国产电驱机组控制逻辑缺陷及优化

周圆

某站国产PCL804型电驱压缩机组共三台，在2016年年底12月完成24小时近似运行测试、72小时连续状态测试及喘振线测试，在作业期间发现其控制逻辑存在以下隐患：一是启机顺控逻辑设计不合理对机组本体和辅助设备本体安全带来隐患风险。二是机组安全防护连锁设计不合理导致影响现场作业人员人身安全。三是主设备工况判断逻辑设计考虑不全面导致大量天然气浪费。四是HMI人机界面不完善导致故障判断、监控和巡检工作效率低下。

PCL803国产电驱压缩机组自控系统主要由AADVANCE负责机组整体总控制，接收现场压缩机部分AI/DI数据，通过AO和DO输出控制压缩机及辅助系统运行，同时由3C控制软件及配套的通讯软件负责数据传输、HMI显示并主导机组转速、防喘振控制系统。

此次发现主要逻辑缺陷集中在AAdvance和3C控制逻辑中，具体细分为以下6个内容：

1、启机顺控逻辑设计：启机过程中顺控启动逻辑发出防喘管线隔离球阀打开信号的时序过早，造成隔离球阀密封面损坏的风险。

2、主设备工况判断逻辑：机组充压进行检漏作业后必须执行泄压启机程序，导致天然气大量浪费。

3、机组安全防护连锁设计：干气密封供气阀泄压停机期间误动作风险威胁作业人员安全。

4、机组本体安全控制：机组未运行时，缸体充压后，干气密封阀无法打开导致干气密封损坏。

5、安全报警监控控制：缺少启机步序报警，导致故障判断耗费时间过长。

6、HMI监控界面及人员巡检：HMI监控及报警设置不明了导致巡检效率低下

从投产期间沈鼓压缩机组逻辑设计而言，存在以上的缺陷主要来自于缺少现场实际运行经验和对机组、设备可能出现故障的前瞻，通过修改和新增部分逻辑即可增加机组本体及辅助设备的安全等级和性能，避免误操作或者设备故障导致机组安全性能下降。通过与沈鼓自控公司对接，并在实验室进行充分模拟实验后，提出以加强设备本体及辅助设备安全性能和可靠性、降低设备能耗、满足现场作业需求、保障现场作业人员人身安全、提升人员工作效率和监控力度5个方面为方向，设计出以下控制逻辑逻辑优化方案并进行实施。

1、优化机组启机顺控条件：为避免防喘隔离球阀在机组启机期间过早打开，前后压差过高导致阀体密封面损伤的问题，对启机顺控逻辑语句进行修改，将保/泄压启机时，将隔离阀打开的DO信号调整至缸体充压完毕并反馈步序完成后输出，与压缩机进出口阀同时打开，保证了机组启动期间隔离球阀动作时，阀门前后压差处于平衡状态，可以完全避免球阀密封面的损坏。

2、优化干气密封供气阀关闭条件：在Aadvance逻辑控制程序中，修改干气密封供气阀在停机期间的关闭条件为：机组无转速，压力小于0.4Mpa，机组不在启机过程中时，自动关闭干气密封供气阀，避免了执行机组缸体泄压命令时，干气密封供气阀过早关断导致不洁净的工艺气反串至干气密封，从而导致干气密封动静环磨损损坏。

3、优化干气密封供气阀打开的判断条件：由原本设计靠ESD信号触发信号判断干气密封供气阀是否打开，修改为缸体压力判断其是否打开，避免了停运并放空后的机组因设备拆除等作业，再次触发ESD信号后干气密封供气阀自动打开的问题，保证了现场作业人员的安全。

3、优化缸体是否需要吹扫放空的判断逻辑：新增逻辑语句，修改启机前是否需要缸体吹扫充压的逻辑判断：当机组无转速，缸体内压力大于5Mpa，且加载阀前后压差小于100Kpa时，机组可以直接执行保压启机程序，不再进行置换和打开放空阀放空。如果需要进行机组入口工艺管线滤芯清洁、管线打开等作业，在回装入口短节并对压缩机充压，对静密封点测试漏点结束后启机，无需放空缸体内天然气，可以节约生产资源、降低放空量。

4、优化放空方式：控制程序中新增一键手动放空逻辑，同时在HMI监控界面增加一键手动泄压按钮，在机组停机状态无转速时，可以执行手动一键放空。避免了每次泄压必须拍下压缩机泄压停机ESD按钮触发集中监视一级报警，同时也减少了人员操作，降低了作业风险步骤。

5、优化在AADVANCE中添加启机顺控步序失败报警程序块，减少了启机过程中，机组出现故障后技术人员判断故障所耗费的时间，增加了机组备用效率。

6、通过在3C监控界面上添加可观看监控参数正常运行范围的弹框，为压缩机专业巡检人员和值班监控人员提供便捷的机组监控界面，可以提前发现运行异常参数并用于参考，做到机组辅助设备及本体是否存在故障风险的提前判断。

通過控制逻辑优化成功将3台国产电驱压缩机组故障次数由2017年8次降至次年3次。技术人员提前发现问题并预判故障次数由0次提升至4次，提升了压缩机运维技术人员技术能力和经验。在公司范围内降低因8-25K小时保养后机组放空损耗及干气密封损坏后维修及更换费用约370万元。

运行控制逻辑和告警系统是机组及其辅助系统设备本体安全的保障，如果在设计时不进行现场全面考虑，长期运行后可能导致人员现场作业、设备本体风险陡增，所以在启停机步序控制、辅助系统单体设备控制和告警系统逻辑控制以及人机监控界面设计时，应当将工艺运行环境、设备在用工况和人员维保作业相结合，进行多方面、全方位考虑后，设计出成熟且符合现场运行需求的控制逻辑，以保证机组、设备安全和工艺管输运行平稳。