的能力，取得了顯著效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文首先介紹了裝置壓縮機(jī)的活塞桿監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體使用時(shí)遇到的一些問(wèn)題提出了改進(jìn)方案。再由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際軟件、硬件條件確定施工方案后加以實(shí)施。改造后不僅提高了機(jī)組活塞桿系儀表的預(yù)知維修水平，還降低了非計(jì)劃停工的風(fēng)險(xiǎn)。改進(jìn)方案的核心部分也即二進(jìn)制編碼和解碼的思路也可以應(yīng)用于其它小型系統(tǒng)，對(duì)于同類大型機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)也有一定的參考意義[7]。

參考文獻(xiàn)：

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