提高焦化厂鼓风机自控联锁保护系统可靠性的应用改造

莫菊艳

【摘要】從仪表维护、联锁设计、运行管理等方面，介绍提高焦化厂鼓风机自控联锁保护系统可靠性的应用改造。

【关键词】测温元件；轴系仪表；联锁；可靠性

一、背景

在工业生产中，信号联锁是用来自动监视并实现自动操作的重要措施。当设备、管道中的某些工艺参数超限或运行状态发生异常时，以灯光和音响引起操作人员注意，人为或自动地改变操作条件，使生产过程恢复安全状态。合理选择联锁保护系统，可在一定程度上提高生产自动化水平和相对减少操作人员。但在运行中，联锁误动作现象一直是联锁系统的顽疾，在一定程度上削弱了化工生产的经济性，给企业带来损失。某焦化厂6台煤气鼓风机是该公司关键重要设备，随着生产系统规模越来越大，鼓风机的安全稳定运行在公司安全稳定经济运行生产中的作用越来越大，暴露出的问题也逐渐突出。其中最常见的问题就是出现自控联锁误动作跳车，2008年至今，因仪表联锁误动作引起的跳车多达10余次，频繁出现的联锁误动作跳车不仅影响了全公司化工装置的稳定运行，降低了经济效益，也给公司的安全、环保工作带来了巨大的压力。

二、鼓风机联锁保护系统引起联锁误动作的原因

1、测温一次元件故障

每台鼓风机均配置了9个热电阻测温元件，都属于单点联锁，其故障导致误动作跳车次数较多（约占40%），其故障原因有：（1）安装插入深度不符合规范；（2）仪表接线端子因机体振动而松动；（3）一次元件结构不合理，存在隐性隐患。

2、轴系仪表故障

1#2#鼓风机配置了1个轴位移测点，其余鼓风机都配置了5个轴系仪表，其中4个轴振动1个轴位移。这些测控点也都是单点联锁跳车，其故障导致误动作跳车次数也较多（约占30%），其故障原因有：（1）设备故障；（2）轴位移仪表失电；（3）轴系仪表专用接头松动。

3、循环油压测控

每台鼓风机配置了2个循环油压测点，即1个循环油压力变送器和1个循环油压力开关。这些测控点也都是单点联锁跳车，其故障导致误动作跳车也发生过2次，其故障原因是系统通道故障造成或人为误动作，但逻辑设计不合理也有关系，即不应采取单点联锁，而应采取“二选二”。

4、联锁控制系统故障

1#、2#鼓风机仪表联锁系统由TPSDCS系统实现，而3#、4#、5#、6#鼓风机由独立的ABPLC实现，不管是包括DCS系统，还是PLC系统其常见的导致鼓风机跳车的故障主要有：（1）因联锁控制系统的电源系统不冗余，电源失电或电压波动范围过大，导致系统瘫痪或联锁仪表失电。（2）PLC或DCS软件问题：系统软件存在一些隐性缺陷，比如ABPLC信号扫描过程中，偶尔出现假的联锁报警，需要通过软件逻辑进行屏蔽。（3）信号通道故障。系统硬件因元器件腐蚀短路、开路，元器件静电击穿等问题或通道隔离不良引起通道内部干扰等而导致通道故障；

5、人为因素

在数次的鼓风机联锁误动作跳车中，如果人的积极因素发挥了主导作用，其实这些误动作跳车就可以避免，该类归纳为人为因素。其原因有：（1）因系统联锁旁路功能不完善，仪表维护人员在未解联锁就检查仪表，检修过程中发生联锁误动作。（2）因系统历史曲线显示功能不够方便，且操作人员没有养成测控点历史趋势的习惯或“监盘”不到位，一些有前兆的隐患、异常没有及时发现而导致联锁误动作。

三、提升鼓风机保护联锁可靠性的实践

任何事物都存在着缺陷，很难有一种设备能够完全过滤错误信号，达到绝对可靠的使用效果，只有在实际使用过程采取综合措施，并从中不断完善，才能达到联锁系统既经济又安全的使用效果。为此，围绕提升鼓风机保护联锁可靠性，我们从2008年6月起，多次针对每台鼓风机择机、分批进行了以下相关的实践与探索：1.完善了控制系统及轴位移电源配置，实现控制系统、轴位移的系统电源冗余，避免发生因控制系统、轴位移电源故障引起的联锁误动作而导致鼓风机跳车现象的发生。目前，6台鼓风机的控制系统、轴位移均实现了供电电源冗余。2.有计划的更换了存在隐性隐患的鼓风机本体测温元件，确保测温一次元件完好、可靠。目前，除了1#鼓风机，其余5台鼓风机的测温元件已进行了全面更换，1#鼓风机的测温元件计划10月份更换。3.有计划的整治了鼓风机电机前后轴承本体测温元件及接线盒，确保测温回路完好、可靠。目前，6台鼓风机电机轴承温度接线盒内的接线端子已经整治结束，但鼓风机电机轴承温度一次元件没有更换，建议公司组织更换。4.完善了联锁测控点历史曲线组态，引导岗位操作人员在“监盘”时不仅要记录、监控重要测控点的当前值，还要定时查看它的历史曲线，观察曲线是否平稳，是否异常，以发现苗头性的隐患。5.增加了系统“误信号过滤”功能，即使系统具有“去伪存真”能力，对认为是跃变的误信号而将其过滤，认为是真实的信号而跳车。经过仔细观察，发现误动作信号的出现是瞬间和短暂的，出现后很快消失，这与真实的动作信号存在很大差别。误动作信号一般只在PLC、DCS的一个扫描周期内出现一次，据此进行必要判断和屏蔽，避免发生造成误跳车。6.完善了联锁旁路功能，即对所有联锁保护测控点设置有投入/解除开关。解除位置时，联锁保护系统则失去保护功能，并设有明显标志显示其状态，方便了日常的检修维护，有效的避免了检修中的误动作跳车现象。7.建立了完善的鼓风机控制系统维护管理规范，加强计划性维护。围绕焦化厂鼓风机仪表自控设备制定了以下三个规定，并严格执行，有效的及时发现、处置了一些“联锁隐患”。（1）《焦化厂鼓风机测控仪表检修规程》（2）《焦化厂鼓风机自控系统日常巡回检查制度》（3）《焦化厂鼓风机轴系仪表巡检、检查管理规定》

四、结语

目前，某焦化厂6台鼓风机仪表联锁系统安全运行的可靠性得到切实的提高，仪表联锁误动作跳车次数由2009年的3起，降低到2013年的1起，有效的保障了焦化厂6台鼓风机的安全、稳定运行，以及公司其他生产装置的安全、稳定运行。通过以上措施，可进一步提高鼓风机自控联锁保护系统的可靠性，堵死误信号的漏洞和源头，使自控联锁系统起到真正的保护作用，将生产系统纳入到安全、环保和经济的轨道上。