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提高壓縮機控制系統及現場儀表可靠性的探討
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提高壓縮機控制系統及現場儀表可靠性的探討

時間:2019-02-20 16:50:49

 摘要:以TS3000為例論述壓縮機控制系統功能、硬件集成、組態的可靠性,做好現場儀表的設計選型、安裝、維護提高整個系統的可靠性,確保石油化工大型壓縮機長周期安全平穩運行。BIB壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
石油化工壓縮機是工藝裝置的核心設備,由于造價高,大部分單臺運行,一但壓縮機聯鎖、非計劃停機,就造成生產裝置的停車。再次開車造成物料、能量、環境的損失,給裝置帶來安全隱患。因此壓縮機安全、長周期平穩運行十分重要,國際通用規范(API)要求大型壓縮機連續運行三年以上不需要停車檢修,這對大型壓縮機長周期可靠運行提出更高的要求,其中控制系統及現場儀表的可靠性直接關系到壓縮機運行的可靠性。
 
1  TS3000控制系統可靠性分析
TS3000系統是美國TRICONEX公司的現代化的產品,安全等級達到了TUV6級或SIL3級。它采用了三重化(TMR)冗余結構處理器技術,它將三路隔離、各自好立并行執行控制程序和廣泛的診斷集成在一個系統中,用三取二表決提供高度完善、無差錯、不間斷的過程操作。每一個I/O卡件也均采用三重化設計,即一個信號進入一個卡件通道時,分別分成三個好立的通道在表決后電路后進入系統,即時系統一路故障報警,系統也能正常工作,運行狀態通過在卡件發光二級管顯示(正常綠色故障紅色)。信號經三個主處理器處理后沿著三個通道被送到輸出卡件,并在輸出卡件中再次進行表決和決擇后輸出,不會因內部單點故障系統失效而造成誤停車。
 
TS-3000的系統合理使用了ETP斷子板,ETP是連接各卡件通道到現場接線端子集成件,用專用的KS電纜把ETP端子板與I/O卡件相連接,ETP對處理故障起重要作用,如DI輸入卡件的ETP端子板帶保險管和發光二級管,當保險絲斷了,發光二極點亮為紅色,可訊速查找到故障點。TS-3000具有SOE功能,一旦事件發生,以毫秒級記錄發生事件,分析出事件的先后順序,能盡快找到事故的原因,可以說壓縮機的“黑匣子”。
 
壓縮機控制系統設計時,應選有三重化冗余、容錯、診斷功能、SOE事故記錄功能等如TS000的可靠性強的控制系統。
 
2  現場配套儀表的選型
壓縮機配套現場安全儀表主要有,檢測潤滑油壓力儀表、軸溫、軸振動儀表,其可靠性直接關系著整個系統的可靠性。在儀表選型過程中應從多方面進行考慮,包括儀表的自身性的可靠性及外界環境、安裝等方面。
 
2.1 潤滑油壓力檢測元件
按照系統可靠性的原則選擇儀表配置方式,為故障安全型。目前潤滑油壓力低低聯鎖常見有壓力開關和壓力變送器兩種形式儀表。選用壓力開關,調校好壓力開關,線接到潤滑油壓正常時閉觸點(故障安全型)。選用壓力開關有以下問題;觸點長期閉合(故障安全型)不動做,有時會出現黏合或接觸不良,導致誤動作和不動作,另每次調校要把表拆下了,在校驗臺調校,在安裝過程部分壓力開關頂絲跑位現象,造成連鎖值不準,影響到壓縮機安全性。故選用帶Hart協議和LCD顯示功能智能壓力變送器克服了壓力開關弊端,智能壓力變送器輸出穩定,并帶數字信號的4~20mA信號,壓力實際值隨時能看到,通過手持終端就完成壓力變送器的調校和聯鎖自保試驗?刂葡到y的運算功能多,速度快,連鎖值在控制系統運算后輸出。變送器也采用了冗余的配置方案,方式為“三取二”的邏輯表達形式。3臺變送器安裝接線是相互好立,其檢測信號分別進入控制系統表系統的3個不同的輸入模塊。這種配置方式既增強了系統的可靠性。除了降低變送器、壓力開關的自身故障情況失效導致系統的停車事故,還有效地避免了外界環境如導壓管堵塞,接頭泄漏、線路接觸不良等多方面的因素,從根本上提高可靠性。
 
2.2 軸系儀表
軸系儀表主要包括軸振動、軸位移、鍵相位、軸瓦溫度及轉速等。在壓縮機運行過程中,軸系儀表故障率略高,經常出現軸溫開路或干擾溫度突然變非常大,或軸振動和軸位移探頭、延伸電纜及前置器故障或干擾,造成壓縮機聯鎖停車。這種故障是突發的,無征兆,有時瞬間回復正常。要消除這種隱患,按規范安裝軸系儀表,確保安質量外,并在控制器邏輯算上對信號適當處理,減少信號故障的發生,降低事故的停車率,提升其的可靠性。
 
2.2.1  軸溫儀表
機組軸瓦溫度,一般采用PT100雙支熱電阻檢測,按照固定方式可分為直插式,螺紋式等,直插式雙支熱電阻用固定膠固定在軸瓦上,防止雙支熱電阻引線損傷或斷路,安裝期間,熱電阻線從軸瓦組件中引出,按固定的路徑敷設,作好固定措施,同時與機械專業配合好,防止軸瓦安裝時把熱電阻壓壞、壓斷,固定好路徑要仔細檢查,避開銳邊銳角對線的損傷。在溫變安全刪的組態中,組態熱電阻開路、斷路時輸出值置零并報警,避免因熱電阻開路顯示變非常大造成連鎖停車,或控制系統的溫度聯鎖邏輯運算中,對溫度信號做延時避過干擾。
 
2.1.2  軸振儀表
壓縮機軸系儀表在安裝除了按說明及規范要求安裝外,避免探頭的豬尾線與延伸電纜連接扭力;檢查延伸電纜的絕緣層,將同軸電纜接頭擰緊并做絕緣處理,防止電纜多點接地造成信號異常波動(延伸電纜和探頭豬尾線選用鎧裝的比較好);密封探頭與殼體連接處,防止油氣順著探頭和延伸電纜滲出,造成同軸電纜接頭接觸不良,從安裝施工提高其可靠性。
 
3  維護旁路開關的設置
為了提高系統的可用性,合理的旁路開關和操作旁路開關的設計變尤其重要。維護旁路開關主要用于聯鎖現場儀表和線路維護暫時旁路信號輸入,使控制系統聯鎖邏輯輸出不受維護線路和儀表信號的影響,方便現場儀表進行在測試和維護,避免因儀表維護造成壓縮機聯鎖停機。維護旁路設置為軟開關,并設置安全級別口令,設置明顯的旁路報警顯示,儀表故障處理好,盡快解除維護旁路。操作旁路開關使壓縮機允許啟動的工藝條件不滿足,暫時旁掉輸入信號,等壓縮機運行起來工藝參數正常,解除旁路。
 
4  結束語 
設計先進的大型壓縮機組的控制系統及現場儀表,其可靠性對于提高整個裝置的安全運行有重要意義,以上壓縮機控制系統的和現場儀表設計、安裝、維護等方面的一些體會探討,以其達到提升壓縮機控制系統及儀表的可靠性目的。
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