中压压缩机无油流冗余系统改造

李文皓

(渤海石油管理局辽东作业公司 天津300456)

中压压缩机无油流冗余系统改造

李文皓

(渤海石油管理局辽东作业公司 天津300456)

为了合理规避因无油流开关本体故障而造成机组误停机，在不改变机组PLC安全设计理念的前提下，将无油流开关改造为双冗余系统，逻辑执行过程中，执行双表决。介绍了冗余改造的过程，实现当单个无油流开关无法检测到油流情，并且另外一个无油流开关运行正常时，机组只产生无油流报警。当两个无油流开关均无法检测到油流情况，机组进入停机保护模式，为倒机争取时间，防止机组停机，不影响天然气持续稳定外输，实现降本增效。

无油流开关 本体故障 冗余 双表决 降本增效

1 问题与难点

某油田中压压缩机设有一套气缸强制注油润滑系统，主要构成有高架滑油箱、油箱滤器、注油泵、注油分配器、分配器滤器、注油单向阀、无油流开关等。滑油经由注油泵加压至注油分配器，由分配器分配到各气缸注入点。无油流开关安装在注油分配器上，用于检测滑油流动情况，单台机组配有单个无油流开关，当检测到无滑油经过时，则直接进入保护停机，防止气缸因润滑不足造成损坏。

造成无油流关断停机的原因很多，一种是因机械故障真实无润滑油经过，造成停机；另一种则是因为仪表故障，实际润滑流程正常，但是检测不到润滑油流过情况造成误停机。涉及的仪表故障主要有无油流开关电池电量不足、无油流探杆卡塞、探杆弹簧失效、无油流开关内部电路故障。

DNFT(数字无流动计时开关)是美国Premier公司生产的一个微处理器开关，无油流开关通过具有精确同步关闭能力的振荡晶体准确地监控润滑油系统润滑周期。润滑油分配器的润滑油流体使无油流开关的活塞来回往复横向运动，并被用于更新计数、导通发光二极管和微处理器进行连续监控。微处理器在预先设定好的时间内接收不到周期信号将会形成闭合回路，无油流开关将会进入报警或停机模式。

DNFT靠一个现场可更换的锂电池提供能源，电池寿命约为6～10年，如果电压下降到正常水平(DC2.5 V)，则DNFT会导致一个失效保护的DNFT无流动输出信号，显示关闭(见图1)。

图1 DNFT示意图Fig.1 Schematic of DNFT

无油流开关是根据滑油分配器的活塞杆活动情况检查滑油流动情况的，无油流开关活塞杆在滑油分配器活塞杆的推动下，执行一个完整的往复循环。无油流开关带有自计时功能，当无油流开关计时功能触发时，无油流开关会保持通路（闭点）的输入状态120 s，若在120 s内，检测到滑油流动，无油流开关探杆往复运动，再次触发该功能，无油流开关会继续保持工作状态，保持通路的输入状态。若在120 s内，未检测滑油流动，计时结束，无油流开关将输入开路信号，恢复到初始的待机停滞状态。机组因接收到无油流开关开路信号，造成机组停机。

2 思路与做法

2.1 改造目的

为了合理规避因无油流开关本体故障而造成机组误停机，在不改变机组PLC安全设计理念的前提下，将无油流开关改造为双冗余系统，逻辑执行过程中，执行双表决。当单个无油流开关无法检测到油流情，并且另外一个无油流开关运行正常时，机组只产生无油流报警。当两个无油流开关均无法检测到油流情况，机组进入停机保护模式。与此同时，两台对应位置的无油流开关，对检修工作提供一个很好的参考依据。当机组单个无油流本体故障出现无油流报警(未停机)时，不会造成正常润滑的机组误停机，为倒机争取时间，防止机组停机，不影响天然气持续稳定外输。当机组因无油流关断停机，也可以及时反应机组在机械方面的问题，节省故障排查的时间。

2.2 改造方案及实施过程

在原无油流开关(位号FS-2551A)位置处，新增一个无油流开关(位号FS-2552A)，安装在注油分配器的预留接入点位置，即原无油流开关(位号FS-2551A)对侧第3个注油分配块(见图2)。

在新增无油流开关位置，敷设一根1P仪表控制线缆至控制盘。

对中压机PLC逻辑进行修改：①根据中压机设备电仪图纸，新增无油流开关连接DI卡件17通道，在Controller Tags中，定义新增无油流开关(位号FS-2552A)输入卡件通道；②在IO MAPPING中，新增无油流模块状态自检及无油流开关状态输入CM功能块逻辑；③在IO MAPPING中，新增无油流开关报警逻辑；④在Sequence中，增加新增无油流开关复位逻辑；⑥在Sequence中，增加新增无油流开关报警清除逻辑；⑦在Shut Down中，增加双表决停机逻辑，将新增FI_2572与原有FI_2571做与逻辑运算；⑧在Shut Down中，新增启机B2延时检测新增无油流开关检查逻辑。

2.3 对中压A机控制屏HMI画面进行组态

①在Lube&Motor画面中，新增FS2552A状态显示功能块，与对应状态点进行链点操作；②报警组态，新增FS2552A报警语句为FS-2552 Compressor lubricator flow low，对应状态点进行链点操作；③将与原有FS-2551关停报警进行修改，改为FirstOut：FS-2551/FS-2552 Compressor no lubricator flow low。

2.4 对中压A机PLC程序&控制屏HMI画面进行下装

图2 新增安装位置图Fig.2 Newly added installation position

3 功能调试

3.1 离线测试

因机组报警逻辑为机组运行时触发，离线调试只能显示开关状态，所以在离线状态下，手动注油检查开关对应指示状态，经测试无异常。

3.2 在线模拟启机测试

模拟启机运行状态，工艺人员隔离中压A机进出口及放空流程，电气人员将中压A机中压盘摇至实验位置，以保证启机逻辑正常执行，机组实际处于不运行状态。机组正常启机之后，对单个无油流开关实行交替报警功能测试，报警功能正常，PLC输出正常，未出现停机情况。

测试两个无油流开关双表决停机功能测试，报警功能正常，PLC输出正常，机组触发无油流关断停机。

4 效果与启示

①升级预防性维护细项，对无油流开关120 s计时周期内，连续触发计时功能而出现断点的问题，重点作为排查项目。

②入冬期间重点检查温降与温升对无油流开关的影响，冬季电池电量消耗大，将电池电量作为重点检查项目。

③对新采购的无油流开关质量进行检查，确认无油流开关与注油分配器的匹配性。

④对每台压缩机分别制定无油流开关跟踪机制，记录更换日期；根据厂家建议的使用寿命，计划更换日期，提前准备备件。对使用建议年限后期，加密检查，有不稳定趋势，及时进行更换。记录备件号和采购单号，对于存在质量问题的备件，根据订单号对同批次的开关进行排查，及时沟通供货厂家对问题进行处理(见表1)。

表1 锦州25-1油田低、中高压压缩机无油流开关跟踪记录Tab.1 Track record of digital no-flow timer of low，medium and high pressure compressors in JZ25-1 oilfield

某油田共有7台天然气压缩机（低压机2台，中压机3台，高压机2台），是辽东作业公司气管网与平台透平自供气的重要设备。2015年9月，仪表专业完成了第一台压缩机（高压压缩机B机）的无油流冗余改造。2016年2月，又完成高压A机的无油流冗余改造。2016年3月，仪表专业开始研究对中压压缩机的无油流开关冗余改造。3月14日，经过不断的测试和摸索，以及与厂家技术人员的沟通，仪表专业攻克了PLC程序修改编译、HMI画面权限修改错误、无油流状态显示异常等瓶颈，完成对中压压缩机A机进行无油流开关冗余改造。通过此次改造，将无油流开关改造为双冗余系统，逻辑执行过程中，执行双表决。当机组两个无油流开关均无法检测到油流情况时，机组立即进入停机保护模式，不影响机组的保护功能。当机组单个无油流本体故障出现无油流报警（未停机）时，不会造成正常润滑的机组误停机，为倒机争取时间，减少油田天然气因设备故障停机而导致的放空燃烧，保证天然气外输的最大效益。完成相关评价之后，仪表专业将对后续的2台中压压缩机进行无油流开关双冗余系统改造。■

［1］ 曾永基. AB PLC与MODBUS网络的通信[J]. 微计算机信息(测控仪表自动化)，2004(6)：12-14.

［2］ 张舒，郑福耀. AB Control Logix5000 PLC故障分析[J]. 设备管理与维修，2003(12)：21-23.

［3］ 黄轶，杜志伟，王丽莉. Logix5000 PLC与SYMADYN—D Profibus DP通信的实现[J]. 辽宁科技大学学报，2008(3)：306-309.

The Transformation of DNFT’s Redundant System for Associated Gas Compressor

LI Wenhao
(JZ25-1CEP，Tianjin 300456，China)

In order to avoid compressor shut-down caused by DNFT（Digital No-Flow Timer）fault，the no-flow lubricating oil system was transformed into a dual redundant system without changing the PLC’s safety design concept to realize the implementation of double voting logic.This paper introduces the process of transformation which aims at letting the compressor only generate no-flow alarm when a single DNFT cannot detect oil flow and the other DNFT is normal.When both DNFTs are unable to detect oil flow，the compressor enters the shutdown protection mode，which will buy time to prevent the compressor’s shutdown，avoid affecting the sustained and stable natural gas transmission，reduce costs and improve efficiency.

Digital No-Flow Timer(DNFT)；fault；redundant；double voting；cost reduction and efficiency improvement

U656

：A

：1006-8945(2016)10-0133-03

2016-09-09