兰州石化烯烃装置GB501压缩机停车案例分析及处理方法

谢　磊，杜　勇，杨广林，马　龙

（中国石油兰州石化公司电仪事业部， 甘肃　兰州　730060）

引言

烯烃装置GB501丙烯压缩机是石脑油裂解制丙烯装置中的核心设备，在整个石油化工生产运行中起着至关重要的作用，作为上游生产的关键机组之一，它的安全长周期平稳运行，为下游后续装置能够生产出高效的合格产品奠定了坚实的基础。为此，如何保证压缩机组正常平稳运行，是我们应该认真思考和关注的重点。

1　问题的提出

1.1　故障案例一

1.1.1　故障现象及原因分析

石化厂烯烃装置GB501丙烯压缩机与GB601乙烯压缩机PLC控制系统均由西门子S7-414H控制器与S7-300 I/O扩展机架构成，控制器电源模块PS407为冗余配置，I/O冗余扩展机架电源模块PS370均为单电源，供电电压为110 V AC，控制柜内安全栅也为110 VAC单电源供电，未实现冗余供电，这为控制系统的长周期平稳运行埋下了深深的隐患。2016年7月18日上午9时20分GB 501丙烯压缩机PLC控制系统故障停车，经检查发现：主、副CPU的EXTF、REDF红灯均亮、BUS2F红灯闪烁，I/O卡件没有输出，用万用表对RACK 5 A和RACK 5B电源模块的输出进行测量，其24 V DC输出只有10 V左右，判断电源模块故障。

1.1.2　处理方法

1）将给扩展机架RACK 5A和RACK 5B两个电源模块PS370供电的110VAC断路器CP15A/B断开，电源模块PS370 110VAC输入端电缆线拆下，并用绝缘胶带包裹；

2）从GB501机柜内的PS5、PS6稳压源后端子TBS1-11/12、TBS2-11/12引出两路24 V DC电源，分别给RACK 5A/5B扩展机架的IM153（接口模块）电源输入端供电，实现冗余供电；

3）对其它电源模块供电逐一进行检测，24 V DC电压输出正常。

4）CPU复位，重启后运行正常。

1.2　故障案例二

1.2.1　故障现象及原因分析

2016年7月20日15时05分，GB501 PLC系统报警，触发联锁，GB501联锁停车。检查发现CPU的EXTF红灯亮，I/O卡件钝化无输出，通过摇表测量，Ⅰ段防喘阀FV-51101位置开关ZSL-51101（红色）端接地电阻阻值为零，判断该电缆线接地。

1.2.2　处理方法

1）将原空气开关（10 A）更换，从GB 501机柜内的24VDC稳压源铜牌输出端TBS1、TBS2引出一路24VDC给新增的空气开关供电，实现一对空气开关首尾供电；

2）对机柜内其他供电回路进行接地阻值的测量，接地阻值均大于5 MΩ,排出隐患；

3）CPU复位，重启后运行正常。

2　存在问题

控制系统老化，稳定性差，故障频发。一是该系统在设计上存在很大局限性，不能满足机组安全生产运行及高稳定性和高可靠性的要求；二是在硬件的选择、配置、施工、安装等方面存在诸多缺陷。尽管通过仪表维护人员多年的故障处理和优化改进，系统的稳定性得到了改善，但上述两次系统故障停车就说明根本性的问题始终没有得到彻底解决。具体表现在以下几个方面：

1）控制系统供电有AC110 V/220 V、DC24 V三种电源，不便于维护。

2）控制系统供电与负载供电使用的是同一稳压电源，电源模块未实现冗余供电配置，供电系统可靠性较差,信号分配、盘间接线混乱，给维护人员处理故障带来不便。

3）轴振动、位移本特利3500系统、超速保护器Protech 203及信号分配器都为单电源110 V AC供电，未实现冗余供电，可靠性差。

4）24V DC单电源用户（继电器、安全栅、电磁阀等）电源供电未采用8～16个回路一组空气开关首尾供电，完全不符合系统供电要求。

5）电缆在敷设过程中存在安全隐患，导致接地。

3　整改措施

1）利用2016年大检修期间，将在用的石化厂烯烃装置GB-501/601压缩机西门子PLC控制系统拆除，利旧化肥厂闲置的1套TRICON控制系统卡件和机柜，合理布局，完成GB-501/601压缩机ITCC控制系统改造，实现2台压缩机的所有联锁逻辑控制功能，防喘调节、透平调速等。

2）优化控制系统的逻辑、流程图，使系统程序运行简洁，操作更加方便。

3）220 VAC供电采用UPS、市电、照明市电三路供电，两套本特利3500状态监测系统，两套WOOD WARD ProTech 203超速保护系统，实现冗余供电，并且每个机组配置4对冗余24 V DC电源，彻底将系统用电、联锁信号用电、普通信号用电、其它负载用电分离，24 V DC单电源用户（继电器、安全栅、电磁阀等）供电采用8-16个信号并联为1组后，由2个空气开关首尾两端供电，避免空开、继电器接线松动及自身故障造成的大范围停电、停车。

4）优化I/O点的分配，将联锁与非联锁信号区别开来，对三取二、二取二、双电磁阀等联锁信号分别分配到不同的卡件中，即使出现单卡故障，也不会影响装置正常运行。针对紧急停车开关、超速保护联锁开关、本特利3500联锁开关单点联锁的特点，通过增加开关、通道，实现双开关、双线、双回路的配置，彻底消除因开关、线路、卡件自身故障造成的联误动作[1]。

5）在此次改造过程中，将所有的电缆通过摇表逐一测试，进行了系统、全面的排查，并在汇线槽拐角、墙面的入口处分别加装绝缘防护胶垫，以防止电缆的磨损，针对问题电缆进行了彻底的更换。

4　结语

通过GB501/601 ITCC控制系统改造，从根本上解决了上述所列举的各项问题，控制系统得以优化，系统的稳定性有了显著提高，运行达到了预期效果，机组实现了一次开车成功。特别是此次改造项目为利旧闲置设备，从控制系统的配置、安装、施工均由电仪事业部仪表三车间自主完成，极大地节约了成本，为以后的技改技措提供了宝贵的实践经验。与此同时，项目改造的实施，从整体上改善了工艺的工作环境，人机界面清晰、流畅，操作方法更为简捷、高效，降低了非计划停车的概率，为大机组的安、稳、长、满、优提供了有效的保障。

[1]陈志敏.浅谈Tricon控制器的三重冗余容错[J].数字技术及应用，2012（3）：108.