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(chǎn)流程能耗較大，節(jié)能增效已經(jīng)成為企業(yè)目前的工作內(nèi)容之一[1]。HydroCOM無極氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)已成為往復(fù)式壓縮機(jī)降低能耗的主要手段之一，并已經(jīng)在各大煉廠廣泛使用，但HydroCOM無極氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)畢竟是一套匹配的獨(dú)立系統(tǒng)，在壓縮機(jī)中的應(yīng)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(jīng)濟(jì)效益。馬昌岳[2]介紹了HydroCOM無極氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)為加氫裂化裝置往復(fù)式壓縮機(jī)帶來的優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)效益；呂佳琪[3]對某企業(yè)新氫壓縮機(jī)的HydroCOM無極氣量調(diào)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(dá)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(jī)空負(fù)荷試運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)HydroCOM無極氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的中間接口單元CIU的SIM卡出現(xiàn)警報(bào)，通過對接線端子的改進(jìn)，確保了機(jī)組和裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)。本文對某煉廠一套渣油加氫脫硫裝置中往復(fù)式新氫壓縮機(jī)因HydroCOM無極氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)中間接口單元CIU的兩起故障問題進(jìn)行分析，并找到解決辦法從而確保裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)。

1 HydroCOM系統(tǒng)的現(xiàn)場應(yīng)用

某煉廠渣油加氫裝置有三臺為兩個(gè)系列的高壓反應(yīng)系統(tǒng)提供氫氣的往復(fù)式壓縮機(jī)，即新氫壓縮機(jī)，正常是兩開一備(備用壓縮機(jī)型號為K101S)，新氫壓縮機(jī)機(jī)頭的型號為4BDC-OF18H3，由美國DRESSER-RAND公司設(shè)計(jì)和制造，型式為臥式四列對稱平衡型的四級壓縮機(jī)，氣缸為水平雙作用，進(jìn)、排氣口均按上進(jìn)、下出布置。壓縮機(jī)主電機(jī)是由佳木斯電機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的增安型無刷勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)，其型號為AW1800-18/3250WTHF1，曲軸轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)，設(shè)0%、50%、100%三擋負(fù)荷為裝置備用機(jī)組。壓縮機(jī)K101和K201采用賀尓碧格公司開發(fā)的HydroCOM無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)和逐級返回進(jìn)行氣量調(diào)節(jié)，HydroCOM無級氣量調(diào)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(fù)荷，從而達(dá)到降低新氫壓縮機(jī)的電耗。

2 HydroCOM系統(tǒng)CIU介紹

HydroCOM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jī)的控制在DCS系統(tǒng)中得以實(shí)現(xiàn)，每一級都有一個(gè)獨(dú)立的控制回路。這些控制參數(shù)傳輸至CIU中，由CIU將其轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)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(gè)進(jìn)氣閥，從而使壓縮機(jī)的負(fù)荷得到控制。而CIU的功能就是將DCS的負(fù)荷信號轉(zhuǎn)換為執(zhí)行機(jī)構(gòu)電磁閥的時(shí)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(bào)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(bào)告有報(bào)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(jié)構(gòu)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(diǎn)23分，某煉廠渣油加氫新氫壓縮機(jī)K201顯示HydroCOM氣量無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)斷續(xù)出現(xiàn)CIU出錯(cuò)；10點(diǎn)30分07秒，HydroCOM中間接口CIU報(bào)警9秒(3秒延時(shí))，造成聯(lián)鎖停HydroCOM系統(tǒng)油泵；10點(diǎn)31分56秒，K201壓縮機(jī)機(jī)身振動(dòng)VISA8001B變大，瞬間升高到30μm(聯(lián)鎖值20μm，量程0-30μm)；10點(diǎn)31分58秒超過延時(shí)2s時(shí)間，機(jī)身振動(dòng)VISA8001B聯(lián)鎖停K201壓縮機(jī)。

壓縮機(jī)跳停后，查看HydroCOM氣量無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在檢查機(jī)柜間時(shí)，發(fā)現(xiàn)SIM卡在一級缸出現(xiàn)了故障代碼，代碼為101，同時(shí)GIM卡上也顯示有錯(cuò)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(yīng)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(dǎo)致，所以針對SIM卡故障做了詳細(xì)的現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)1.2級和1.3級之間通信進(jìn)行線路有問題，打開1.2級的電氣室檢查時(shí)，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(diǎn)有銹蝕氧化現(xiàn)象，此信號線為0.5平方的7芯線，拆下時(shí)接線端處線芯數(shù)量已不足7根，此類執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(xì)，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(diào)節(jié)系統(tǒng)中的CIU出錯(cuò)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(dāng)HydroCOM無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)液壓油泵停后，油壓下降，調(diào)節(jié)系統(tǒng)氣閥全開，壓縮機(jī)由60%左右的負(fù)荷跳至100%負(fù)荷做功。間接地導(dǎo)致各級級間壓力調(diào)節(jié)不及時(shí)，以及各級做功差異較大，使得新氫壓縮機(jī)機(jī)身振動(dòng)值VISA8001B升高到聯(lián)鎖值，此振動(dòng)聯(lián)鎖為單點(diǎn)聯(lián)鎖邏輯，最終導(dǎo)致新氫壓縮機(jī)停機(jī)。

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(dòng)，如更換為插接式端口會更好，并且通訊線連接點(diǎn)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(dǎo)致設(shè)備問題，應(yīng)做好隔絕空氣措施，定期更換通訊線。

(2)新氫壓縮機(jī)機(jī)身振動(dòng)測定為單點(diǎn)測定，容易因儀表故障問題導(dǎo)致聯(lián)鎖停機(jī)，應(yīng)當(dāng)改成雙點(diǎn)測試，聯(lián)鎖改為二取二，這樣能避免因儀表單點(diǎn)故障導(dǎo)致停機(jī)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(diǎn)54分時(shí)發(fā)現(xiàn)新氫壓縮機(jī)K101電流由204A突然一分鐘內(nèi)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(shí)K101各級負(fù)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(dòng)作；現(xiàn)場確認(rèn)K101運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)K101機(jī)組電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，未見異常聲音，現(xiàn)場電流20A，但壓縮機(jī)機(jī)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(jī)HydroCOM聯(lián)鎖畫面上發(fā)現(xiàn)，K101壓縮機(jī)電機(jī)運(yùn)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(jī)聯(lián)鎖，從而HydroCOM油壓泵未停運(yùn)，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(jī)負(fù)荷變?yōu)榱阖?fù)荷。進(jìn)一步對CIU異常導(dǎo)致HydroCOM系統(tǒng)不工作進(jìn)行分析，通過機(jī)柜間檢查MCS系統(tǒng)硬件記錄，發(fā)現(xiàn)在16點(diǎn)52分時(shí)，MCS系統(tǒng)第2機(jī)架3號卡第18通道發(fā)出回路負(fù)載不匹配警告，該通道LOAD提示燈亮，該通道為機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)(至DCS)信號。在17點(diǎn)時(shí)，該通道再次出現(xiàn)回路負(fù)載不匹配警告，并發(fā)出LED CPLD故障報(bào)警，顯示MCS卡件故障。

圖5 新氫機(jī)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(jī)組運(yùn)行狀態(tài)信號為0(CIU運(yùn)行時(shí)應(yīng)為1)，導(dǎo)致CIU投用信號被切除。同時(shí)，檢查機(jī)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(jù)以上現(xiàn)象，結(jié)合DCS報(bào)警記錄，分析為MCS系統(tǒng)3號卡18通道故障，信號于16時(shí)54分先由1變?yōu)?，導(dǎo)致機(jī)組負(fù)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(dǎo)致，對該卡件進(jìn)行在線更換，更換卡件后Enable指示燈正常，報(bào)警信號消除。

(2)裝置應(yīng)利用大檢修對該項(xiàng)目的卡件、通道、接線進(jìn)行保養(yǎng)及更換，這樣能夠減少設(shè)備故障導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)事件。

4 結(jié)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(shè)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(dāng)，可以有效地減少HydroCOM無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的故障率，使得往復(fù)式新氫壓縮機(jī)安全運(yùn)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(jī)組、換熱器及儀表，往往容易忽略一些輔助設(shè)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(shè)施做定期檢修及更換同樣也很重要。