馬云，李耀產，晁陽，劉福剛

(吐哈油田公司機械廠，新疆維吾爾族自治區(qū) 鄯善 838202)

0 引言

中石油吐哈油田鄯善采油廠5臺天然氣增壓裝置采用的是美國庫伯公司16SGT/W74整體對置往復式壓縮機組［1］?？刂葡到y(tǒng)采用開環(huán)/閉環(huán)和電氣轉換控制。由于控制點多、控制方式落后，電氣老化嚴重，導致機組故障率高，影響了天然氣產量。自控檢修技術可為壓縮機組做出快速故障診斷，降低壓縮機組停機率保證油田公司穩(wěn)產、增產。

1 控制系統(tǒng)概述

壓縮機組控制系統(tǒng)共有三個獨立的子系統(tǒng)，其結構如圖1所示，壓縮機組過程控制由監(jiān)控系統(tǒng)負責;轉速系統(tǒng)，點火系統(tǒng)為動力端的控制系統(tǒng)，分別控制天然氣發(fā)動機轉速和不同缸的點火時序，以上三個子系統(tǒng)為自控自控系統(tǒng)檢修對象。

圖1 壓縮機組控制系統(tǒng)結構圖

1.1 監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)采用羅羅公司生產的FT50控制器，FT50采集的數據類型有溫度信號，壓力信號，震動信號，油位信號，轉速信號共51個傳感器。采集的數據最終由5個采集板卡送入FT50進行數據處理運算，狀態(tài)監(jiān)控，緊急停車。此外FT50還要處理控制柜面板手動輸入信號。

FT50 輸出信號(如圖2所示)通過繼電器弱電控強電的方式控制預潤滑泵和空冷器，通過電氣轉換，將儀表風和啟動風分別送入燃氣啟閉閥、啟開閥和空氣蝶閥中，FT50輸出控制7個點。

圖2 FT50輸出控制信號圖

1.2 轉速系統(tǒng)

速系統(tǒng)使用ALTRONIC公司生產的GOV10電子調速器，其由電子轉速調節(jié)閥和顯示模塊組成(如圖3所示)，GOV10是通過檢測壓力和執(zhí)行機構的脈沖來改變孔板大小以實現速度控制的［2］。

圖3 GOV10電子調速器

1.3 點火系統(tǒng)

點火系統(tǒng)使用的是ALTRONIC公司生產的CPU90點火系統(tǒng)，其通過輸入轉速信號、相位信號、復位信號按照不同時序向發(fā)動機各缸點火。點火系統(tǒng)是整個控制系統(tǒng)故障率最高的控制系統(tǒng)。

2 自控系統(tǒng)故障診斷處理原則

壓縮機組自控系統(tǒng)故障會導致機組停機，在檢修前應該遵循的處理原則有:

(1)先動口，再動手。對于有故障的壓縮機組電氣設備，不應急于動手，應先詢問產生故障的前后經過及故障現象。對于FT50這樣生疏的設備，還應先熟悉電路原理和結構特點，遵守相應規(guī)則再診斷。

(2)先外后內。應先檢查壓縮機組電器有無明顯裂痕、缺損，了解其維修史、使用年限等，然后再對機內進行檢查。拆前應排除周邊的故障因素，確定為機內故障后才能拆卸，否則盲目拆卸，可能將設備越修越壞。

(3)先機械后電氣。壓縮機組出現故障難以判斷是機械故障還是電氣故障，由于電氣故障不明顯、不直觀，不容易檢查出來［3］。當設備出現故障后，首先分析并觀查是否有機械故障存在，只有在確定了無機械故障之后，再進行電氣故障的排查。

(4)先清潔后維修。對于污染嚴重的機組電氣設備，先對其按鍵，接觸點，接線點進行清潔，檢查外部控制鍵是否失靈。許多故障都是臟污及導電塵塊引起的，一經清洗故障往往排除。

(5)先外圍后內部。先不要急于更換損壞的電氣部件，在確認外圍設備電路正常時，再考慮更換損壞的電氣部件。

(6)先排除故障后調試。對于調試和故障并存的電氣設備，應先排除故障，再進行調試，調試必須在電氣線路正常的前提下進行［4］。

以上6條處理原則是壓縮機自控系統(tǒng)檢修的重要原則，對縮短壓縮機組自控系統(tǒng)故障診斷時間具有重要指導意義。

3 自控系統(tǒng)故障診斷方法

在檢修過程中，故障源耗時耗力難以確定，其占到維修70%～90%的時間，合適的方法應用于相應故障現象的診斷，可取到事半功倍的效果［5］。在實踐過程中總結了五種故障診斷方法。

3.1 順序法

順序法是按照信號發(fā)出順序依次從底層向高層檢修電氣部件，排除故障部件。這種方法的優(yōu)點是可以逐個排除故障點。缺點是當電氣部件過多時，逐個診斷耗費時間。

圖4 點火系統(tǒng)信號順序圖

順序法常用于發(fā)動機缸溫低故障診斷，如圖4所示，從CPU90發(fā)出點火倒控制柜顯示缸溫，共有10個部件參與，檢修時可從火花塞檢測，檢修流程如圖5所示。

圖5 缸溫低故障診斷流程圖

3.2 置換法

置換法是將相同部件互換位置，根據癥狀，找出故障電氣部件的方法。典型應用是不同類型、板卡故障等。置換法常用于判斷故障源是點火系統(tǒng)故障還是熱電偶故障，在檢修過程中，若控制柜顯示1#缸溫低，可通過對調1#缸和8#缸熱電偶的方法來診斷故障源，對調后若顯示8#缸溫度低，則說明1#缸熱電偶故障，若1#缸溫度低則說明1#缸點火差。

3.3 干預法

干預法是強制給執(zhí)行部件加信號，以此判斷執(zhí)行部件是否有故障的方法。此方法適用于FT50發(fā)出指令信號，但執(zhí)行部件未執(zhí)行動作，通過此方法可診斷出執(zhí)行部件是否有故障。

干預法的典型應用就是判斷空氣蝶閥和燃氣啟動閥是否有故障。通過FLUKE753對IP轉換器和燃氣閥提供標準模擬信號和24 V電壓，并且在空氣蝶閥側和燃氣閥啟動風側加裝機械壓力表。若空氣蝶閥和燃氣閥沒動作，則說明電磁閥故障;若啟動風有壓力則說明空氣蝶閥和燃氣閥有故障。

3.4 對象參考法

對象參考法是對控制部件參數、布局或接線不清楚的情況下，通過其他機組或相同部件參考解決。在檢修過程中，拆解的接線或卡件過多，導致不知道怎樣安裝或者測量信號大小不知道數值都可用此方法去解決困難或故障。

3.5 儀表法

儀表法就是在控制量出現異常時，通過對信號的采集點上加以其他檢測儀表來排除控制系統(tǒng)故障的方法。這種方法可以快速而有效的判斷被檢測設備是否有故障，從而縮小可能故障點。例如使用點火正時可以判斷點火系統(tǒng)是否點火;用機械壓力表裝到壓變三通上可以快速判斷是否是壓變故障;使用萬用可快速檢測熱電偶及轉速探頭是否有故障。

4 解決的故障

通過以上故障診斷方法和故障處理原則解決了壓縮機組控制系統(tǒng)的典型故障有:

(1)點火系統(tǒng)故障［6］。點火系統(tǒng)故障是整個系統(tǒng)故障率最高的故障點。通過順序法、置換法和儀表法對點火系統(tǒng)各部件診斷最終可快速排出故障。

(2)轉速波動大故障。轉速波動大的可能原因有:燃氣供應壓力波動大;轉速探頭油污多;FT50轉速采集模塊故障，通過順序法和儀表對各部件診斷，可排出或縮小故障點。

(3)虛報警故障。壓縮機組虛報警是機組運行參數正常但監(jiān)控系統(tǒng)顯示出現故障報警。出現虛報警的原因有采集的數據失真或傳感器故障，通過順序法和儀表法可對虛報警做出快速診斷。

(4)無故障停機?？刂葡到y(tǒng)設計缺陷，沒有對轉速波動大，燃氣供應低、FT50死機，程序丟失，點火不正常做出判斷。無故障停機是自控系統(tǒng)故障診斷的難點，需要將上述五種方法合理應用，方可解決故障。

(5)開機轉速低故障。開機啟動馬達盤車轉速過低導致CPU90不點火。此故障可能的原因有:(1)發(fā)動機卡阻(2)啟動風的繼電器有故障(3)啟動風壓低(4)繼動閥未打開(5)氣動馬達有問題?？蓪ι鲜龉收宵c依次檢查逐個排除故障。

5 結束語

壓縮機組在天然氣處理中發(fā)揮出越來越重要的作用，其自動化水平越高，結構系統(tǒng)就越復雜，其發(fā)生故障的概率也就越大，同時故障的復雜性就越高［7］。因此，對于壓縮機組自控系統(tǒng)而言，必須要定期進行維護保養(yǎng)。本論文結合壓縮機組自控系統(tǒng)的主要組成和故障成因，詳細探討了壓縮機組自控系統(tǒng)的故障處理原則與故障診斷方法，對于提高壓縮機組的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷水平，無論是在理論研究還是在實踐應用方面都有較好的指導意義。

［1］劉幫文.16SGT/W74發(fā)動機缸套漏水故障分析與排查［J］.中國設備工程，2010，26(3):35-36.

［2］喬煒，張繼超，劉幫文.GOV10電子調速器在Cooper天然氣發(fā)動機上配套技術應用［J］.中國:化工裝備，2012，14(3):20-24.

［3］彭毅.電氣設備的常見維修方法與運用［J］.中國高新技術企業(yè)，2011，18(31):157-158.

［4］尙學彬.設備電氣的維修與故障排除［J］.產業(yè)與科技論壇，2012，11(12):81-82.

［5］劉衛(wèi)華，郁永章.往復壓縮機故障診斷方法的研究［J］.壓縮機技術，2001，39(1):3-5，12.

［6］仇雅莉.汽車點火系統(tǒng)故障診斷［J］.湖南交通科技，2014，9(3):154-156.

［7］沙印.機電一體化系統(tǒng)的故障診斷與維護管理［J］.湖北科學院技術學報，2013，10(33):13-14.