東立明 杜 勇 張衛(wèi)峰

(1.中國(guó)石油蘭州石化公司電儀事業(yè)部,蘭州 730060；2.蘭州工業(yè)學(xué)院,蘭州 730050)

某石化廠(chǎng)裂解裝置GB-201機(jī)組為裂解氣壓縮機(jī)，是乙烯裝置中的關(guān)鍵機(jī)組，其運(yùn)行可靠性直接關(guān)系到乙烯裝置的產(chǎn)品質(zhì)量。在裂解氣壓縮機(jī)超速保護(hù)聯(lián)鎖方面，原系統(tǒng)采用的是JAQUET FT2000超速保護(hù)系統(tǒng)，該超速保護(hù)聯(lián)鎖包含儀表自身故障和速度二選一，存在聯(lián)鎖誤動(dòng)(儀表故障)和拒動(dòng)(探頭故障)的風(fēng)險(xiǎn)，且JAQUET FT2000不具備轉(zhuǎn)速顯示和信號(hào)遠(yuǎn)傳功能，儀表維護(hù)操作人員無(wú)法監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)速的測(cè)量情況。

隨著控制系統(tǒng)技術(shù)的不斷發(fā)展，運(yùn)行穩(wěn)定和聯(lián)鎖動(dòng)作可靠的WOODWARD ProTech GII超速保護(hù)器應(yīng)運(yùn)而生，其具備獨(dú)立模塊三取二功能和轉(zhuǎn)速顯示、信號(hào)遠(yuǎn)傳功能，通過(guò)不同組合可以靈活運(yùn)用各種類(lèi)型的測(cè)速探頭，在實(shí)際使用中有較好的經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)優(yōu)勢(shì)?；赪OODWARD ProTech GII超速保護(hù)器的優(yōu)點(diǎn)，筆者將其應(yīng)用在裂解氣壓縮機(jī)的控制中，以彌補(bǔ)原超速保護(hù)系統(tǒng)的不足。

WOODWARD ProTech GII是一個(gè)超速保護(hù)設(shè)備，設(shè)計(jì)用于在檢測(cè)到超速或超加速度事件后安全地關(guān)斷蒸汽透平、燃?xì)馔钙郊八啓C(jī)等設(shè)備?？赏ㄟ^(guò)有源或無(wú)源探頭(磁阻式傳感器)精確地監(jiān)測(cè)透平轉(zhuǎn)子的速度和加速度并觸發(fā)一個(gè)停機(jī)指令到透平關(guān)斷閥或相應(yīng)的關(guān)斷系統(tǒng)。

WOODWARD Protech GII超速保護(hù)器系統(tǒng)模塊邏輯功能如圖1所示。WOODWARD ProTech GII超速保護(hù)器由3個(gè)獨(dú)立的A、B、C速度監(jiān)測(cè)模塊組成，輸出部分采用三取二表決邏輯的雙冗余跳閘繼電器輸出。3個(gè)獨(dú)立的速度監(jiān)測(cè)模塊可接收高壓電源輸入(90～240V(AC))或低壓電源輸入(18～32V(DC))。同時(shí)獨(dú)立的報(bào)警繼電器、4～20mA轉(zhuǎn)速輸出和Modbus通信使該超速保護(hù)器很容易整合到任何透平系統(tǒng)中。WOODWARD ProTech GII超速保護(hù)器的日志功能可以記錄所有跳閘、報(bào)警、關(guān)斷閥響應(yīng)次數(shù)和超速事件。跳閘日志功能使用一個(gè)滾動(dòng)緩存能夠記錄最后50次的跳閘或報(bào)警事件、最后20次的超速事件和這些事件發(fā)生的時(shí)間。

2 雙電源冗余供電配置

供電模塊采用雙電源冗余供電配置(圖2)，將電氣提供的UPS供電和市電供電分別接入對(duì)應(yīng)的24V(DC)穩(wěn)壓源，再將輸出并接于3個(gè)模塊的3個(gè)獨(dú)立2A空開(kāi)，以實(shí)現(xiàn)雙電源冗余供電[1]，如遇一段電氣供電丟失、一塊穩(wěn)壓源故障或一個(gè)空開(kāi)跳閘等故障時(shí)，可確保WOODWARD Protech GII超速保護(hù)器系統(tǒng)供電的可靠性和運(yùn)行的穩(wěn)定性，不造成機(jī)組聯(lián)鎖停車(chē)。WOODWARD Protech GII超速保護(hù)器系統(tǒng)供電配置須符合HG/T 20513-2000《儀表系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)規(guī)定》和HG/T 20509-2000《儀表供電設(shè)計(jì)規(guī)定》的要求。

圖1 WOODWARD Protech GII超速保護(hù)器系統(tǒng)模塊邏輯功能

圖2 WOODWARD Protech GII超速保護(hù)器系統(tǒng)供電配置

3 速度信號(hào)分析

3.1 輸入信號(hào)類(lèi)型

無(wú)源、有源探頭均適用于輸入通道(選擇可通過(guò)前面板組態(tài)實(shí)現(xiàn))。無(wú)源探頭：WOODWARD ProTech GII超速保護(hù)器不提供探頭工作電源。有源探頭：WOODWARD ProTech GII超速保護(hù)器提供24V(DC)探頭工作電源。

輸入信號(hào)規(guī)格見(jiàn)表1、2。

表1 無(wú)源輸入信號(hào)規(guī)格

本次改造選擇有源輸入模式。

3.2 轉(zhuǎn)速傳感器與接線(xiàn)方式

WOODWARD ProTech GII超速保護(hù)器適用于3種轉(zhuǎn)速傳感器：被動(dòng)式磁感應(yīng)單元、主動(dòng)式接近傳感器和渦流探頭。

本次改造選擇的是渦流探頭。渦流探頭基于法拉第電磁感應(yīng)原理[2]。渦流探頭前置器中的高頻振蕩電流通過(guò)延伸電纜流入探頭線(xiàn)圈，在探頭頭部的線(xiàn)圈中產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。當(dāng)被測(cè)金屬靠近此交變磁場(chǎng)時(shí)，在金屬表面將產(chǎn)生感應(yīng)電渦流，與此同時(shí)該電渦流場(chǎng)產(chǎn)生一個(gè)方向與頭部線(xiàn)圈磁場(chǎng)方向相反的交變磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)間的反作用將使頭部線(xiàn)圈高頻電流的幅度和相位發(fā)生改變(即線(xiàn)圈的有效阻抗)。此變化與被測(cè)金屬的磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、線(xiàn)圈的幾何形狀、幾何尺寸、電流頻率及頭部線(xiàn)圈到金屬導(dǎo)體表面的距離等參數(shù)有關(guān)。

表2 有源輸入信號(hào)規(guī)格

WOODWARD ProTech GII超速保護(hù)器的前面盤(pán)組態(tài)為有源方式，測(cè)量參數(shù)為頻率。WOODWARD Protech GII超速保護(hù)器渦流探頭的接線(xiàn)方式如圖3所示。

圖3 WOODWARD Protech GII超速保護(hù)器渦流探頭接線(xiàn)示意圖

4 聯(lián)鎖邏輯分析

原WOODWARD Protech GII超速保護(hù)器速度探頭單點(diǎn)聯(lián)鎖邏輯設(shè)置不合理。當(dāng)儀表故障、儀表輸入信號(hào)線(xiàn)未接好或電源出現(xiàn)故障而不能正常向WOODWARD Protech GII供電時(shí)，易造成系統(tǒng)聯(lián)鎖動(dòng)作。因此聯(lián)鎖邏輯不能真實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)大型機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。筆者將速度探頭單點(diǎn)聯(lián)鎖邏輯改為A、B、C三選二聯(lián)鎖邏輯，避免了儀表系統(tǒng)聯(lián)鎖誤動(dòng)作。

5 結(jié)束語(yǔ)

WOODWARD Protech GII超速保護(hù)器通過(guò)電

源模塊實(shí)現(xiàn)了雙電源冗余供電配置及速度信號(hào)聯(lián)鎖邏輯合理設(shè)置等改造。在中國(guó)石油蘭州石化某大型裂解氣壓縮機(jī)機(jī)組中的實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明：改造后的機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，聯(lián)鎖動(dòng)作可靠，杜絕了儀表誤動(dòng)作故障。可為類(lèi)似系統(tǒng)的儀表安全維護(hù)提供借鑒。

[1] 李楨.自動(dòng)化儀表系統(tǒng)供電方案的改進(jìn)[J].石油化工自動(dòng)化,2008,44(6):72～74.

[2] 牛薇.基于電渦流原理的轉(zhuǎn)速傳感器的設(shè)計(jì)[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2014.