尿素装置FF总线运用及故障分析

胡小龙

（青海云天化国际化肥有限公司设备管理中心，青海西宁 811600）

1 尿素装置FF总线介绍

尿素控制系统以FF 总线系统为主，profbus 总线相结合，其中FF 总线仪表占仪表总数的90%。FF 总线利用其全分布自动化系统将控制功能完全下放到现场，由现场总线仪表完成控制功能，机柜内部采取全冗余通讯，每条总线都有信号自保持功能并采取隔离式安全栅安全隔离，防止设备故障造成通讯中断；可以在工程师站上监测仪表的运行状态，并在线修改仪表量程等参数，有利于对仪表的监控和组态；现场主要采用树形拓扑结构连接，利用总线接线盒连接不同形式的智能仪表，每条总线连接不超过13台设备。其主要优点是硬件结构较少、电缆少、机柜紧凑，节省成本和空间，可在线监控每一台仪表的运行状态；主要缺点是对施工质量要求严格，仪表损坏更换时要重新组态下装，如果仪表品牌不同时甚至要整条总线下装，给装置的稳定、长周期运行带来隐患。总线仪表成本较高，从机柜至现场总线盒的电缆没有冗余，一旦电缆出现故障现场仪表全部断电。如果总线上有一台仪表干扰增大也会影响整条总线的稳定性。FF 总线分布图如图1所示。

图1 FF总线分布图

2 FF总线应用故障分析

2.1 施工缺陷

（1）施工不规范，总线接线盒、电缆保护管均未按要求进行接地，总线电缆与其他电缆公用电缆桥架，增加了对总线电缆的干扰，现场至机柜总线电缆屏蔽不能接地，以免造成总线稳定性下降，例如：2013年因为打雷造成尿素二期4组HSE 故障，现场设备通讯中断；

（2）总线接线盒和仪表接线盒内电缆头没有进行绝缘处理，电缆屏蔽在接触到总线盒和仪表外壳，总线噪音干扰就成倍增大而导致仪表掉线（如图2所示）；

（3）在施工过程中仪表穿线管管口没有做好密封，夏季容易进水，但穿线管安装又不利于排水，所以电缆受潮后总线平衡性差、信号抖动过大，造成仪表掉线。

图2 噪音干扰扫描图

2.2 应用故障

（1）总线接线盒已使用10a 之久，其绝缘电阻下降严重，通过软件扫描发现尿素一期使用的38条总线中已有20条总线存在信号抖动过大、超过信号电平最大值，噪音偏大的报警（图3所示）、平衡性差（图4所示）给总线的运行带来了很大的隐患；

图3 信号抖动过大等扫描图

图4 平衡性差扫描图

（2）部分仪表使用年限长会出现仪表自身的绝缘下降，造成仪表本身掉线，同时也造成同一条总线上的其他仪表出现掉线的情况，例如：尿素一期LT-2801，更换后恢复正常；

（3）部分总线电缆保护层已经出现老化开裂，夏季雨水容易进水受潮，引起总线平衡性差、信号抖动过大，稀氨水等腐蚀性液体进入容易腐蚀导线，造成整条总线接线电阻增大，引起仪表掉线。

3 建议和措施

1）现场设备至总线接线盒的总线电缆视情况可以更换，防止因为总线破损进水和腐蚀造成电缆绝缘降低而导致仪表大面积的掉线；

2）集中更换总线接线盒，尤其是出现平衡性差、信号抖动过大、超过信号电平最大值，噪音偏大的，目前已有20条总线出现报警；

3）重新评估机柜至总线接线盒的总线电缆，集中更换，2019年底出现第23条总线整条掉电的情况；

4）由于施工和控制系统选择上的缺陷，建议将带控制点仪表和调节阀更换成更加稳定和成熟的hurt 通讯，防止因为总线的不稳定造成装置停车。