摘 要：制氧1#空分膨脹機(jī)經(jīng)常無規(guī)律，突然停機(jī)，沒有任何故障記錄，影響1#空分安全穩(wěn)定運行，通過對故障現(xiàn)象的跟蹤分析，判斷出是1#空分系統(tǒng)的UPS電源輸出瞬間中斷又自動恢復(fù)，中斷時間過長造成膨脹機(jī)突然停機(jī)。文章介紹了故障診斷及處理過程。

關(guān)鍵詞：膨脹機(jī)；UPS；電源

引言

空分裝置大部分冷量是靠膨脹機(jī)制取?？諝庀冉?jīng)增壓機(jī)增壓，再冷卻后進(jìn)入主換熱器，然后進(jìn)入膨脹機(jī)進(jìn)行絕熱膨脹產(chǎn)生空分裝置所需的冷量，同時產(chǎn)生的機(jī)械功又為增壓機(jī)所吸收。自2012年11月以來，制氧站1#空分兩臺膨脹機(jī)經(jīng)常無規(guī)律，突然停機(jī)，給空分系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行造成了很大的影響，為解決這一技術(shù)難度問題，對橫河DCS系統(tǒng)、膨脹機(jī)機(jī)旁控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)進(jìn)行了認(rèn)真分析和不斷的摸索，找到了故障點。

1 控制系統(tǒng)簡介

膨脹機(jī)運行狀態(tài)和相關(guān)工藝信號都進(jìn)入橫河CS3000 DCS系統(tǒng)。當(dāng)工藝條件滿足時，DCS系統(tǒng)發(fā)出允許啟動油泵信號，在現(xiàn)場機(jī)旁箱操作，啟動油泵，油系統(tǒng)正常后，在現(xiàn)場機(jī)旁箱啟動膨脹機(jī)。正常停機(jī)時在現(xiàn)場先停膨脹機(jī)，再停油泵，當(dāng)工藝條件不滿足時，DCS系統(tǒng)發(fā)出停膨脹機(jī)或潤滑油泵的信號。

2 故障現(xiàn)象

最初運行方式是1#膨脹機(jī)運行，2#膨脹機(jī)備用，1#膨脹機(jī)頻繁無規(guī)律自停，有時只1#膨脹機(jī)停機(jī)，有時1#膨脹機(jī)和潤滑油泵都突然停機(jī)，停機(jī)后膨脹機(jī)又能馬上正常開機(jī)，有時半個月停一次，有時一二天停一次，沒有規(guī)律。DCS上沒有任何故障記錄，DCS系統(tǒng)中的其它設(shè)備運行正常。2#膨脹機(jī)運行，1#膨脹機(jī)備用時，故障現(xiàn)象也一樣。

3 控制原理和邏輯

1#膨脹機(jī)與2#膨脹機(jī)DCS系統(tǒng)邏輯圖完全一樣，1#膨脹機(jī)膨脹機(jī)DCS系統(tǒng)邏輯圖如1所示。

圖1 1#膨脹機(jī)DCS邏輯圖

4 故障原因分析及處理

4.1 原因分析

由于DCS系統(tǒng)中沒有任何故障記錄，一開始懷疑機(jī)旁箱控制回路中的設(shè)備和線路，仔細(xì)檢查1#膨脹機(jī)及油泵控制回路中的設(shè)備及線路，沒有發(fā)現(xiàn)故障點，決定更換1#膨脹機(jī)柜內(nèi)停機(jī)按鈕和啟停繼電器，但自停故障仍時有發(fā)生。針對2臺膨脹機(jī)的共同點進(jìn)行分析，初步判定有有三方面原因：原因一、密封氣氣源不穩(wěn)定。1#、2#膨脹機(jī)密封氣源都取自一根管，密封氣壓力低報警時會導(dǎo)致2臺膨脹機(jī)停。原因二、DCS輸出模塊或端子板。DCS系統(tǒng)中1#膨脹機(jī)和2#膨脹機(jī)的聯(lián)鎖停機(jī)和允許啟動信號共用一個數(shù)字量輸出模塊，若該模塊不穩(wěn)定，有可能出現(xiàn)膨脹機(jī)無規(guī)律自停。原因三電源。1#膨脹機(jī)旁箱和2#膨脹機(jī)旁箱電源分別取自中控室電源柜中的兩個斷路器，都是由UPS供電。

4.2 故障原因的查找和確認(rèn)

在不影響空分運行的基礎(chǔ)上，在生產(chǎn)允許的條件下分步驟進(jìn)行模擬測試，以確認(rèn)故障原因。

4.2.1 測試DCS報警及歷史曲線是否正常

分別調(diào)低潤滑油壓力和密封氣壓力至停機(jī)值，DCS有相應(yīng)的報警信息，歷史曲線上也有相應(yīng)記錄，說明DCS系統(tǒng)的報警記錄和歷史曲線運行正常，可以排除由于潤滑油壓力或密封氣壓力低報導(dǎo)致停機(jī)的可能性。

4.2.2 加裝事故順序記錄儀

由于UPS供電系統(tǒng)中的其它設(shè)備都運行正常，當(dāng)時主要懷疑DCS的輸出模塊或端子板。但是由于1#空分正在運行，DCS柜內(nèi)設(shè)備很緊湊，要是在線更換輸出模塊或端子板，稍有不慎就可能導(dǎo)致1#空分停工。為了不影響1#空分正常生產(chǎn)和進(jìn)一步確認(rèn)故障點，決定加裝RSS-01事故順序顯示記錄儀。它具有一毫秒的時間分辨率，自動依次準(zhǔn)確記錄全部輸入信號發(fā)生跳變的時間、相對順序及閉合或釋放之狀態(tài)。

將1#膨脹機(jī)KA1、KA2和KA3備用輔助觸點信號引入事故順序記錄儀，對K2、K3和SB5信號在機(jī)旁箱內(nèi)分別加裝擴(kuò)展繼電器，將信號引入事故順序記錄儀，分別接入一至六通道。11月31日事故順序記錄儀加裝完成，再次啟動1#膨脹機(jī)，觀察運行情況。

1月6日1#膨脹機(jī)兩次停機(jī)，RSS-01事故順序顯示記錄儀動作記錄如下：

（1）6：45：33：956 ms二、五通道斷開（膨脹機(jī)啟停、允許油泵啟動）

6：45：33：957 ms一、三、六通道斷開（膨脹機(jī)允許啟動、油泵啟停、急停按鈕）

6：45：33：960 ms五、六通道閉合（允許油泵啟動、急停按鈕）

6：45：33：963 ms一通道閉合（膨脹機(jī)允許啟動）

（2）7：10：34：249ms 二、三通道斷開（膨脹機(jī)啟停、油泵啟停）

從故障記錄儀來看，動作順序沒有規(guī)律，也不符合由于某個信號故障導(dǎo)致的聯(lián)鎖動作；“急?！毙盘杹碜园粹o臺，該信號也有動作記錄，因此也可以排除DCS模塊故障的可能性。這時將故障點鎖定為電源，即電源瞬間中斷又自動恢復(fù)，造成膨脹機(jī)機(jī)旁柜內(nèi)的繼電器失電，膨脹機(jī)無信號自停。

5 故障處理

由低壓柜處新接一路AC220V電源至1#、2#膨脹機(jī)機(jī)旁箱，膨脹機(jī)運行一直正常，沒有出現(xiàn)自?，F(xiàn)象，同時監(jiān)測UPS輸出電源，確實存在閃斷現(xiàn)象。結(jié)合空分檢修，更換UPS后，膨脹機(jī)運行正常，沒有出現(xiàn)自停故障。

6 UPS故障原因分析

6.1 在線式UPS工作原理

該UPS為在線式， UPS電源一直使其逆變器處于工作狀態(tài)，通過電路將外部交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，再通過高質(zhì)量的逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量的正弦波交流電輸出給負(fù)載。在線式UPS在供電狀況下的主要功能是穩(wěn)壓及防止電波干擾；在停電時則使用備用直流電源（蓄電池組）給逆變器供電，因此也有切換時間。

6.2 UPS故障原因分析

該型號的UPS應(yīng)該是當(dāng)交流市電電壓低于165伏或高于275V時，進(jìn)入蓄電池供電的逆變模塊；當(dāng)交流市電電壓恢復(fù)正常時自動切換到市電供電的逆變模式。

該UPS的輸入市電電源不穩(wěn)定，經(jīng)常有大功率設(shè)備啟動，造成電壓降，而這臺UPS輸入電源檢測環(huán)節(jié)故障，允許電壓的波動范圍較小，并且在自動進(jìn)行切換中輸出電源中斷時間過長，造成膨脹機(jī)機(jī)旁柜內(nèi)的繼電器失電動作。故障的UPS更換輸入電源檢測板和重新調(diào)整后，切換時間很短，在切換過程中不會造成繼電器動作，這臺UPS能正常工作。

UPS供電系統(tǒng)中的其它繼電器都是DC24V，膨脹機(jī)機(jī)旁柜內(nèi)的繼電器線圈電壓是AC220V，并且與UPS相距較遠(yuǎn)，約150米，同時該型號的繼電器對電壓的變化，反映較靈敏，這是膨脹機(jī)頻繁自停而電源系統(tǒng)中的其它設(shè)備還能正常運行的原因。

7 結(jié)束語

通過對膨脹機(jī)無信號自停故障的分析、處理，雖然最終解決了問題，但在故障最終確定前，花費了很大的時間和精力。