HydroCOM無級氣量調節(jié)系統(tǒng)中間接口單元故障分析

胡永宏 王 偉 張林凱 劉 莉

(中國石油天然氣股份有限公司廣西石化分公司，廣西欽州，535020)

隨著如今能源的日益消耗，煉油生產流程能耗較大，節(jié)能增效已經成為企業(yè)目前的工作內容之一[1]。HydroCOM無極氣量調節(jié)系統(tǒng)已成為往復式壓縮機降低能耗的主要手段之一，并已經在各大煉廠廣泛使用，但HydroCOM無極氣量調節(jié)系統(tǒng)畢竟是一套匹配的獨立系統(tǒng)，在壓縮機中的應用也發(fā)生了不少的故障問題，如能快速地解決各種問題，就能給煉廠帶來較大的經濟效益。馬昌岳[2]介紹了HydroCOM無極氣量調節(jié)系統(tǒng)為加氫裂化裝置往復式壓縮機帶來的優(yōu)勢和經濟效益；呂佳琪[3]對某企業(yè)新氫壓縮機的HydroCOM無極氣量調節(jié)系統(tǒng)中氣閥無法正常卸荷問題，通過對各工作腔檢查，最終達到較好的整改效果；王志芳[4]等通過對某煉廠加氫裂化裝置的新氫壓縮機空負荷試運行，發(fā)現(xiàn)HydroCOM無極氣量調節(jié)系統(tǒng)的中間接口單元CIU的SIM卡出現(xiàn)警報，通過對接線端子的改進，確保了機組和裝置的平穩(wěn)生產。本文對某煉廠一套渣油加氫脫硫裝置中往復式新氫壓縮機因HydroCOM無極氣量調節(jié)系統(tǒng)中間接口單元CIU的兩起故障問題進行分析，并找到解決辦法從而確保裝置的平穩(wěn)生產。

1 HydroCOM系統(tǒng)的現(xiàn)場應用

某煉廠渣油加氫裝置有三臺為兩個系列的高壓反應系統(tǒng)提供氫氣的往復式壓縮機，即新氫壓縮機，正常是兩開一備(備用壓縮機型號為K101S)，新氫壓縮機機頭的型號為4BDC-OF18H3，由美國DRESSER-RAND公司設計和制造，型式為臥式四列對稱平衡型的四級壓縮機，氣缸為水平雙作用，進、排氣口均按上進、下出布置。壓縮機主電機是由佳木斯電機股份有限公司生產的增安型無刷勵磁同步電動機，其型號為AW1800-18/3250WTHF1，曲軸轉速為333r/min，最大活塞速度3.6m/s，額定功率為7800kW/h。K101S氣閥采用0-R公司的Magnum閥，采用卸荷器和逐級返回作氣量調節(jié)，設0%、50%、100%三擋負荷為裝置備用機組。壓縮機K101和K201采用賀尓碧格公司開發(fā)的HydroCOM無級氣量調節(jié)系統(tǒng)和逐級返回進行氣量調節(jié)，HydroCOM無級氣量調節(jié)系統(tǒng)是通過“回流省功”原理[5]來降低系統(tǒng)的氣量負荷，從而達到降低新氫壓縮機的電耗。

2 HydroCOM系統(tǒng)CIU介紹

HydroCOM系統(tǒng)結構圖如圖1所示。從圖1中可以看出HydroCOM系統(tǒng)中的CIU(中間單元接口)是DCS控制器與執(zhí)行器之間的接口，壓縮機的控制在DCS系統(tǒng)中得以實現(xiàn)，每一級都有一個獨立的控制回路。這些控制參數(shù)傳輸至CIU中，由CIU將其轉換為HydroCOM系統(tǒng)的信號，再通過BUS總線傳輸?shù)轿挥诂F(xiàn)場的執(zhí)行機構中。從總線得到的電信號指令再通過HydroCOM油泵的油壓控制每一個進氣閥，從而使壓縮機的負荷得到控制。而CIU的功能就是將DCS的負荷信號轉換為執(zhí)行機構電磁閥的時間信號，CIU的故障可以直接通過GIM卡上的顯示燈直接顯示，如圖2所示，如果CIU向DCS報告有故障，那么GIM卡上的“Error”指示燈處于發(fā)亮狀態(tài)；如果CIU向DCS報告有報警，那么GIM卡上的“Warning”指示燈處于發(fā)亮狀態(tài)；如果CIU接受到來自DCS的模擬信號，那么GIM卡上的“Simulation”指示燈處于發(fā)亮狀態(tài)；如果CIU接受到來自DCS的激活信號，那么GIM卡上的“Enable”指示燈處于發(fā)亮狀態(tài)。

圖1 HydroCOM系統(tǒng)結構圖

圖2 GIM卡顯示信號燈

3 CIU故障分析及整改

3.1 故障1分析及整改措施

3.1.1 故障1分析

2018年1月8日上午10點23分，某煉廠渣油加氫新氫壓縮機K201顯示HydroCOM氣量無級調節(jié)系統(tǒng)斷續(xù)出現(xiàn)CIU出錯；10點30分07秒，HydroCOM中間接口CIU報警9秒(3秒延時)，造成聯(lián)鎖停HydroCOM系統(tǒng)油泵；10點31分56秒，K201壓縮機機身振動VISA8001B變大，瞬間升高到30μm(聯(lián)鎖值20μm，量程0-30μm)；10點31分58秒超過延時2s時間，機身振動VISA8001B聯(lián)鎖停K201壓縮機。

壓縮機跳停后，查看HydroCOM氣量無級調節(jié)系統(tǒng)，在檢查機柜間時，發(fā)現(xiàn)SIM卡在一級缸出現(xiàn)了故障代碼，代碼為101，同時GIM卡上也顯示有錯誤，如圖3所示。

圖3 Hydrocom系統(tǒng)故障簡易圖

SIM卡故障代碼對應的解釋如表1所示，故障代碼101為一級缸1.1單元通信故障導致，所以針對SIM卡故障做了詳細的現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)1.2級和1.3級之間通信進行線路有問題，打開1.2級的電氣室檢查時，發(fā)現(xiàn)在1.2級至1.3級的通信線接中的一根信號線觸點有銹蝕氧化現(xiàn)象，此信號線為0.5平方的7芯線，拆下時接線端處線芯數(shù)量已不足7根，此類執(zhí)行機構接線類型為閘刀形式，長期使用，夾力會下降，且信號線芯較細，易氧化，致使通信線路出現(xiàn)斷續(xù)不良傳輸。

表1 故障代碼及解釋

HydroCOM系統(tǒng)聯(lián)鎖邏輯圖如圖4所示，HydroCOM氣量無級調節(jié)系統(tǒng)中的CIU出錯超過3秒后，會觸發(fā)HydroCOM系統(tǒng)聯(lián)鎖停Hydrocom液壓油泵。

圖4 HydroCOM系統(tǒng)聯(lián)鎖邏輯圖

當HydroCOM無級氣量調節(jié)系統(tǒng)液壓油泵停后，油壓下降，調節(jié)系統(tǒng)氣閥全開，壓縮機由60%左右的負荷跳至100%負荷做功。間接地導致各級級間壓力調節(jié)不及時，以及各級做功差異較大，使得新氫壓縮機機身振動值VISA8001B升高到聯(lián)鎖值，此振動聯(lián)鎖為單點聯(lián)鎖邏輯，最終導致新氫壓縮機停機。

3.1.2 整改措施

(1)接線端口為閘刀式，長期使用會出現(xiàn)松動，如更換為插接式端口會更好，并且通訊線連接點容易發(fā)生氧化銹蝕現(xiàn)象，造成接觸不良，出現(xiàn)信號故障，導致設備問題，應做好隔絕空氣措施，定期更換通訊線。

(2)新氫壓縮機機身振動測定為單點測定，容易因儀表故障問題導致聯(lián)鎖停機，應當改成雙點測試，聯(lián)鎖改為二取二，這樣能避免因儀表單點故障導致停機問題。

3.2 故障2分析及整改措施

3.2.1 故障2分析

2021年2月4日，某煉廠渣油加氫裝置在16點54分時發(fā)現(xiàn)新氫壓縮機K101電流由204A突然一分鐘內下降至26A，K101四級出口壓力和一系列系統(tǒng)壓力緩慢下降。此時K101各級負荷顯示“一級51%、二級56%、二級61%、四級63%”，未見異常，級間返回閥未見異常動作；現(xiàn)場確認K101運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)K101機組電機正常運轉，未見異常聲音，現(xiàn)場電流20A，但壓縮機機體不做功，HydroCOM油壓正常12MPa，現(xiàn)場氣閥溫度正常50℃左右。

從DCS畫面上新氫壓縮機HydroCOM聯(lián)鎖畫面上發(fā)現(xiàn)，K101壓縮機電機運行狀態(tài)及CIU處于異常狀態(tài)，如圖5所示，即CIU投用聯(lián)鎖觸發(fā)，但是不滿足HydroCOM油站電機聯(lián)鎖，從而HydroCOM油壓泵未停運，油站油壓也正常，但是發(fā)現(xiàn)HydroCOM系統(tǒng)不工作，各級新氫壓縮機負荷變?yōu)榱阖摵?。進一步對CIU異常導致HydroCOM系統(tǒng)不工作進行分析，通過機柜間檢查MCS系統(tǒng)硬件記錄，發(fā)現(xiàn)在16點52分時，MCS系統(tǒng)第2機架3號卡第18通道發(fā)出回路負載不匹配警告，該通道LOAD提示燈亮，該通道為機組運行狀態(tài)(至DCS)信號。在17點時，該通道再次出現(xiàn)回路負載不匹配警告，并發(fā)出LED CPLD故障報警，顯示MCS卡件故障。

圖5 新氫機HydroCOM聯(lián)鎖邏輯畫面圖

檢查DCS系統(tǒng)邏輯，發(fā)現(xiàn)MCS系統(tǒng)機組運行狀態(tài)信號為0(CIU運行時應為1)，導致CIU投用信號被切除。同時，檢查機柜間HydroCOM系統(tǒng)指示面板CIU指示燈正常，但Enable指示燈滅，如圖6所示。根據以上現(xiàn)象，結合DCS報警記錄，分析為MCS系統(tǒng)3號卡18通道故障，信號于16時54分先由1變?yōu)?，導致機組負荷變?yōu)?%。

圖6 HydroCOM系統(tǒng)指示面板

3.2.2 整改措施

(1)MCS系統(tǒng)卡件老化故障導致，對該卡件進行在線更換，更換卡件后Enable指示燈正常，報警信號消除。

(2)裝置應利用大檢修對該項目的卡件、通道、接線進行保養(yǎng)及更換，這樣能夠減少設備故障導致機組停機事件。

4 結語

(1)通過以上兩件CIU故障探討分析，可以發(fā)現(xiàn)CIU的故障帶來的兩種截然不同的設備狀態(tài)及快速的處理方案，中間連接單元CIU故障處理得當，可以有效地減少HydroCOM無級氣量調節(jié)系統(tǒng)的故障率，使得往復式新氫壓縮機安全運行，從而節(jié)約成本。

(2)裝置檢修工作多數(shù)主要是檢修大型機組、換熱器及儀表，往往容易忽略一些輔助設施USP間的軟件連接單元、連接通道和連接接口等，而這些輔助設施做定期檢修及更換同樣也很重要。