魯 兵，劉寶科

（中國石油蘭州石化公司，甘肅蘭州 730060）

0 引言

活性炭吸附單元是油氣回收系統(tǒng)的重要組成部分，單元的電動閥如果發(fā)生故障將影響整改系統(tǒng)的正常運行，為了保證系統(tǒng)的正常運行，需要對該故障進(jìn)行分析研究。

1 工藝流程

1.1 工藝總流程

某煉廠航煤汽車零裝棧橋油氣回收系統(tǒng)采用“冷凝+膜分離+活性炭”吸附工藝。工藝流程如下：

（1）將鶴位排出的油氣收集進(jìn)入到集氣總管。

（2）集氣總管上的壓力傳感器壓力信號和現(xiàn)場流量信號同時滿足，反饋給控制系統(tǒng)。

（3）控制系統(tǒng)通過變頻器調(diào)節(jié)變頻風(fēng)機(jī)抽氣能力，實時跟蹤裝車的排氣速度。

（4）尾氣先經(jīng)過預(yù)冷器，然后通過冷凝出口低溫氣與入口常溫氣進(jìn)行換熱降溫，回收冷量，隨后進(jìn)入冷凝系統(tǒng)。

（5）尾氣經(jīng)過預(yù)冷器換熱后進(jìn)入冷凝單元，油氣在冷凝單元中通過分梯度冷凝的方式將絕大部分油氣轉(zhuǎn)化為液體油直接回收至儲罐。分凝后的低濃度油氣和進(jìn)氣進(jìn)行回?zé)峤粨Q至近常溫狀態(tài)，進(jìn)入壓縮單元。

（6）壓縮單元由壓縮機(jī)等組成，將低溫常壓油氣壓縮成高溫高壓氣體后進(jìn)入膜單元。

（7）不凝氣體經(jīng)過非多孔性橡膠態(tài)高分子氣體分離膜，利用膜兩側(cè)的壓差作為分離動力，分離膜對不同氣體的透過速度不同，不凝氣中的有機(jī)氣體比空氣更優(yōu)先地通過膜，使有機(jī)氣體與空氣分離。富集的油氣經(jīng)過管線返回冷凝單元重新冷凝液化，膜組件透余側(cè)氣體為低濃度氣體，進(jìn)入活性炭吸附單元。

（8）經(jīng)過膜處理的非滲透氣繼續(xù)進(jìn)入兩個并聯(lián)罐組成的活性炭吸附單元進(jìn)行活性炭吸附處理。活性炭吸附末端干凈氣體直接達(dá)標(biāo)排放，達(dá)到吸附飽和的吸附罐則進(jìn)入真空解析過程，同時，并聯(lián)的另一活性炭吸附罐進(jìn)入吸附過程。

（9）解析后的高濃度氣體進(jìn)入集油罐進(jìn)行吸收處理，少量未被吸收的油氣進(jìn)入冷凝系統(tǒng)的下一個循環(huán)。

（10）集油罐裝滿后通過自帶油泵自動輸送至污油回收裝置。

1.2 吸附單元工藝

活性炭吸附單元閥組動作啟動累計時間包括入口引風(fēng)機(jī)P101 啟動時間、吸附罐V107、V108 切換時間（60 min）、脫附時間（50 min）、破真空時間（30 s）。吸附罐V107、V108 吸附解析操作如下：

（1）電動閥MV105 為打開狀態(tài)，MV107 處于初始打開狀態(tài)，MV103 處于關(guān)閉狀態(tài)，吸附罐V107 開始吸附。

（2）電動閥MV105 累計打開60 min（P101 啟動時間）后，同時打開閥門MV108，2 s 后打開閥門MV106，同時關(guān)閉閥門MV104，10 s 后關(guān)閉電動閥MV105，同時關(guān)閉MV107，打開MV103。到位后啟動真空泵P103，吸附罐V107 開始脫附，真空泵P103 累計啟動時間50 min 后停止，同時關(guān)閉MV103。到位后打開閥門MV111 進(jìn)行破真空補(bǔ)氮氣操作，MV111 打開30 s后關(guān)閉，V107 罐完成吸附脫附循環(huán)。

（3）電動閥MV106 累計打開60 min（P101 啟動時間）后，同時打開閥門MV107，2 s 后打開閥門MV105，同時關(guān)閉閥門MV103，10 s 后關(guān)閉電動閥MV106，同時關(guān)閉MV108，打開MV104。到位后啟動真空泵P103，吸附罐V108 開始脫附，真空泵P103 累計啟動時間50 min 后停止，同時關(guān)閉MV104。到位后打開閥門MV112 進(jìn)行破真空補(bǔ)氮氣操作，MV112 打開30 s后關(guān)閉，V108 罐完成吸附脫附循環(huán)。

（4）重復(fù)2、3 過程。如果P101 停止運行，則吸附停止、計時停止；P101 打開，則吸附啟動、計時開始。

工藝流程如圖1 所示。

圖1 工藝流程

2 故障分析及處理

2.1 故障現(xiàn)象

吸附單元電動閥MV105 手動、自動均無法開、關(guān)操作，檢查發(fā)現(xiàn)電動閥電機(jī)定子繞組燒毀。吸附塔V107 不能正常使用，順控制電動閥電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)?？刂葡到y(tǒng)程序輸出打開電動閥命令，PLC 輸出通道Q2.5 接通，繼電器KA18-1 線圈得電，繼電器觸點KA18-1 閉合，接觸器KM18-1 得電，接觸器觸頭KM18-1序控制無法正常運行，需要手動操作。

2.2 電動閥控制系統(tǒng)組態(tài)

油氣回收系統(tǒng)的控制系統(tǒng)由西門子S7-200 SMART（CN226）PLC 及WINCC 軟件組成。電動閥MV105 控制開關(guān)程序如圖2、圖3 所示，其中的符號地址及釋義見表1。

圖2 電動閥MV105 開控制程序

圖3 電動閥MV105 關(guān)控制程序

表1 電動閥開/關(guān)程序段中的符號、地址及注釋

從程序可以看出，電動閥MV105 的打開有2 種情況，一種是吸附程序邏輯運算輸出，一種是上位系統(tǒng)畫面“手動”打開命令。閥門打開中斷（停止）有4 種情況，分別是電動閥全開位置反饋、電動閥關(guān)閉控制輸出信號、上位系統(tǒng)畫面“手動”關(guān)閉命令以及吸附程序邏輯輸出。電動閥MV105 的關(guān)閉控制也是2 種情況，一種是吸附程序邏輯運算輸出，一種是上位畫面“手動”關(guān)閉信號。關(guān)閉控制輸出停止有4 種情況，分別是電動閥全關(guān)位置反饋、電動閥打開控制輸出、上位畫面手動打開信號以及吸附程序邏輯輸出。

2.3 電動閥電氣接線

電動閥電氣接線如圖4 所示，電動閥的打開和關(guān)閉實際上是閉合，電動閥電機(jī)得電，開始轉(zhuǎn)動。接觸器觸頭KM18-1 斷開，電機(jī)轉(zhuǎn)動停止。控制系統(tǒng)程序輸出關(guān)閉電動閥命令，PLC 輸出通道Q2.6 接通，繼電器KA18-2 線圈得電，繼電器觸點KA18-2 閉合，接觸器KM18-2 得電，接觸器觸頭KM18-2 閉合，電動閥電機(jī)得電，開始反向轉(zhuǎn)動。接觸器觸頭KM18-2 斷開，電機(jī)轉(zhuǎn)動停止。

2.4 故障原因

從PLC 控制程序和電動閥的接線可以看出，在電動閥打開或關(guān)閉自動過程中，如果閥門卡澀，電機(jī)將一直處于上電狀態(tài)，勢必會造成電流增大，直至燒毀電機(jī)繞組。閥門質(zhì)量不過關(guān)，供應(yīng)商設(shè)計的電氣接線不正規(guī)是電動閥電機(jī)繞組燒毀的根本原因。

3 故障處理

3.1 更新電動閥

采購原型號電動閥或者其他廠商的代用電動閥，使用改進(jìn)后的接線方式接線。

3.2 電動閥接線改進(jìn)

PLC 程序保持不變，對其接線進(jìn)行改進(jìn)。在控制機(jī)柜內(nèi)重新配線，拆除繼電器到接觸器的信號線，改用直流供電備用回路（24～30 V）供電。為了保護(hù)PLC 系統(tǒng)供電的安全性，電動閥開關(guān)反饋信號回路增加熔斷器FU1、FU2，繼電器KA28-1、KA28-2。電氣接線如圖5 所示。

圖5 電動閥更換后電氣接線原理

3.3 電動閥聯(lián)調(diào)

（1）電動閥現(xiàn)場放置“就地”位置，現(xiàn)場手動開、關(guān)電動閥，運行正常。

（2）電動閥現(xiàn)場放置“遠(yuǎn)程”位置，將系統(tǒng)切換至“手動”狀態(tài)，使用上位控制系統(tǒng)，測試開、關(guān)電動閥，運行正常。

（3）電動閥現(xiàn)場放置“遠(yuǎn)程”位置，將系統(tǒng)切換至“自動”狀態(tài)，使用上位控制系統(tǒng)觀察電動閥運行狀況，運行正常。

4 結(jié)束語

電動閥接線方式改進(jìn)后，運行已有一年時間，再未出現(xiàn)電動執(zhí)閥線圈損壞的情況，其他電動閥也可以按照此方案進(jìn)行改進(jìn)。自控人員在項目設(shè)計階段、驗收階段應(yīng)對儀表相關(guān)問題進(jìn)行研判，綜合考慮可靠性、經(jīng)濟(jì)性、可維修性等問題，保證系統(tǒng)的正常運行。