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提高壓縮機控制系統(tǒng)及現(xiàn)場儀表可靠性的探討
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提高壓縮機控制系統(tǒng)及現(xiàn)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(tǒng)功能、硬件集成、組態(tài)的可靠性,做好現(xiàn)場儀表的設計選型、安裝、維護提高整個系統(tǒng)的可靠性,確保石油化工大型壓縮機長周期安全平穩(wěn)運行。DZI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(lián)鎖、非計劃停機,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。因此壓縮機安全、長周期平穩(wěn)運行十分重要,國際通用規(guī)范(API)要求大型壓縮機連續(xù)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(tǒng)及現(xiàn)場儀表的可靠性直接關(guān)系到壓縮機運行的可靠性。
 
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系統(tǒng)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(tǒng),即時系統(tǒng)一路故障報警,系統(tǒng)也能正常工作,運行狀態(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(nèi)部單點故障系統(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端子板帶保險管和發(fā)光二級管,當保險絲斷了,發(fā)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(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,可以說壓縮機的“黑匣子”。
 
壓縮機控制系統(tǒng)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(tǒng)。
 
2  現(xiàn)場配套儀表的選型
壓縮機配套現(xiàn)場安全儀表主要有,檢測潤滑油壓力儀表、軸溫、軸振動儀表,其可靠性直接關(guān)系著整個系統(tǒng)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(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閉觸點(故障安全型)。選用壓力開關(guān)有以下問題;觸點長期閉合(故障安全型)不動做,有時會出現(xiàn)黏合或接觸不良,導致誤動作和不動作,另每次調(diào)校要把表拆下了,在校驗臺調(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,影響到壓縮機安全性。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,壓力實際值隨時能看到,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。控制系統(tǒng)的運算功能多,速度快,連鎖值在控制系統(tǒng)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(tǒng)表系統(tǒng)的3個不同的輸入模塊。這種配置方式既增強了系統(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致系統(tǒng)的停車事故,還有效地避免了外界環(huán)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(zhuǎn)速等。在壓縮機運行過程中,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(lián)鎖停車。這種故障是突發(fā)的,無征兆,有時瞬間回復正常。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(yè)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(tài)中,組態(tài)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#大造成連鎖停車,或控制系統(tǒng)的溫度聯(lián)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(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(guān)的設置
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)的設計變尤其重要。維護旁路開關(guān)主要用于聯(lián)鎖現(xiàn)場儀表和線路維護暫時旁路信號輸入,使控制系統(tǒng)聯(lián)鎖邏輯輸出不受維護線路和儀表信號的影響,方便現(xiàn)場儀表進行在測試和維護,避免因儀表維護造成壓縮機聯(lián)鎖停機。維護旁路設置為軟開關(guān),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(guān)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(shù)正常,解除旁路。
 
4  結(jié)束語 
設計先金的大型壓縮機組的控制系統(tǒng)及現(xiàn)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(tǒng)的和現(xiàn)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(tǒng)及儀表的可靠性目的。
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