动力厂一空装置机组温度防误动控制改进

雷建锋　牛希洋　顾晓静　张重年

摘 要：本文首先对一空装置所使用的机组控制系统及机组温度防误动原理进行了简单介绍，接着对机组温度防误动程序存在的问题及其改进措施进行了分析探讨。

关键词：温度防误动;机组控制系统

动力厂一空装置4台压缩机组原为机旁柜单板机控制，由于现场环境的恶劣及机组运行出现故障时操作人员不能及时发现等诸多问题的存在，于2015年将压缩机控制系统由原来的单板机升级为霍尼韦尔机组控制系统。

1 机组控制系统简介

霍尼韦尔机组控制系统软件分为底层程序软件和人机操作软件，其中底层程序软件采用霍尼韦尔的Safety Builder软件，版本为R152.2，而人机界面操作软件采用的Configuration Studio 4.0和Experion PKS。

机组控制系统硬件采用honeywell safety manager，配有2对冗余的控制器;机组振动数据采用3500本特利监测系统采集，控制系统配有4台操作站、1对冗余工程师站。

2 温度防误动控制原理

2.1 温度检测失效条件

大型机组轴瓦、电机定子测温元件多采用热电阻元件，热电阻将温度变化转换成电阻值变化，电阻值通过检测电缆连接变送器转化为标准4-20mA电流信号送至控制系统检测通道，控制系统内部将检测信号转换成温度值后与保护设定值比较，超限后联锁停车。判断温度检测仪表失效的三个条件：

①送至控制系统检测通道电流>21 mA（超仪表上限）;②送至控制系统检测通道电流<3.6 mA（超仪表下限）;③送至控制系统检测通道电流正常（4-20mA），但短时间变化幅度超过检测元件响应时间极限值;

2.2 联锁控制系统内对温度检测仪表失效判断

在联锁控制系统内通过功能模块（或功能组态）对输入温度检测信号进行处理判断：

①输入温度检测信号电流>21mA或<3.6mA时，输出“回路故障”信号切除该联锁并报警;②联锁切除即锁定，直到故障被处理后需在授权操作界面下人工投入该联锁回路。

3 温度防误动程序漏洞

3.1 故障现象

2018年4月12日13时43分26秒，第一空压站13号机三级排气温度TIAS-1304高联锁停车，此次联锁停车温度防误动未起到保护作用，事件记录中温度高报警、温度高高报警、联锁停机信号、温度防误动动作信号同时出现。

3.2 故障分析

通过检查系统事件记录发现13时43分26秒三级排气温度TE-1304出现高报、高高报，且值都为171.38℃;同时（13时43分26秒）出现13号压缩机联锁停车、温度仪表误动报警TE_1304_FT提示。根据对事件记录的分析，判定造成联锁停机的直接原因是13#机组三级排气温度TE-1304高高。

另外，从事件记录中发现温度仪表误动产生了报警TE_1304_FT（Alarm），即触发了温度防误动动作，但实际并未起到真正的保护作用。通过对下位程序的进一步的解读，发现温度防误动逻辑存在一定漏洞。其中，对以上功能块及逻辑程序具体实现的联锁功能解读如下：

①温度防误动动作条件为：在0.5秒内温度变化≥6℃且新值大于联锁值则自动切除联锁;②温度防误动动作后如温度变化率稳定并降至联锁值以下则联锁自动投入、温度防误动信号自动复位;③当温度变化率<6℃每0.5秒且溫度大于联锁值时就会发出联锁信号。

由以上分析可以看出：温度防误动动作切除及投入均为程序自动完成，投入过程未增加人工手动确认步骤，而且温度变化异常且必须大于联锁值时才会切除联锁，这显然不符合公司关于温度仪表防误动的规范要求。

3.3 故障解决方案

为了使温度防误动功能真正的起到保护作用，仪表维护人员与系统厂家共同研究后对机组温度防误动逻辑进行了相应的修改，修改后的逻辑程序功能如下：

①温度防误动动作条件为：一个扫描周期内温度变化≥6℃则自动切除联锁;②温度防误动信号复位条件为：联锁自动切除后温度值降至联锁值以下，且手动投入联锁信号为1时防误动信号复位，同时联锁投入;③正常联锁条件为：当一个扫描周期内温度变化<6℃且温度值大于联锁值时发出联锁信号。

本次程序改进将原来用于温度信号采样的2Hz/秒的脉冲信号改为异或功能块，故温度信号的采样周期由原来的0.5秒左右（0.25秒-0.75秒范围内）变为一个扫描周期采样一次（异或逻辑块每个扫描周期执行一次约200ms），改进后的温度防误动逻辑程序和原逻辑程序主要有以下三点异同：

①参与逻辑判断的温度信号的采用周期由原来的0.5秒改为一个扫描周期;②联锁切除条件：由原来的0.5秒内温度变化≥6℃且新值大于联锁值切除变为一个扫描周期内（约200ms）温度变化≥6℃即切除;③新增了联锁手动投入按钮，自动切除后联锁投入条件由原来的温度新值低于联锁值改为一个扫描周期内温度变化<6℃、新值低于联锁值且手动投入信号为1。

4 结论

一空装置机组控制系统改造至今已运行近四年时间，期间虽遇到了不少问题但在仪表维护人员和工艺人员及厂家技术人员三方的共同努力下都得到了顺利的解决，未对生产造成大的影响。使用机组控制系统后虽极大的降低了操作人员的操作难度和劳动强度。但增加了系统的维护难度，系统维护人员必须同时熟悉Safety Manager及PKS两套系统组态，在遇到问题时才能快速的解决，这也需要我们系统维护人员去不断的学习、总结。