HydroCOM无级气量调节系统中间接口单元故障分析

2022-11-02胡永宏张林凯

四川化工 2022年5期

胡永宏王伟张林凯刘莉

(中国石油天然气股份有限公司广西石化分公司，广西钦州，535020)

随着如今能源的日益消耗，炼油生产流程能耗较大，节能增效已经成为企业目前的工作内容之一[1]。HydroCOM无极气量调节系统已成为往复式压缩机降低能耗的主要手段之一，并已经在各大炼厂广泛使用，但HydroCOM无极气量调节系统毕竟是一套匹配的独立系统，在压缩机中的应用也发生了不少的故障问题，如能快速地解决各种问题，就能给炼厂带来较大的经济效益。马昌岳[2]介绍了HydroCOM无极气量调节系统为加氢裂化装置往复式压缩机带来的优势和经济效益；吕佳琪[3]对某企业新氢压缩机的HydroCOM无极气量调节系统中气阀无法正常卸荷问题，通过对各工作腔检查，最终达到较好的整改效果；王志芳[4]等通过对某炼厂加氢裂化装置的新氢压缩机空负荷试运行，发现HydroCOM无极气量调节系统的中间接口单元CIU的SIM卡出现警报，通过对接线端子的改进，确保了机组和装置的平稳生产。本文对某炼厂一套渣油加氢脱硫装置中往复式新氢压缩机因HydroCOM无极气量调节系统中间接口单元CIU的两起故障问题进行分析，并找到解决办法从而确保装置的平稳生产。

1 HydroCOM系统的现场应用

某炼厂渣油加氢装置有三台为两个系列的高压反应系统提供氢气的往复式压缩机，即新氢压缩机，正常是两开一备(备用压缩机型号为K101S)，新氢压缩机机头的型号为4BDC-OF18H3，由美国DRESSER-RAND公司设计和制造，型式为卧式四列对称平衡型的四级压缩机，气缸为水平双作用，进、排气口均按上进、下出布置。压缩机主电机是由佳木斯电机股份有限公司生产的增安型无刷励磁同步电动机，其型号为AW1800-18/3250WTHF1，曲轴转速为333r/min，最大活塞速度3.6m/s，额定功率为7800kW/h。K101S气阀采用0-R公司的Magnum阀，采用卸荷器和逐级返回作气量调节，设0%、50%、100%三挡负荷为装置备用机组。压缩机K101和K201采用贺尓碧格公司开发的HydroCOM无级气量调节系统和逐级返回进行气量调节，HydroCOM无级气量调节系统是通过“回流省功”原理[5]来降低系统的气量负荷，从而达到降低新氢压缩机的电耗。

2 HydroCOM系统CIU介绍

HydroCOM系统结构图如图1所示。从图1中可以看出HydroCOM系统中的CIU(中间单元接口)是DCS控制器与执行器之间的接口，压缩机的控制在DCS系统中得以实现，每一级都有一个独立的控制回路。这些控制参数传输至CIU中，由CIU将其转换为HydroCOM系统的信号，再通过BUS总线传输到位于现场的执行机构中。从总线得到的电信号指令再通过HydroCOM油泵的油压控制每一个进气阀，从而使压缩机的负荷得到控制。而CIU的功能就是将DCS的负荷信号转换为执行机构电磁阀的时间信号，CIU的故障可以直接通过GIM卡上的显示灯直接显示，如图2所示，如果CIU向DCS报告有故障，那么GIM卡上的“Error”指示灯处于发亮状态；如果CIU向DCS报告有报警，那么GIM卡上的“Warning”指示灯处于发亮状态；如果CIU接受到来自DCS的模拟信号，那么GIM卡上的“Simulation”指示灯处于发亮状态；如果CIU接受到来自DCS的激活信号，那么GIM卡上的“Enable”指示灯处于发亮状态。

图1 HydroCOM系统结构图

图2 GIM卡显示信号灯

3 CIU故障分析及整改

3.1 故障1分析及整改措施

3.1.1 故障1分析

2018年1月8日上午10点23分，某炼厂渣油加氢新氢压缩机K201显示HydroCOM气量无级调节系统断续出现CIU出错；10点30分07秒，HydroCOM中间接口CIU报警9秒(3秒延时)，造成联锁停HydroCOM系统油泵；10点31分56秒，K201压缩机机身振动VISA8001B变大，瞬间升高到30μm(联锁值20μm，量程0-30μm)；10点31分58秒超过延时2s时间，机身振动VISA8001B联锁停K201压缩机。

压缩机跳停后，查看HydroCOM气量无级调节系统，在检查机柜间时，发现SIM卡在一级缸出现了故障代码，代码为101，同时GIM卡上也显示有错误，如图3所示。

图3 Hydrocom系统故障简易图

SIM卡故障代码对应的解释如表1所示，故障代码101为一级缸1.1单元通信故障导致，所以针对SIM卡故障做了详细的现场检查，发现1.2级和1.3级之间通信进行线路有问题，打开1.2级的电气室检查时，发现在1.2级至1.3级的通信线接中的一根信号线触点有锈蚀氧化现象，此信号线为0.5平方的7芯线，拆下时接线端处线芯数量已不足7根，此类执行机构接线类型为闸刀形式，长期使用，夹力会下降，且信号线芯较细，易氧化，致使通信线路出现断续不良传输。

表1 故障代码及解释

HydroCOM系统联锁逻辑图如图4所示，HydroCOM气量无级调节系统中的CIU出错超过3秒后，会触发HydroCOM系统联锁停Hydrocom液压油泵。

图4 HydroCOM系统联锁逻辑图

当HydroCOM无级气量调节系统液压油泵停后，油压下降，调节系统气阀全开，压缩机由60%左右的负荷跳至100%负荷做功。间接地导致各级级间压力调节不及时，以及各级做功差异较大，使得新氢压缩机机身振动值VISA8001B升高到联锁值，此振动联锁为单点联锁逻辑，最终导致新氢压缩机停机。

3.1.2 整改措施

(1)接线端口为闸刀式，长期使用会出现松动，如更换为插接式端口会更好，并且通讯线连接点容易发生氧化锈蚀现象，造成接触不良，出现信号故障，导致设备问题，应做好隔绝空气措施，定期更换通讯线。

(2)新氢压缩机机身振动测定为单点测定，容易因仪表故障问题导致联锁停机，应当改成双点测试，联锁改为二取二，这样能避免因仪表单点故障导致停机问题。

3.2 故障2分析及整改措施

3.2.1 故障2分析

2021年2月4日，某炼厂渣油加氢装置在16点54分时发现新氢压缩机K101电流由204A突然一分钟内下降至26A，K101四级出口压力和一系列系统压力缓慢下降。此时K101各级负荷显示“一级51%、二级56%、二级61%、四级63%”，未见异常，级间返回阀未见异常动作；现场确认K101运行状态，发现K101机组电机正常运转，未见异常声音，现场电流20A，但压缩机机体不做功，HydroCOM油压正常12MPa，现场气阀温度正常50℃左右。

从DCS画面上新氢压缩机HydroCOM联锁画面上发现，K101压缩机电机运行状态及CIU处于异常状态，如图5所示，即CIU投用联锁触发，但是不满足HydroCOM油站电机联锁，从而HydroCOM油压泵未停运，油站油压也正常，但是发现HydroCOM系统不工作，各级新氢压缩机负荷变为零负荷。进一步对CIU异常导致HydroCOM系统不工作进行分析，通过机柜间检查MCS系统硬件记录，发现在16点52分时，MCS系统第2机架3号卡第18通道发出回路负载不匹配警告，该通道LOAD提示灯亮，该通道为机组运行状态(至DCS)信号。在17点时，该通道再次出现回路负载不匹配警告，并发出LED CPLD故障报警，显示MCS卡件故障。

图5 新氢机HydroCOM联锁逻辑画面图

检查DCS系统逻辑，发现MCS系统机组运行状态信号为0(CIU运行时应为1)，导致CIU投用信号被切除。同时，检查机柜间HydroCOM系统指示面板CIU指示灯正常，但Enable指示灯灭，如图6所示。根据以上现象，结合DCS报警记录，分析为MCS系统3号卡18通道故障，信号于16时54分先由1变为0，导致机组负荷变为0%。