任攀，裴爽，梁蕊，黃飛飛，于姝彥，朱華峰

（1.中國(guó)石油四川石化南充煉油廠，四川南充637000；2.中國(guó)石油西南油氣田a.采氣工程研究院；b.通信公司；c.安研院計(jì)量檢測(cè)中心，四川南充637000；3.中石油新疆油田公司供水公司，新疆克拉瑪依834000）

南充煉油廠芳構(gòu)化裝置的原壓縮機(jī)組由于設(shè)備落后老化、工作條件差等因素，造成檢維修難度大、檢修頻率和維護(hù)成本高等問(wèn)題。該公司2011年8月利用裝置再生周期間隙對(duì)機(jī)組進(jìn)行更換。新壓縮機(jī)為兩列對(duì)稱(chēng)布置的一級(jí)雙作用氣缸（兩只并列）往復(fù)式活塞機(jī)組。再生氣壓縮機(jī)是芳構(gòu)化裝置再生工藝中氮?dú)庋h(huán)使用的關(guān)鍵設(shè)備，機(jī)組正常平穩(wěn)運(yùn)行需要一套與之相匹配的控制系統(tǒng)。由于再生壓縮機(jī)組在原有機(jī)房?jī)?nèi)進(jìn)行更換改造，控制電纜敷設(shè)、儀表測(cè)量引線安裝受到了很大的局限，因而現(xiàn)場(chǎng)使用無(wú)紙記錄儀作為控制單元，具有投入成本少、控制方案簡(jiǎn)單可行、儀表維護(hù)工作量少等特點(diǎn)。無(wú)紙記錄儀對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，輸出的節(jié)點(diǎn)信號(hào)串入電控柜二次控制回路，實(shí)現(xiàn)溫度和壓力的報(bào)警與聯(lián)鎖功能，電控柜通過(guò)電纜與就地儀表柜中部的防爆操作箱相連接。防爆操作箱面板上設(shè)有相關(guān)操作指示燈，開(kāi)停機(jī)操作和相關(guān)提示在操作箱面板上完成。壓縮機(jī)按照裝置再生周期投用，未達(dá)到開(kāi)機(jī)條件時(shí)，操作人員無(wú)法啟動(dòng)機(jī)組。

1 控制系統(tǒng)構(gòu)成和要求

1.1 機(jī)組運(yùn)行參數(shù)控制說(shuō)明

壓縮機(jī)采用降壓?jiǎn)?dòng)，并設(shè)有報(bào)警聯(lián)鎖系統(tǒng)。就地顯示和報(bào)警聯(lián)鎖保護(hù)項(xiàng)目見(jiàn)表1所列。

表1 壓縮機(jī)儀表顯示與報(bào)警聯(lián)鎖參數(shù)

續(xù) 表 1

1.2 控制系統(tǒng)的構(gòu)成

2臺(tái)壓縮機(jī)分別使用2臺(tái)無(wú)紙記錄儀實(shí)現(xiàn)溫度和壓力的報(bào)警與聯(lián)鎖功能，無(wú)紙記錄儀輸出的節(jié)點(diǎn)信號(hào)串入電控柜二次控制回路，電控柜通過(guò)電纜與就地儀表柜中部的防爆操作箱相連接。儀電信號(hào)控制流程如圖1所示。

圖1 儀電信號(hào)控制流程

無(wú)紙記錄儀、防爆操作箱、接線箱、壓力變送器統(tǒng)一集成在就地儀表控制柜中。壓縮機(jī)正常運(yùn)行后如果出現(xiàn)故障而自動(dòng)停機(jī)，操作員可按下報(bào)警復(fù)位按鈕，消除報(bào)警，然后根據(jù)報(bào)警停機(jī)指示內(nèi)容，排除故障后即可重新開(kāi)機(jī)。值得一提的是，壓縮機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，如果外界擾動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)潤(rùn)滑油壓，導(dǎo)致潤(rùn)滑油壓力低報(bào)警出現(xiàn)而未達(dá)到聯(lián)鎖值，即油壓為0.15～0.20MPa時(shí)，潤(rùn)滑油輔泵自啟動(dòng)。電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)鑒于對(duì)機(jī)組安全考慮，認(rèn)為主油泵或無(wú)紙記錄儀出現(xiàn)故障，因而輔泵持續(xù)運(yùn)行以維持油壓，即便在防爆操作箱面板使用“輔泵?！遍_(kāi)關(guān)也不能奏效。惟一的解決方法是停壓縮機(jī)，檢查確認(rèn)無(wú)誤后重新開(kāi)機(jī)。

2 無(wú)紙記錄儀控制邏輯

無(wú)紙記錄儀實(shí)現(xiàn)功能主要有采集現(xiàn)場(chǎng)儀表的壓力、溫度信號(hào)；實(shí)現(xiàn)壓力變送器配電功能；實(shí)現(xiàn)溫度和壓力報(bào)警聯(lián)鎖觸點(diǎn)輸出；參數(shù)趨勢(shì)及歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)?，F(xiàn)場(chǎng)所有溫度測(cè)點(diǎn)信號(hào)來(lái)自熱電阻（Pt100），壓力測(cè)點(diǎn)信號(hào)來(lái)自壓力變送器。當(dāng)進(jìn)氣溫度T102≥40℃或排氣溫度T104≥120℃時(shí)，觸點(diǎn)閉合，此時(shí)防爆操作箱面板上指示燈“進(jìn)氣溫度高”或“排氣溫度高”亮；當(dāng)供油溫度T303≥55℃或電機(jī)A相溫度T105≥110℃時(shí)，觸點(diǎn)閉合，此時(shí)指示燈“供油溫度高”或“主電機(jī)溫度高”亮；當(dāng)進(jìn)氣壓力p102≤0.15MPa時(shí)，觸點(diǎn)閉合；當(dāng)排氣壓力p104≥0.43MPa時(shí)，觸點(diǎn)閉合，此時(shí)指示燈“進(jìn)氣壓力低”或“排氣壓力高”亮?，F(xiàn)場(chǎng)壓力變送器采用二線制信號(hào)傳輸，因而需要無(wú)紙記錄儀24V直流電源模塊供電。

對(duì)于電機(jī)B相、C相溫度（T106，T107）而言，在無(wú)紙記錄儀中實(shí)現(xiàn)的功能與電機(jī)A相溫度相同，其中任意溫度達(dá)到報(bào)警值或者故障值時(shí)，防爆操作箱面板上指示燈“主電機(jī)溫度高”都會(huì)亮。

當(dāng)供油壓力p304≥0.35MPa時(shí)，觸點(diǎn)閉合，達(dá)到開(kāi)機(jī)條件，防爆操作箱面板上指示燈“允許開(kāi)機(jī)”亮；當(dāng)p304≤0.20MPa時(shí)，觸點(diǎn)閉合，壓力低報(bào)警條件成立，指示燈“潤(rùn)滑油壓力低”亮，此時(shí)輔泵自啟動(dòng)；當(dāng)p304≤0.15MPa時(shí)，觸點(diǎn)閉合，低壓聯(lián)鎖條件成立，機(jī)組停車(chē)，指示燈“壓縮機(jī)停”亮。

3 控制執(zhí)行單元電氣原理

3.1 輔助潤(rùn)油泵自啟停電氣原理

輔助潤(rùn)油泵在機(jī)組安全運(yùn)行策略上起著重要作用，輔泵自啟停電氣原理如圖2所示。啟動(dòng)輔泵提升油壓是機(jī)組開(kāi)車(chē)的前提條件，從輔泵開(kāi)控制自保持電路來(lái)看，啟動(dòng)按鈕SB6觸發(fā)交流接觸器KM3閉合，輔泵開(kāi)始運(yùn)行。當(dāng)p304尚未到達(dá)0.35MPa時(shí)，一旦出現(xiàn)故障，人工點(diǎn)擊停止按鈕SB5，輔泵停止運(yùn)行；當(dāng)p304到達(dá)0.35MPa時(shí)，無(wú)紙記錄儀PS3－1觸點(diǎn)閉合，KA2繼電器勵(lì)磁，KA2常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，輔泵停止運(yùn)行，此時(shí)“允許開(kāi)機(jī)”指示燈HL7亮。

圖2 輔泵自啟停電氣原理

機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行正常后，來(lái)自主電機(jī)交流接觸器KM的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，潤(rùn)滑油自啟動(dòng)電氣控制回路處于等待狀態(tài)。當(dāng)p304＜0.20MPa時(shí)，無(wú)紙記錄儀PS3－2觸點(diǎn)閉合，KA4繼電器勵(lì)磁，輔泵自停控制回路中的KA4常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，確保KA2繼電器失電。輔泵自啟控制回路中的KA2常閉觸點(diǎn)保持閉合，KA4常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，完成輔泵自啟過(guò)程。由于潤(rùn)滑油自啟動(dòng)電氣控制回路是一個(gè)自保持電路，一旦無(wú)紙記錄儀PS3－2觸點(diǎn)閉合，KA4繼電器始終勵(lì)磁。這樣在輔泵開(kāi)停控制回路中，KA2常閉觸點(diǎn)和KA4常開(kāi)觸點(diǎn)始終閉合，輔泵持續(xù)工作。如果機(jī)組恢復(fù)正常工作狀態(tài)，欲想停輔泵的先決條件是KM常開(kāi)觸點(diǎn)斷路，惟一的辦法是使壓縮機(jī)電機(jī)停運(yùn)。

3.2 報(bào)警和聯(lián)鎖電氣原理

機(jī)組的報(bào)警和聯(lián)鎖是給操作人員提示和保護(hù)機(jī)組運(yùn)行的必要措施。報(bào)警和聯(lián)鎖電氣原理如圖3所示。圖中自上而下，無(wú)紙記錄儀壓力和溫度觸點(diǎn)PS1，PS2和TS1～TS6在滿(mǎn)足條件時(shí)，報(bào)警 指示燈被點(diǎn)亮。

圖3 報(bào)警和聯(lián)鎖電氣原理

聯(lián)鎖停機(jī)自保持電路的關(guān)鍵點(diǎn)在于PS3－3觸點(diǎn)。在壓縮機(jī)停機(jī)電氣控制回路中取中間繼電器KA5的一個(gè)常閉觸點(diǎn)，KA5勵(lì)磁，則壓縮機(jī)停機(jī)。停機(jī)后，停機(jī)控制回路一直起作用。待油壓恢復(fù)正常時(shí)，按下報(bào)警復(fù)位按鈕SB7，可以消除聯(lián)鎖和報(bào)警。

4 控制系統(tǒng)報(bào)警聯(lián)鎖技術(shù)改進(jìn)

4.1 潤(rùn)滑油壓力低報(bào)警遠(yuǎn)程指示

潤(rùn)滑油壓力是確保機(jī)組安全運(yùn)行的重要因素，潤(rùn)滑油壓力過(guò)低容易損壞機(jī)組部件。為讓操作人員第一時(shí)間感知潤(rùn)滑油壓力正在下降的趨勢(shì)，必須將壓力低報(bào)警引入DCS操作站顯示畫(huà)面。壓縮機(jī)廠家在設(shè)計(jì)時(shí)只考慮了現(xiàn)場(chǎng)潤(rùn)滑油壓力低報(bào)警，沒(méi)有考慮到壓力信號(hào)分配或者遠(yuǎn)程報(bào)警的問(wèn)題。筆者認(rèn)為圖2中，中間繼電器KA4與壓力低報(bào)警有密切關(guān)系。因此，取KA4上一對(duì)常開(kāi)無(wú)源觸點(diǎn)送入控制室操作站實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)警功能。

4.2 潤(rùn)滑油壓力低聯(lián)鎖可靠性措施

聯(lián)鎖停機(jī)自保持電路的關(guān)鍵點(diǎn)在于PS3－3觸點(diǎn)是否能及時(shí)有效閉合。運(yùn)用冗余的概念，在圖3報(bào)警停機(jī)控制回路中的138和139節(jié)點(diǎn)并聯(lián)壓力開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)，做到聯(lián)鎖可靠性保障。筆者選用的是機(jī)械壓力開(kāi)關(guān)，壓力范圍為0.01～0.25MPa，觸點(diǎn)容量：Umax＝250V（AC），Imax＝5A，Pmax＝1.25× 103W，控制器設(shè)定值可調(diào)，死區(qū)小于0.01MPa。該壓力開(kāi)關(guān)通過(guò)純機(jī)械形變導(dǎo)致微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作。當(dāng)壓力增加時(shí)，作用于傳感壓力元器件產(chǎn)生形變，并向上移動(dòng)，通過(guò)欄桿彈簧等機(jī)械結(jié)構(gòu)，最終啟動(dòng)最上端的微動(dòng)開(kāi)關(guān)，使節(jié)點(diǎn)信號(hào)輸出。

5 結(jié)束語(yǔ)

再生氣壓縮機(jī)自控程度直接影響芳構(gòu)化裝置再生循環(huán)效果。通過(guò)無(wú)紙記錄儀實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組全過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，無(wú)紙記錄儀與電氣執(zhí)行單元的有機(jī)連接使得該控制系統(tǒng)在報(bào)警和聯(lián)鎖方面得到了較好的應(yīng)用。為了進(jìn)一步提高壓縮機(jī)組的安全性和可靠性，增加遠(yuǎn)程低油壓報(bào)警和壓力聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)措施以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的改進(jìn)。機(jī)組運(yùn)行兩個(gè)周期以來(lái)，控制系統(tǒng)工作正常。

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