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石油化工壓縮機(jī)是工藝裝置的核心設(shè)備，由于造價(jià)高，大部分單臺運(yùn)行，一但壓縮機(jī)聯(lián)鎖、非計(jì)劃停機(jī)，就造成生產(chǎn)裝置的停車。再次開車造成物料、能量、環(huán)境的損失，給裝置帶來安全隱患。因此壓縮機(jī)安全、長周期平穩(wěn)運(yùn)行十分重要，國際通用規(guī)范（API）要求大型壓縮機(jī)連續(xù)運(yùn)行三年以上不需要停車檢修，這對大型壓縮機(jī)長周期可靠運(yùn)行提出更高的要求，其中控制系統(tǒng)及現(xiàn)場儀表的可靠性直接關(guān)系到壓縮機(jī)運(yùn)行的可靠性。

 

1  TS3000控制系統(tǒng)可靠性分析

TS3000系統(tǒng)是美國TRICONEX公司的現(xiàn)代化的產(chǎn)品，安全等級達(dá)到了TUV6級或SIL3級。它采用了三重化（TMR）冗余結(jié)構(gòu)處理器技術(shù)，它將三路隔離、各自好立并行執(zhí)行控制程序和廣泛的診斷集成在一個(gè)系統(tǒng)中，用三取二表決提供高度完善、無差錯(cuò)、不間斷的過程操作。每一個(gè)I/O卡件也均采用三重化設(shè)計(jì)，即一個(gè)信號進(jìn)入一個(gè)卡件通道時(shí)，分別分成三個(gè)好立的通道在表決后電路后進(jìn)入系統(tǒng)，即時(shí)系統(tǒng)一路故障報(bào)警，系統(tǒng)也能正常工作，運(yùn)行狀態(tài)通過在卡件發(fā)光二級管顯示（正常綠色故障紅色）。信號經(jīng)三個(gè)主處理器處理后沿著三個(gè)通道被送到輸出卡件，并在輸出卡件中再次進(jìn)行表決和決擇后輸出，不會(huì)因內(nèi)部單點(diǎn)故障系統(tǒng)失效而造成誤停車。

 

TS-3000的系統(tǒng)合理使用了ETP斷子板，ETP是連接各卡件通道到現(xiàn)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(xiǎn)管和發(fā)光二級管，當(dāng)保險(xiǎn)絲斷了，發(fā)光二極點(diǎn)亮為紅色，可訊速查找到故障點(diǎn)。TS-3000具有SOE功能，一旦事件發(fā)生，以毫秒級記錄發(fā)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(jī)的“黑匣子”。

 

壓縮機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選有三重化冗余、容錯(cuò)、診斷功能、SOE事故記錄功能等如TS000的可靠性強(qiáng)的控制系統(tǒng)。

 

2  現(xiàn)場配套儀表的選型

壓縮機(jī)配套現(xiàn)場安全儀表主要有，檢測潤滑油壓力儀表、軸溫、軸振動(dòng)儀表，其可靠性直接關(guān)系著整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。在儀表選型過程中應(yīng)從多方面進(jìn)行考慮，包括儀表的自身性的可靠性及外界環(huán)境、安裝等方面。

 

2.1 潤滑油壓力檢測元件

按照系統(tǒng)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(lián)鎖常見有壓力開關(guān)和壓力變送器兩種形式儀表。選用壓力開關(guān)，調(diào)校好壓力開關(guān)，線接到潤滑油壓正常時(shí)閉觸點(diǎn)（故障安全型）。選用壓力開關(guān)有以下問題；觸點(diǎn)長期閉合（故障安全型）不動(dòng)做，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)黏合或接觸不良，導(dǎo)致誤動(dòng)作和不動(dòng)作，另每次調(diào)校要把表拆下了，在校驗(yàn)臺調(diào)校，在安裝過程部分壓力開關(guān)頂絲跑位現(xiàn)象，造成連鎖值不準(zhǔn)，影響到壓縮機(jī)安全性。故選用帶Hart協(xié)議和LCD顯示功能智能壓力變送器克服了壓力開關(guān)弊端，智能壓力變送器輸出穩(wěn)定，并帶數(shù)字信號的4~20mA信號，壓力實(shí)際值隨時(shí)能看到，通過手持終端就完成壓力變送器的調(diào)校和聯(lián)鎖自保試驗(yàn)。控制系統(tǒng)的運(yùn)算功能多，速度快，連鎖值在控制系統(tǒng)運(yùn)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(dá)形式。3臺變送器安裝接線是相互好立，其檢測信號分別進(jìn)入控制系統(tǒng)表系統(tǒng)的3個(gè)不同的輸入模塊。這種配置方式既增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。除了降低變送器、壓力開關(guān)的自身故障情況失效導(dǎo)致系統(tǒng)的停車事故，還有效地避免了外界環(huán)境如導(dǎo)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(dòng)、軸位移、鍵相位、軸瓦溫度及轉(zhuǎn)速等。在壓縮機(jī)運(yùn)行過程中，軸系儀表故障率略高，經(jīng)常出現(xiàn)軸溫開路或干擾溫度突然變#大，或軸振動(dòng)和軸位移探頭、延伸電纜及前置器故障或干擾，造成壓縮機(jī)聯(lián)鎖停車。這種故障是突發(fā)的，無征兆，有時(shí)瞬間回復(fù)正常。要消除這種隱患，按規(guī)范安裝軸系儀表，確保安質(zhì)量外，并在控制器邏輯算上對信號適當(dāng)處理，減少信號故障的發(fā)生，降低事故的停車率，提升其的可靠性。

 

2.2.1  軸溫儀表

機(jī)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(shè)，作好固定措施，同時(shí)與機(jī)械專業(yè)配合好，防止軸瓦安裝時(shí)把熱電阻壓壞、壓斷，固定好路徑要仔細(xì)檢查，避開銳邊銳角對線的損傷。在溫變安全刪的組態(tài)中，組態(tài)熱電阻開路、斷路時(shí)輸出值置零并報(bào)警，避免因熱電阻開路顯示變#大造成連鎖停車，或控制系統(tǒng)的溫度聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算中，對溫度信號做延時(shí)避過干擾。

 

2.1.2  軸振儀表

壓縮機(jī)軸系儀表在安裝除了按說明及規(guī)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(diǎn)接地造成信號異常波動(dòng)（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(hù)旁路開關(guān)的設(shè)置

為了提高系統(tǒng)的可用性，合理的旁路開關(guān)和操作旁路開關(guān)的設(shè)計(jì)變尤其重要。維護(hù)旁路開關(guān)主要用于聯(lián)鎖現(xiàn)場儀表和線路維護(hù)暫時(shí)旁路信號輸入，使控制系統(tǒng)聯(lián)鎖邏輯輸出不受維護(hù)線路和儀表信號的影響，方便現(xiàn)場儀表進(jìn)行在測試和維護(hù)，避免因儀表維護(hù)造成壓縮機(jī)聯(lián)鎖停機(jī)。維護(hù)旁路設(shè)置為軟開關(guān)，并設(shè)置安全級別口令，設(shè)置明顯的旁路報(bào)警顯示，儀表故障處理好，盡快解除維護(hù)旁路。操作旁路開關(guān)使壓縮機(jī)允許啟動(dòng)的工藝條件不滿足，暫時(shí)旁掉輸入信號，等壓縮機(jī)運(yùn)行起來工藝參數(shù)正常，解除旁路。

 

4  結(jié)束語 

設(shè)計(jì)先金的大型壓縮機(jī)組的控制系統(tǒng)及現(xiàn)場儀表，其可靠性對于提高整個(gè)裝置的安全運(yùn)行有重要意義，以上壓縮機(jī)控制系統(tǒng)的和現(xiàn)場儀表設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)等方面的一些體會(huì)探討，以其達(dá)到提升壓縮機(jī)控制系統(tǒng)及儀表的可靠性目的。