防喘振控制系統故障導致壓縮機無法啟動的原因分析及解決方法

摘 要：本文針對某化工廠壓縮機因防喘振控制系統故障導致壓縮機不能正常啟動的問題做了詳細的研究，闡述了防喘振控制的原理，分析防喘振回路故障的原因，提出排除故障的方法和日后維護應該注意的問題。

關鍵詞：防喘振控制系統；故障；壓縮機

引言

壓縮機在工作過程中，當入葉輪的氣體流量小于機組該工況下的最小流量（即喘振流量）限時，管網氣體會倒流至壓縮機，當壓縮機的出口壓力大于管網壓力時，壓縮機又開始排出氣體，氣流會在系統中產生周期性的振蕩，具體體現在機組連同它的外圍管道一起會作周期性大幅度的振動。消除喘振的方法有好幾種，甲醇廠主要采用給壓縮入口增加流量的方法，保證壓縮機入口流量大于最小流量值。在日常運行過程中，往往存在喘振控制回路故障導致壓縮無法正常啟動的現象。本文將闡述防喘振控制回路的原理，從而提出控制系統故障導致壓縮機無法啟動的原因及解決辦法，對日后壓縮系統的正常運行有著重大意義。

1 故障現象

在發生閃停電時，壓縮機由于聯鎖導致停車。當供電正常準備重新啟動壓縮機時，壓縮機因為條件不具備而不能啟動。在GUS機上打開流程畫面，“啟動許可”對話框里顯示“第一循環凡爾位置信號故障”，如圖1所示。

2 原因分析

2.1 防喘震回路介紹

主循環凡爾主要指的是一區喘振閥的閥位反饋信號，在正常啟動壓縮前，喘振閥一般要求全開。每次開車前，都要求閥位反饋信號的偏差值不能超過10%，檢查反饋信號，發現在17%左右，到現場檢查閥，閥位正常。檢查各控制回路儀表和PLC狀態，也都正常，調整閥門反饋儀表的零點，重新標定，啟動許可正常。判斷故障原因，確認為這次壓縮不能正常啟動，主要由于系統通過送入PLC的ZT901的信號進行邏輯判斷，判斷閥門只有73%開度，發出信號導致啟動許可信號失敗。

ZT901主要用的是4201的閥門反饋儀表，儀表里有一個10千歐的可變電阻，當閥位置發生變化時，可變電阻跟隨變化，反饋到GUS上顯示閥位信號。通過檢測，發現該電阻線性變差，這也是導致反饋儀表零點漂移的主要原因。

2.2 故障原因分析

通過以上處理，故障現象基本排除，但喘振控制閥的反饋是否參與了后面的喘振控制，閥反饋不準對整個控制系統是否有影響，下面分析如下：

（1）防喘振控制回路的簡介

防喘振控制主要分為一級喘振和二級喘振，一級喘振主要由儀表PT900B、 FT900、PT902、FY901、ZT901 和FC901組成。其中信號源主要為PT900B、PT902、FT900，FC為PC組態的調節器，FY為現場調節閥，ZT為閥位反饋。喘振控制回路包括手動/自動，當調節器處于手動時，信號源不起作用，閥開度由手動輸入控制；當處于自動時，閥門開度可以通過FC的設定值自動調整閥門開度。

由于一、二級防喘振回路的原理相似，下面以一級防喘振控制為例介紹控制流程。PT900B、PT902、FT900作為主要的信號源輸入到PLC模塊中，經過調節器的PID分析運算，將控制信號輸出到一區喘振閥FY901的閥門定位器，從而驅動閥做相應的動作。一區防喘振控制回路的示意圖如圖2所示。

一區防喘振控制回路的模塊、儀表連接的具體原理如圖3所示，二區防喘振控制回路與一區的相似。

其中，喘振控制回路由PT-900B、FT900、PT-902組成，ZT-901為現場閥FY-901的閥位反饋信號。FC901為邏輯調節器，由PLC內部的梯形邏輯圖構成。SC-2801在這里有兩個作用，一是將0-5V的電壓信號轉換為4-20mA的電流信號，二是起到軟件冗余的作用，一旦PLCA失去作用，則可以切換到PLCB工作。DI-04模塊在這里為SC-2801提供一個PLCA/B的狀態信號，通過控制2821繼電器輸入信號到SC-2801的數字量輸入端，DO-02模塊在這里從SC-2801獲得一個PLCA/B的狀態信號，通過控制923繼電器的常閉觸點輸入信號到DO-02模塊。這兩個模塊和SC-2801組成了PLCA/B對FY-901冗余的基本回路。PLCA與PLCB的模擬量輸出信號（AO-301/AO-302）的作用相同，都是用來控制同一臺調節閥，這時它們都送到MDS。然后MDS根據PLCA/B送來信號控制現場的調節閥，同時將狀態信號送往PLCA/BD的DI（的DO（DO-02）信號，通過內部的邏輯運算和判斷，送出模擬量DI-04）模塊。這樣就實現了信號的冗余輸出。具體線路圖如圖4：

當PLCA/PLCB狀態正常時，PLC發出1信號，923線圈帶電，2821線圈帶電，2821觸點閉合，DI-04輸入1信號，PLCA工作，PLCB備用，現場由兩臺PLC控制；

當PLCA正常，PLCB故障時，回路和兩臺完好一樣，PLC發出1信號；經SC-2801運算后，返回1信號，由PLCA控制（即選用AO-301輸出的閥信號）。

當PLCA故障，PLCB正常時，PLC發出1信號，923線圈失電，923常閉觸點斷開，2821線圈失電，2821常閉觸點斷開，經SC-2801運算后，返回0信號，由PLCA控制（即選用AO-302輸出的閥信號）。

（3）分析結論

通過對整個喘振控制回路的分析，發現閥反饋信號不參與后續喘振控制，但在整個壓縮啟動過程中，為保證開機前壓縮入口流量大于設定的最小流量，一般都會要求喘振閥的開度不能小于某個開度，從某種意義上來說，也從而保證了壓縮的入口流量。

3 解決方法

原因分析中得知位置反饋器的零點有所偏移，不能準確地反映閥位，可靠性下降，但由于壓縮機各控制回路性能之前一直比較穩定，目前位置反饋器和可變電阻沒有備料而不能更換，作為應急措施壓縮機此次不能啟動的時候我們調整了位置反饋器的零點，并且標定，配合開機。以后報料再做更換。為了避免故障再次出現，檢修期間我們會更重視控制回路、PLC的調試校驗工作，保證控制系統的可靠運行。

4 總結

總結這次壓縮不能啟機的故障，雖然問題很小，但從中我們認識到檢修過程中對各測量儀表標定校驗，對整個控制系統測試的的重要性，也為我們以后的儀表維護工作積累了經驗。

參考文獻

[1]施仁，劉文江，鄭輯光.自動化儀表與過程控制.北京：電子工業出版社，2004.

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