西门子燃驱及沈鼓电驱压缩机组平均无故障时间提升浅谈

金发宝

摘 要：2020年公司提出压缩机组平均无故障时间达到8000h目标，目前二、三线作业区、站场压缩机组平均无故障时间离公司目标差距较大，说明压缩机组运行维护、故障预防等方面还需要努力加强，本文从压缩机基础管理、逻辑优化、技术创新等方面进行简单分析、探讨，提出少许压缩机组平均无故障时间提升方法。

关键词：平均无故障时间;逻辑优化;现场控制柜;HMI

随着我国输气管道行业快速发展，大型压缩机投用数量及种类越来越多，主要为GE、西门子、DRESSER-RAND等机型，近年来逐步发展国产化压缩机组，在西气东输二线、三线大量运用，主要为沈鼓电驱机组。由于天然气运输任务越来越重要，所以影响输气生产最大的压缩机组平均无故障时间指标也被愈加看重，成为目前压缩机管理重点考核项，从而压缩机组平均无故障时间的提升迫在眉睫。

1 影响平均无故障时间主要因素分析

影响平均无故障时间主要因素为机组运行总时间和机组故障率，机组运行总时间主要由输气生产任务决定，基层人员无法控制;机组故障率可通过控制措施减少，本文主要对此部分进行浅析。

对独山子输油气分公司历年来西门子燃驱、沈鼓电驱压缩机组故障停机报告分析发现，其故障主要分为自控部分、机械部分、电气部分。压缩机组故障主要来源于自控故障，对自控故障进一步分析，发现故障原因主要为：端子虚接及松动、模块故障及数据跳变、仪表故障等，其中尤以端子虚接及松动、模块故障及数据跳变原因居多，下面将侧重此类故障原因，展开分析并提出改进措施。

2 平均无故障时间提升措施

2.1 扎实基础工作，加强机组参数趋势检查

每日对机组HMI中参数趋势不少于20min时间的检查，每周日对System1服务器中参数趋势不少于30min检查，调取查看关键振动、温度、压力、压差等参数趋势，每月对所有机组数据趋势进行全面检查，通过趋势预判自控故障，提前处理或申请切机、预防故障停机，提高机组平均无故障时间。

①检查发现数据突然跳变，跳变后恢复正常，此类现象原因大概率为接线端子虚接、松动或探头、模块等缺陷，需查通道接线端子或更换探头;②检查发现数据缓慢或间歇性的波动、跳变，随着时间推移开始大幅度变化，此类情况主要原因可能为该通道通讯模块故障或受到干扰，例如西门子机组的1794模块及沈鼓机组的振动监测系统的放大器等故障前期均有类似现象，需提前检查更换;③检查发现某一数据长期不变，出现死值，但该数据应该随工况变化而变化，此类现象多为回路通讯中断、控制器死机等，需检查通讯回路或重启控制器;④检查发现某过滤器压差一直呈上涨趋势，可提前在线切换滤芯（双联滤芯）或申请切机后更换滤芯（单独滤芯）;⑤检查发现同一部位两个探头数据差值较大，则需检查探头本体或安装位置是否合适。

2.2 开展压缩机组接线端子、供电回路专项排查

由于对故障分析发现，压缩机自控系统问题大多数为端子虚接、松动引起的，且前期乌输分公司此项措施实施效果卓有成效，所以对接线端子展开专项排查非常有必要。

①压缩机接线端子及供电回路排查内容包括且不限于仪表回路、供电回路、屏蔽接地线、模块接地、设备执行机构和控制单元的接地信号线缆等;②检查发现端子松动、铜线裸露、摇晃信号跳变、标签模糊等问题应及时处理;③发现接线端子存在损坏、老化无法现场整改等情况时，形成需要更换件的清单，提报物资，无法自行更换的上报项目进行更换。

2.3 改善通讯及供电回路工作环境，降低模块故障率

通讯模块工作坏境恶劣，会使其故障率提高或引发连续或间歇性的数据跳变。对前期多次发生故障的罗克韦尔1794-IRT8模块进行送检，其结果判断模块故障原因主要为以下三种：一是模块集成电路板制作工艺原因;二是因积灰和潮湿造成离子污染原因;三是因为模块工作环境温度恶劣原因。根据分析原因提出解決措施如下：

①对现场模块寿命进行分析，达到寿命限期的进行更换，若产品停产或换代，应及时与原厂家对接，申报适用物资更换;②对压缩机组通讯回路及供电回路整体带电清洗，清除模块表面积碳、矿物质的杂质，消除杂质离子对模块功能影响，并能有效降低模块运行温度，此项技术已经在多个站场试用，效果明显;③由于二线西门子机组多数模块、控制器均在现场控制柜，位于压缩机厂房，运行环境极为恶劣，前期由于EMV控制器、TSCP柜等因温度高导致多次停机，所以对现场控制柜温度控制合适范围能有效降低故障率，主要措施如下：a.针对西门子机组夏季现场运行环境温度高（沈鼓机组现场无控制器及通讯模块），利用现场仪表风增加旋风制系统对现场控制柜温度进行降温。旋风制冷器通过控制旋钮调节气量，从而调节温度，还能降低环境中水露点，低至-60至-90℃，在柜内放置温度计，每日综合巡检进行检查，实时调整制冷器进气旋钮，保证温度控制在18-28℃范围。EMV控制箱内温度可通过RSNETWORX For DeviceNet软件及时扫描出控制器温度数据进行实时监测调整;b.冬季每日综合巡检在HMI及工程本检查现场控制柜温度参数，到现场检查控制箱加热器工作状态，发现问题及时处理，避免现场通讯模块及设备长时间在低温运行，故障频发;c.修改现场控制柜温度报警逻辑，增加温度低报逻辑并降低温度高报警值（原值为50℃），保证现场温度较高、较低时能及时提醒，到现场检查处理。

2.4 对停机逻辑进行梳理并优化，杜绝信号跳变等原因触发故障停机

对西门子及沈鼓机组逻辑进行全面梳理，针对触发停机的逻辑进行分析，讨论确认是否需要优化、修改，是否需要增加延时来杜绝信号跳变引发故障停机的可能性。对需要进行逻辑优化的信号，对程序做好备份后进行逻辑优化，主要优化思路简述如下：

①对轴承温度HH触发停机逻辑增加5秒延时，对轴振动、壳体振动、轴位移HH触发停机逻辑增加2秒延时，对压力、压差、其他温度、液位等HH或LL联锁停机信号增加500毫秒延时;②对类似电机轴承、定子温度连锁信号的，可将单信号触发修改为2选2双信号联锁;③对压缩机压力、温度、振动等故障触发停机逻辑，增加500毫秒延时触发功能，降低端子虚接、松动、通讯短暂故障引发停机可能性;④对电机正压通风压力低低联锁停机、机柜温度高高联锁停机等对机组安全运行影响较小的信号，考虑取消联锁停机功能，只保留报警提示功能;⑤针对HandShake（握手检测）超时及同轴电缆诊断字故障进行逻辑优化消除。主要优化思路为：在程序中将HandShake握手延时判断从2s修改至4s;将AB网正常判断条件在由与改为或逻辑。

2.5 对存在隐患的设备、模块进行更换或升级改造

①学习、分析其他站场同类型机组运行经验，对运行时间较长作业区的机组模块故障进行重点分析，摸清其故障规律，预判本作业区同类型模块故障，进行提前采购更换或升级改造;②西二线乌苏站西门子机组多次发生可调导向叶片卡阻现象，人为无法盘动可调叶片导环，经检查分析发现可调叶片转动间隙累积较多黑粉杂质，阻塞叶片转动;同时对在用国产入口滤芯进行检测，发现其过滤能力与原装进口滤芯相差甚远。针对此问题采取措施如下：a.将对三台机组入口滤芯统一更换为原装进口滤芯，并定期对可调导叶内杂质进行清洗;b.优化燃机水洗作业：首先将混合液温度加热至60度（操作规程未对混合液温度进行要求），再进行水洗作业;其次将一年一次的燃机水洗周期调整为一年两次;③选择一台机组控制系统进行升级并做试点观察;④西三线沈鼓压缩机组润滑油管路流量计改型优化。

3 结束语

压缩机平均无故障时间是压缩机管理水平的体现，要想提升平均无故障时间则需对压缩机组管理进行全面提升，从最基础的接线检查到整个机组控制程序全面优化。本文所述的提升措施虽然无法杜绝故障停机的发生，但能有效减少故障停机次数，从而提升压缩机平均无故障时间。

参考文献：

[1]沈阳鼓风机集团自动控制系统工程有限公司.西气东输项目控制系统操作与维护手册[Z].2013.