徐德義

(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516000)

0 引言

中海油煉化某延遲焦化裝置采用“兩爐四塔”的大型化工藝路線，原料為減壓渣油，減壓渣油在管式加熱爐中被急速加熱，在達(dá)到500℃高溫后迅速進(jìn)入焦炭塔內(nèi)，生焦過程從爐管延遲至焦炭塔內(nèi)，充分的進(jìn)行裂解縮合反應(yīng)，介質(zhì)所流經(jīng)的設(shè)備也因此容易結(jié)焦。延遲焦化裝置采用18h 生焦模式，當(dāng)一個(gè)焦炭塔充滿后，渣油通過四通閥切換至另一塔繼續(xù)生焦，每個(gè)焦炭塔的循環(huán)周期為36h，每個(gè)循環(huán)周期執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行88次，頻繁操作和惡劣工況加劇了設(shè)備的不穩(wěn)定性。

1 智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性

1.1 結(jié)構(gòu)部件

智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、手輪、齒輪箱、聯(lián)軸器、閥門連接套筒、齒輪減速傳動(dòng)裝置、扭矩傳感器、限位開關(guān)、點(diǎn)動(dòng)裝置、正反轉(zhuǎn)電機(jī)接觸器等其他部件。組裝密閉，采用雙密封系統(tǒng)，防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP68，在沿海潮濕悶熱，鹽霧腐蝕環(huán)境下，內(nèi)部元件可以受到良好保護(hù)。

1.2 多種操作模式

執(zhí)行機(jī)構(gòu)分有手動(dòng)操作和電動(dòng)操作兩種操作模式，其中電動(dòng)操作又分就地開關(guān)和遠(yuǎn)程開關(guān)，可在電源掉電等故障時(shí)壓下手自動(dòng)切換桿，掛上離合器， 保持嚙合狀態(tài)開關(guān)閥門，提供可靠的緊急手動(dòng)操作。

1.3 豐富的保護(hù)功能

閥門卡死電機(jī)保護(hù)：閥門被卡住，啟動(dòng)信號(hào)開始7秒內(nèi)無(wú)動(dòng)作，邏輯電路可將響應(yīng)的接觸器斷開，以防止電機(jī)過熱；力矩保護(hù)：力矩通常設(shè)置為額定力矩的60%，開關(guān)動(dòng)作時(shí)力矩增至設(shè)定值，電機(jī)將斷開；電機(jī)過熱保護(hù)：溫度傳感器檢測(cè)電機(jī)定子線圈內(nèi)部溫度，當(dāng)超過額定值時(shí)，傳感器跳斷，電機(jī)斷電。

2 順控及診斷信息

2.1 順控

焦炭塔特閥眾多，為滿足特閥的聯(lián)鎖需求，可通過外部硬接線實(shí)現(xiàn)開閥、關(guān)閥以及雙方向上的聯(lián)鎖。既參與順控又需在DCS 顯示的數(shù)據(jù)通過信號(hào)分配硬接線分別接入DCS 與SIS，閥門開關(guān)回訊信號(hào)等次要的點(diǎn)由SIS 通信到DCS，控制或聯(lián)鎖信號(hào)均為硬接線實(shí)際地址鏈接，執(zhí)行機(jī)構(gòu)方面通過設(shè)定菜單(Setting Menu)-控制(Control)-遠(yuǎn)程控制Remote Control-硬接線(Hardwired)-聯(lián)鎖(Interlocks)-啟用/停用。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求，可將部分特閥的就地與遠(yuǎn)程操作通過組態(tài)禁止，可通過加裝力矩反饋板，通信至DCS 即時(shí)監(jiān)控特閥動(dòng)作時(shí)的力矩，使智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)充分融入焦炭塔順控方案，避免因人為操作等不確定因素導(dǎo)致的事故發(fā)生。

2.2 紅外設(shè)置與診斷顯示

智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)人機(jī)畫面友善，從屏幕可以獲取閥位、力矩和診斷報(bào)警等生產(chǎn)重要信息，常見診斷信息有：TORQUE TRIP CL 關(guān)閥方向運(yùn)行時(shí)力矩跳斷、TORQUE TRIP OP 開閥方向運(yùn)行時(shí)力矩跳斷、MOTOR STALLED 運(yùn)行信號(hào)發(fā)出后電機(jī)未運(yùn)行、BATTERY LOW 電池電量低、THERMOSTAT TRIP 電機(jī)溫度保護(hù)開關(guān)因電機(jī)內(nèi)部線圈過熱而跳斷等，通過紅外遙控器，可在不打開電氣箱蓋的情況下進(jìn)入組態(tài)完成執(zhí)行器的設(shè)定、調(diào)試、查看。對(duì)于一般故障，可通過顯示屏的診斷信息來(lái)進(jìn)行快速判斷處理，另外可通過遙控器下載詳細(xì)的診斷內(nèi)容配合軟件在電腦查看進(jìn)行故障分析，來(lái)減少因現(xiàn)場(chǎng)檢查任務(wù)量大、時(shí)間久影響生產(chǎn)等情況，為分析判斷故障原因提供了詳實(shí)數(shù)據(jù)。

3 常見故障原因分析

3.1 力矩開關(guān)跳斷

案例：2019年5月10日，工藝人員反應(yīng)4#塔甩油閥無(wú)法打開，遠(yuǎn)程開閥只能開至閥位1.4%，工藝人員切換至就地動(dòng)作，電機(jī)有運(yùn)轉(zhuǎn)響聲，但閥位無(wú)實(shí)際變化，改為手動(dòng)模式，搖動(dòng)手輪卡澀嚴(yán)重，無(wú)法動(dòng)作，反復(fù)開關(guān)活動(dòng)，將閥位開至2%。

電機(jī)可運(yùn)轉(zhuǎn)、手輪卡澀、閥位在反復(fù)活動(dòng)后可以小幅度打開，結(jié)合診斷信息TORQUE TRIP OP，即執(zhí)行機(jī)構(gòu)力矩達(dá)到設(shè)定值所導(dǎo)致的跳斷，因此初步判斷閥道卡焦。將力矩按1%比例慢慢調(diào)大，循環(huán)試驗(yàn)，直到新設(shè)置力矩可以動(dòng)作閥門之后，將閥門打開。再反復(fù)活動(dòng)，使閥道中焦塊脫落，最終將力矩設(shè)置回原始值或適當(dāng)提高。實(shí)際生產(chǎn)中也出現(xiàn)過設(shè)備本身的磨損老化、軸承箱銅套損壞抱死，增加力矩亦無(wú)法解決問題等情況，此時(shí)需要將軸承箱拆解更換銅套，還有很多其他原因?qū)е碌牧靥鴶喙收希什蛔饕灰幻枋觥?/p>

3.2 交流接觸器故障

根據(jù)上一季度保運(yùn)記錄發(fā)現(xiàn)，放水閥出現(xiàn)多次，閥門就地、遠(yuǎn)程無(wú)法動(dòng)作的情況，執(zhí)行機(jī)構(gòu)診斷信息均為MOTOR STALLED，即運(yùn)行信號(hào)發(fā)出后電機(jī)未運(yùn)行。

案例：2019年9月29日，4#塔“放水”操作時(shí)，工藝人員發(fā)現(xiàn)4#塔放水閥、甩油閥皆處于失電狀態(tài)。電氣送電后，放水閥恢復(fù)動(dòng)力電，甩油閥依舊無(wú)法送上電，排查到4#塔甩油閥所在電氣接電箱總閘跳閘。

通過遙控器下載診斷數(shù)據(jù)分析得知4#塔甩油閥、放水閥在失電時(shí)并未動(dòng)作，排除因?yàn)殚y門卡澀、力矩過大等情況所導(dǎo)致的電機(jī)超電流跳閘情況，甩油閥單臺(tái)閥門電流過載保護(hù)為16A，總開關(guān)過載保護(hù)為40A，判斷故障電流大于40A，所以造成總開關(guān)跳閘。因此從執(zhí)行機(jī)構(gòu)交流接觸器、電機(jī)線圈、電氣接線是否接地、破損等處檢查。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量甩油閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)繞組直流電阻三相均為12歐，對(duì)地絕緣無(wú)窮大，電機(jī)電源進(jìn)線無(wú)破損、發(fā)熱、燒焦等異常。測(cè)量交流接觸器發(fā)現(xiàn)左側(cè)v 相接觸器手動(dòng)接觸后阻值5歐(正常為小于0.1歐)，拆開接觸器擋板發(fā)現(xiàn)有燒焦的痕跡。

結(jié)合診斷信息與實(shí)際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，故障多發(fā)生于焦化“給水”操作之后，因大吹氣手閥內(nèi)漏，“給水”時(shí)工藝管線產(chǎn)生劇烈震動(dòng)，交流接觸器線圈電磁鐵吸合不緊，發(fā)熱導(dǎo)致絕緣異常相間短路，電流過載燒損交流接觸器?，F(xiàn)場(chǎng)同樣存在震動(dòng)導(dǎo)致的輕癥情況，即交流接觸器觸點(diǎn)持續(xù)吸合，無(wú)法脫開等，導(dǎo)致電機(jī)不切換方向，始終在一個(gè)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)?；蛴捎诮涣鹘佑|器的彈簧老化，彈力不足，在震動(dòng)下徹底失效的情況。

3.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)程不動(dòng)作

閥門就地可以動(dòng)作，遠(yuǎn)程無(wú)法動(dòng)作，首先檢查聯(lián)鎖條件是否滿足，在聯(lián)鎖條件滿足的情況下檢查線路，查看接線盤端子5、33、34、35有無(wú)松動(dòng)，線路有無(wú)接地故障，保險(xiǎn)是否燒，刀閘有無(wú)被打開；檢查端子4、31、36短接線有無(wú)脫落。如有相應(yīng)處理；檢查SIS輸出是否滿足，如滿足，檢查線路，檢查5/37(聯(lián)鎖開)5/38(聯(lián)鎖關(guān))端子及線路；若還未找到原因，則更換主板處理。

4 維護(hù)

由于工況惡劣，工藝流程改動(dòng)的緊迫性，允許處理時(shí)間極短，在智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障時(shí)，若不能最短時(shí)間診斷并及時(shí)處理，便將影響生產(chǎn)，導(dǎo)致降量、分爐、甚至停工。面臨嚴(yán)峻形勢(shì)，必須要提高日常維護(hù)水平、縮短故障處置時(shí)間，因此有必要對(duì)智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的故障進(jìn)行分類并標(biāo)準(zhǔn)化管理維護(hù)。

4.1 定期維護(hù)

按月檢查執(zhí)行機(jī)構(gòu)電纜格蘭、接線盒的防水密封情況，表蓋玻璃及內(nèi)部是否有水汽，動(dòng)力電源是否供電，執(zhí)行機(jī)構(gòu)顯示屏是否有診斷報(bào)警信息，齒輪箱轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有無(wú)異響、表面有無(wú)裂痕，手輪、骨架油封是否漏油等，如有相應(yīng)處理。

4.2 常見故障預(yù)防性維護(hù)

由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)多因震動(dòng)，介質(zhì)結(jié)焦等因素而導(dǎo)致故障，所以在檢查時(shí)優(yōu)先從這兩點(diǎn)著手，再有效結(jié)合執(zhí)行機(jī)構(gòu)診斷信息，迅速判斷故障并及時(shí)處理。對(duì)于易產(chǎn)生劇烈震動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，及時(shí)排查交流接觸器損壞、老化情況并且更換，配合工藝人員優(yōu)化“給水”操作，以汽代水，降低震動(dòng)強(qiáng)度及頻次來(lái)減少故障的發(fā)生。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，增加對(duì)焦炭塔特閥力矩的周檢、記錄。及時(shí)排查閥門卡澀情況，對(duì)于焦化閘閥易結(jié)焦等特點(diǎn)，可以將檢查發(fā)現(xiàn)的易卡澀閥門開關(guān)力矩適當(dāng)調(diào)大，并且重新設(shè)置關(guān)限位，通過力矩關(guān)模式將閥門關(guān)死后，用手輪回?fù)u半圈，設(shè)置關(guān)限位，并將關(guān)閥模式改至限位關(guān)，防止關(guān)過位置導(dǎo)致閥門卡澀和漏量，避免生產(chǎn)中因閥門卡死不能動(dòng)作而發(fā)生的事故。