延遲焦化裝置智能電動執(zhí)行機構(gòu)故障診斷及維護

徐德義

(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516000)

0 引言

中海油煉化某延遲焦化裝置采用“兩爐四塔”的大型化工藝路線，原料為減壓渣油，減壓渣油在管式加熱爐中被急速加熱，在達到500℃高溫后迅速進入焦炭塔內(nèi)，生焦過程從爐管延遲至焦炭塔內(nèi)，充分的進行裂解縮合反應，介質(zhì)所流經(jīng)的設備也因此容易結(jié)焦。延遲焦化裝置采用18h 生焦模式，當一個焦炭塔充滿后，渣油通過四通閥切換至另一塔繼續(xù)生焦，每個焦炭塔的循環(huán)周期為36h，每個循環(huán)周期執(zhí)行機構(gòu)運行88次，頻繁操作和惡劣工況加劇了設備的不穩(wěn)定性。

1 智能電動執(zhí)行機構(gòu)的特性

1.1 結(jié)構(gòu)部件

智能電動執(zhí)行機構(gòu)包括電機、手輪、齒輪箱、聯(lián)軸器、閥門連接套筒、齒輪減速傳動裝置、扭矩傳感器、限位開關、點動裝置、正反轉(zhuǎn)電機接觸器等其他部件。組裝密閉，采用雙密封系統(tǒng)，防護等級達到IP68，在沿海潮濕悶熱，鹽霧腐蝕環(huán)境下，內(nèi)部元件可以受到良好保護。

1.2 多種操作模式

執(zhí)行機構(gòu)分有手動操作和電動操作兩種操作模式，其中電動操作又分就地開關和遠程開關，可在電源掉電等故障時壓下手自動切換桿，掛上離合器， 保持嚙合狀態(tài)開關閥門，提供可靠的緊急手動操作。

1.3 豐富的保護功能

閥門卡死電機保護：閥門被卡住，啟動信號開始7秒內(nèi)無動作，邏輯電路可將響應的接觸器斷開，以防止電機過熱；力矩保護：力矩通常設置為額定力矩的60%，開關動作時力矩增至設定值，電機將斷開；電機過熱保護：溫度傳感器檢測電機定子線圈內(nèi)部溫度，當超過額定值時，傳感器跳斷，電機斷電。

2 順控及診斷信息

2.1 順控

焦炭塔特閥眾多，為滿足特閥的聯(lián)鎖需求，可通過外部硬接線實現(xiàn)開閥、關閥以及雙方向上的聯(lián)鎖。既參與順控又需在DCS 顯示的數(shù)據(jù)通過信號分配硬接線分別接入DCS 與SIS，閥門開關回訊信號等次要的點由SIS 通信到DCS，控制或聯(lián)鎖信號均為硬接線實際地址鏈接，執(zhí)行機構(gòu)方面通過設定菜單(Setting Menu)-控制(Control)-遠程控制Remote Control-硬接線(Hardwired)-聯(lián)鎖(Interlocks)-啟用/停用。結(jié)合實際生產(chǎn)需求，可將部分特閥的就地與遠程操作通過組態(tài)禁止，可通過加裝力矩反饋板，通信至DCS 即時監(jiān)控特閥動作時的力矩，使智能電動執(zhí)行機構(gòu)充分融入焦炭塔順控方案，避免因人為操作等不確定因素導致的事故發(fā)生。

2.2 紅外設置與診斷顯示

智能電動執(zhí)行機構(gòu)人機畫面友善，從屏幕可以獲取閥位、力矩和診斷報警等生產(chǎn)重要信息，常見診斷信息有：TORQUE TRIP CL 關閥方向運行時力矩跳斷、TORQUE TRIP OP 開閥方向運行時力矩跳斷、MOTOR STALLED 運行信號發(fā)出后電機未運行、BATTERY LOW 電池電量低、THERMOSTAT TRIP 電機溫度保護開關因電機內(nèi)部線圈過熱而跳斷等，通過紅外遙控器，可在不打開電氣箱蓋的情況下進入組態(tài)完成執(zhí)行器的設定、調(diào)試、查看。對于一般故障，可通過顯示屏的診斷信息來進行快速判斷處理，另外可通過遙控器下載詳細的診斷內(nèi)容配合軟件在電腦查看進行故障分析，來減少因現(xiàn)場檢查任務量大、時間久影響生產(chǎn)等情況，為分析判斷故障原因提供了詳實數(shù)據(jù)。

3 常見故障原因分析

3.1 力矩開關跳斷

案例：2019年5月10日，工藝人員反應4#塔甩油閥無法打開，遠程開閥只能開至閥位1.4%，工藝人員切換至就地動作，電機有運轉(zhuǎn)響聲，但閥位無實際變化，改為手動模式，搖動手輪卡澀嚴重，無法動作，反復開關活動，將閥位開至2%。

電機可運轉(zhuǎn)、手輪卡澀、閥位在反復活動后可以小幅度打開，結(jié)合診斷信息TORQUE TRIP OP，即執(zhí)行機構(gòu)力矩達到設定值所導致的跳斷，因此初步判斷閥道卡焦。將力矩按1%比例慢慢調(diào)大，循環(huán)試驗，直到新設置力矩可以動作閥門之后，將閥門打開。再反復活動，使閥道中焦塊脫落，最終將力矩設置回原始值或適當提高。實際生產(chǎn)中也出現(xiàn)過設備本身的磨損老化、軸承箱銅套損壞抱死，增加力矩亦無法解決問題等情況，此時需要將軸承箱拆解更換銅套，還有很多其他原因?qū)е碌牧靥鴶喙收?，故不作一一描述?/p>

3.2 交流接觸器故障

根據(jù)上一季度保運記錄發(fā)現(xiàn)，放水閥出現(xiàn)多次，閥門就地、遠程無法動作的情況，執(zhí)行機構(gòu)診斷信息均為MOTOR STALLED，即運行信號發(fā)出后電機未運行。

案例：2019年9月29日，4#塔“放水”操作時，工藝人員發(fā)現(xiàn)4#塔放水閥、甩油閥皆處于失電狀態(tài)。電氣送電后，放水閥恢復動力電，甩油閥依舊無法送上電，排查到4#塔甩油閥所在電氣接電箱總閘跳閘。

通過遙控器下載診斷數(shù)據(jù)分析得知4#塔甩油閥、放水閥在失電時并未動作，排除因為閥門卡澀、力矩過大等情況所導致的電機超電流跳閘情況，甩油閥單臺閥門電流過載保護為16A，總開關過載保護為40A，判斷故障電流大于40A，所以造成總開關跳閘。因此從執(zhí)行機構(gòu)交流接觸器、電機線圈、電氣接線是否接地、破損等處檢查?，F(xiàn)場測量甩油閥執(zhí)行機構(gòu)電機繞組直流電阻三相均為12歐，對地絕緣無窮大，電機電源進線無破損、發(fā)熱、燒焦等異常。測量交流接觸器發(fā)現(xiàn)左側(cè)v 相接觸器手動接觸后阻值5歐(正常為小于0.1歐)，拆開接觸器擋板發(fā)現(xiàn)有燒焦的痕跡。

結(jié)合診斷信息與實際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，故障多發(fā)生于焦化“給水”操作之后，因大吹氣手閥內(nèi)漏，“給水”時工藝管線產(chǎn)生劇烈震動，交流接觸器線圈電磁鐵吸合不緊，發(fā)熱導致絕緣異常相間短路，電流過載燒損交流接觸器。現(xiàn)場同樣存在震動導致的輕癥情況，即交流接觸器觸點持續(xù)吸合，無法脫開等，導致電機不切換方向，始終在一個方向上轉(zhuǎn)動?；蛴捎诮涣鹘佑|器的彈簧老化，彈力不足，在震動下徹底失效的情況。

3.3 執(zhí)行機構(gòu)遠程不動作

閥門就地可以動作，遠程無法動作，首先檢查聯(lián)鎖條件是否滿足，在聯(lián)鎖條件滿足的情況下檢查線路，查看接線盤端子5、33、34、35有無松動，線路有無接地故障，保險是否燒，刀閘有無被打開；檢查端子4、31、36短接線有無脫落。如有相應處理；檢查SIS輸出是否滿足，如滿足，檢查線路，檢查5/37(聯(lián)鎖開)5/38(聯(lián)鎖關)端子及線路；若還未找到原因，則更換主板處理。

4 維護

由于工況惡劣，工藝流程改動的緊迫性，允許處理時間極短，在智能電動執(zhí)行機構(gòu)出現(xiàn)故障時，若不能最短時間診斷并及時處理，便將影響生產(chǎn)，導致降量、分爐、甚至停工。面臨嚴峻形勢，必須要提高日常維護水平、縮短故障處置時間，因此有必要對智能電動執(zhí)行機構(gòu)的故障進行分類并標準化管理維護。

4.1 定期維護

按月檢查執(zhí)行機構(gòu)電纜格蘭、接線盒的防水密封情況，表蓋玻璃及內(nèi)部是否有水汽，動力電源是否供電，執(zhí)行機構(gòu)顯示屏是否有診斷報警信息，齒輪箱轉(zhuǎn)動時有無異響、表面有無裂痕，手輪、骨架油封是否漏油等，如有相應處理。

4.2 常見故障預防性維護

由于執(zhí)行機構(gòu)多因震動，介質(zhì)結(jié)焦等因素而導致故障，所以在檢查時優(yōu)先從這兩點著手，再有效結(jié)合執(zhí)行機構(gòu)診斷信息，迅速判斷故障并及時處理。對于易產(chǎn)生劇烈震動的執(zhí)行機構(gòu)，及時排查交流接觸器損壞、老化情況并且更換，配合工藝人員優(yōu)化“給水”操作，以汽代水，降低震動強度及頻次來減少故障的發(fā)生。

5 結(jié)語

綜上所述，增加對焦炭塔特閥力矩的周檢、記錄。及時排查閥門卡澀情況，對于焦化閘閥易結(jié)焦等特點，可以將檢查發(fā)現(xiàn)的易卡澀閥門開關力矩適當調(diào)大，并且重新設置關限位，通過力矩關模式將閥門關死后，用手輪回搖半圈，設置關限位，并將關閥模式改至限位關，防止關過位置導致閥門卡澀和漏量，避免生產(chǎn)中因閥門卡死不能動作而發(fā)生的事故。