大型往复机组活塞杆状态监测系统优化

陈思龙

摘 要：北京燕山石化公司某大型往复式压缩机的活塞杆运行参数监控使用BENTLY3500系统，共使用36套探头分别监测压缩机12台气缸柱塞的振动、位移情况。文章根据装置目前压缩机活塞杆监控系统的软件、硬件情况，结合现场实际，深入分析了目前活塞杆监控系统存在的问题，并通过二进制组态编码的方法巧妙地加以解决。经实际验证，表明文章指定的方案切实可行，系统性能稳定，运行可靠，达到了预期设计要求。

关键词：BENTLY 3500系统；报警编码；二进制解码

中图分类号：TH45 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）30-0119-02

Abstract： BENTLY3500 system is used to monitor the piston rod operating parameters of a large reciprocating compressor in Beijing Yanshan Petrochemical Company. A total of 36 sets of probes are used to monitor the vibration and displacement of 12 cylinder pistons of the compressor. According to the software and hardware of the piston rod monitoring system of compressor， this paper analyzes the existing problems of the piston rod monitoring system， and solves them skillfully by the method of binary configuration coding. The practical verification shows that the scheme specified in the paper is feasible， the system performance is stable， the operation is reliable， and the expected design requirements are met.

Keywords： BENTLY 3500 system； alarm coding； binary decoding

引言

燕山石化公司某乙烯气压缩机由意大利Nuovo Pignone公司提供，为大型往复式超高压机组，压缩机将主要物料气态乙烯压力从30MPaG提升到300MPaG，再分三路进入反应器进行聚合反应[1]。目前，压缩机的活塞杆监控使用BENTLY 3500系统，共使用36套探头分别监测压缩机12台气缸柱塞的振动、位移情况，是压缩机运行状况的重要参数，带有联锁停机设置。因此，完善装置压缩机组活塞杆监控系统的运行方案在仪表维护工作中显得尤为重要。

1 系统现状

1.1 工作原理

装置压缩机目前使用BENTLY公司的3500系统及其配套探头实现对压缩机柱塞振动及位移情况的监测[2]，共

使用36套探头分别监测压缩机12台气缸柱塞的振动、位移情况。压缩机C-1150分为两段，每段包含6个气缸，每个气缸分别在柱塞水平中心线0度、90度、180度位置各安装一支电涡流探头，这三只探头监测柱塞的振动信号，另外，处于水平位置的探头还送出柱塞的位移信号[3]。

1.2 硬件安装情况

装置压缩机共有12个缸，每个缸有3支测振探头，控制室内采用的是BENTLY 3500系统，用于接收从探头传输回来的模拟信号。该系统共有两个框架，用以安装接口模块、变送模块、继电器输出模块等。框架的硬件安装情况为：1#框架采集1～8#气缸的振动、位移信号，2#框架采集9～12#气缸的振动、位移信号。

其中，每个气缸水平方向安装的探头不但需要输出振动信号，还要输出气缸的位移信号。同时，为监控及采集信号历史趋势，更好地分析机组运行情况，使用监控卡件的标准模拟量输出功能，向DCS输出所有模拟信号并加以监控[4]。

2 现存问题

装置BENTLY 3500活塞杆监测系统于2016年安装调试并投入使用，在运行期间发现了一些问题。总结如下：

2.1 公共报警不反映具体报警信息

现有组态方案只输出公共报警信号和总联锁信号，并不能直观地反应出具体报警的是哪一路信号。这使得仪表维护人员无法在第一时间得到准确信息，不利于维护工作的进行。

2.2 虚接报警无法准确显示

探头安装现场环境较差，油气易使得接线端子脆化、硬化，而室内由于需要将信号分成两路，使得机柜内接线复杂交错，这些都使得回路可能产生虚接报警。此时3500系统可以将虚接信号报警输出至继电器，但并非所有時候DCS都能对该现象完成记录。实际运行中也曾出现过继电器卡件有公共报警输出，但DCS报警记录和趋势中查不到报警信息的情况。经分析后认为，DCS系统并非每次都能采到虚接报警输出的模拟量信号。这就给仪表的维护工作带来极大的困扰——无法准确定位报警，故障处理也就无从下手。

2.3 单点联锁时不报警问题

根据现有组态方案，继电器输出的是经过了“二取二”的总位移联锁信号和经过了“三取二”的总振动联锁信号。这就将出现一个问题：当仅有一路信号到达联锁值时，公共的总联锁信号并不显示，这必将成为仪表预知维修工作的隐患。

3 改造方案

3.1 改造目标

通过改造，在不增加硬件的前提下，解决公共报警、虚接报警和单点联锁不报警的问题。

3.2 改造方案

因每台框架的继电器输出卡件只有16个点，而1#框架需要输出振动、位移联锁点分别为24个、16个，需要输出的振动、位移报警点也分别为24个、16个。即1#框架共需要80个DO点。目前继电器输出卡件已使用4个点，每个框架仅剩12个DO可用，即使增加卡件至框架的上限也远远不足以满足每个点都输出报警及联锁的需要。

为解决此问题，采用了二进制编码组态的方案，使用DO输出报警灯的组合来实现对具体报警信号的準确指示。同时，应留有2个DO通道用以解决单点联锁时不报警的问题。

3.3 实施方案（以1#框架振动信号为例）

我们将16个DO点命名为CH1～CH16，其中CH1～4已被使用。然后对24个振动信号实施编号，并将5个DO点CH5～CH9分别命名为ALM1～5，方案如表1。

根据表1，将振动信号的5个DO点按二进制编码的形式组态，位移信号与振动信号组态方案类似，2#框架组态方法与1#框架相同[6]。

3.4 动作试验

利用检修机会实施组态下装，并对现场探头进行测试。以压缩机C-1150的5#气缸的A振动探头为例，报警时1#框架输出的数字量点为CH3、CH5、CH7、CH8。其中CH3表示公共报警，CH5、CH7、CH8用以指示具体的报警通道，经解码后解读出报警的是第13号通道，反查编号表（表1）正是5#气缸的A位移探头的编号。经测试，现场任意一支探头断线时，均能在框架的指示灯上得到正确的指示结果。

4 应用案例

2017年5月，1#框架出现报警，CH1、CH6、CH9常亮。由报警灯硬件的定义可知CH1为公共报警灯，CH6为ALM2， CH9为ALM5，反查编号表（表1）可得出结论：报警通道为18号通道，即VA1156B。检查该回路发现为接线端虚接，重新紧固后报警消失且未再出现。说明改造已经取得了预期的效果。

本次改进方案实施完成后，在不对原有联锁回路进行任何改动、现场硬件也不发生变化的前提下，解决了一直以来困扰着现场维护工作的问题，大大提高了现场预知维修的能力，取得了显著效果。

5 结束语

本文首先介绍了装置压缩机的活塞杆监控系统运行现状，根据现场的具体使用时遇到的一些问题提出了改进方案。再由现场实际软件、硬件条件确定施工方案后加以实施。改造后不仅提高了机组活塞杆系仪表的预知维修水平，还降低了非计划停工的风险。改进方案的核心部分也即二进制编码和解码的思路也可以应用于其它小型系统，对于同类大型机组状态监测也有一定的参考意义[7]。

参考文献：

[1]孙晓瑜，段猛.节能技术在高压加氢装置中的应用[A].二OO八年全国石油石化企业节能减排技术交流会[C].2009.

[2]季承元.往复机活塞杆沉降和位置的监测[J].设备管理与维修，2006（09）：32-33.

[3]朱浩.有关往复机振动防控措施的探讨[J].中国高新技术企业，2013（21）：85-86.

[4]程玲玲.BENTLY7200升级改造为3500全过程[J].化工设计通讯，2013，39（01）：35-37+87.

[5]黄巍.浅谈Bently3500的使用及日常维护[J].黑龙江科技信息，2012（02）：84.

[6]杜勇，东立明，薛轶明.Bently轴系状态检测系统故障隐患的解决办法[J].化工自动化及仪表，2014，41（09）：1090-1092.

[7]王杰，周怀斌，张长茂，等.本特利3500监测系统组态及故障处理[J].冶金动力，2015（09）：69-71.