中壓壓縮機無油流冗余系統改造

李文皓

(渤海石油管理局遼東作業公司 天津300456)

中壓壓縮機無油流冗余系統改造

李文皓

(渤海石油管理局遼東作業公司 天津300456)

為了合理規避因無油流開關本體故障而造成機組誤停機，在不改變機組PLC安全設計理念的前提下，將無油流開關改造為雙冗余系統，邏輯執行過程中，執行雙表決。介紹了冗余改造的過程，實現當單個無油流開關無法檢測到油流情，并且另外一個無油流開關運行正常時，機組只產生無油流報警。當兩個無油流開關均無法檢測到油流情況，機組進入停機保護模式，為倒機爭取時間，防止機組停機，不影響天然氣持續穩定外輸，實現降本增效。

無油流開關 本體故障 冗余 雙表決 降本增效

1 問題與難點

某油田中壓壓縮機設有一套氣缸強制注油潤滑系統，主要構成有高架滑油箱、油箱濾器、注油泵、注油分配器、分配器濾器、注油單向閥、無油流開關等。滑油經由注油泵加壓至注油分配器，由分配器分配到各氣缸注入點。無油流開關安裝在注油分配器上，用于檢測滑油流動情況，單臺機組配有單個無油流開關，當檢測到無滑油經過時，則直接進入保護停機，防止氣缸因潤滑不足造成損壞。

造成無油流關斷停機的原因很多，一種是因機械故障真實無潤滑油經過，造成停機；另一種則是因為儀表故障，實際潤滑流程正常，但是檢測不到潤滑油流過情況造成誤停機。涉及的儀表故障主要有無油流開關電池電量不足、無油流探桿卡塞、探桿彈簧失效、無油流開關內部電路故障。

DNFT(數字無流動計時開關)是美國Premier公司生產的一個微處理器開關，無油流開關通過具有精確同步關閉能力的振蕩晶體準確地監控潤滑油系統潤滑周期。潤滑油分配器的潤滑油流體使無油流開關的活塞來回往復橫向運動，并被用于更新計數、導通發光二極管和微處理器進行連續監控。微處理器在預先設定好的時間內接收不到周期信號將會形成閉合回路，無油流開關將會進入報警或停機模式。

DNFT靠一個現場可更換的鋰電池提供能源，電池壽命約為6～10年，如果電壓下降到正常水平(DC2.5 V)，則DNFT會導致一個失效保護的DNFT無流動輸出信號，顯示關閉(見圖1)。

圖1 DNFT示意圖Fig.1 Schematic of DNFT

無油流開關是根據滑油分配器的活塞桿活動情況檢查滑油流動情況的，無油流開關活塞桿在滑油分配器活塞桿的推動下，執行一個完整的往復循環。無油流開關帶有自計時功能，當無油流開關計時功能觸發時，無油流開關會保持通路（閉點）的輸入狀態120 s，若在120 s內，檢測到滑油流動，無油流開關探桿往復運動，再次觸發該功能，無油流開關會繼續保持工作狀態，保持通路的輸入狀態。若在120 s內，未檢測滑油流動，計時結束，無油流開關將輸入開路信號，恢復到初始的待機停滯狀態。機組因接收到無油流開關開路信號，造成機組停機。

2 思路與做法

2.1 改造目的

為了合理規避因無油流開關本體故障而造成機組誤停機，在不改變機組PLC安全設計理念的前提下，將無油流開關改造為雙冗余系統，邏輯執行過程中，執行雙表決。當單個無油流開關無法檢測到油流情，并且另外一個無油流開關運行正常時，機組只產生無油流報警。當兩個無油流開關均無法檢測到油流情況，機組進入停機保護模式。與此同時，兩臺對應位置的無油流開關，對檢修工作提供一個很好的參考依據。當機組單個無油流本體故障出現無油流報警(未停機)時，不會造成正常潤滑的機組誤停機，為倒機爭取時間，防止機組停機，不影響天然氣持續穩定外輸。當機組因無油流關斷停機，也可以及時反應機組在機械方面的問題，節省故障排查的時間。

2.2 改造方案及實施過程

在原無油流開關(位號FS-2551A)位置處，新增一個無油流開關(位號FS-2552A)，安裝在注油分配器的預留接入點位置，即原無油流開關(位號FS-2551A)對側第3個注油分配塊(見圖2)。

在新增無油流開關位置，敷設一根1P儀表控制線纜至控制盤。

對中壓機PLC邏輯進行修改：①根據中壓機設備電儀圖紙，新增無油流開關連接DI卡件17通道，在Controller Tags中，定義新增無油流開關(位號FS-2552A)輸入卡件通道；②在IO MAPPING中，新增無油流模塊狀態自檢及無油流開關狀態輸入CM功能塊邏輯；③在IO MAPPING中，新增無油流開關報警邏輯；④在Sequence中，增加新增無油流開關復位邏輯；⑥在Sequence中，增加新增無油流開關報警清除邏輯；⑦在Shut Down中，增加雙表決停機邏輯，將新增FI_2572與原有FI_2571做與邏輯運算；⑧在Shut Down中，新增啟機B2延時檢測新增無油流開關檢查邏輯。

2.3 對中壓A機控制屏HMI畫面進行組態

①在Lube&Motor畫面中，新增FS2552A狀態顯示功能塊，與對應狀態點進行鏈點操作；②報警組態，新增FS2552A報警語句為FS-2552 Compressor lubricator flow low，對應狀態點進行鏈點操作；③將與原有FS-2551關停報警進行修改，改為FirstOut：FS-2551/FS-2552 Compressor no lubricator flow low。

2.4 對中壓A機PLC程序&控制屏HMI畫面進行下裝

圖2 新增安裝位置圖Fig.2 Newly added installation position

3 功能調試

3.1 離線測試

因機組報警邏輯為機組運行時觸發，離線調試只能顯示開關狀態，所以在離線狀態下，手動注油檢查開關對應指示狀態，經測試無異常。

3.2 在線模擬啟機測試

模擬啟機運行狀態，工藝人員隔離中壓A機進出口及放空流程，電氣人員將中壓A機中壓盤搖至實驗位置，以保證啟機邏輯正常執行，機組實際處于不運行狀態。機組正常啟機之后，對單個無油流開關實行交替報警功能測試，報警功能正常，PLC輸出正常，未出現停機情況。

測試兩個無油流開關雙表決停機功能測試，報警功能正常，PLC輸出正常，機組觸發無油流關斷停機。

4 效果與啟示

①升級預防性維護細項，對無油流開關120 s計時周期內，連續觸發計時功能而出現斷點的問題，重點作為排查項目。

②入冬期間重點檢查溫降與溫升對無油流開關的影響，冬季電池電量消耗大，將電池電量作為重點檢查項目。

③對新采購的無油流開關質量進行檢查，確認無油流開關與注油分配器的匹配性。

④對每臺壓縮機分別制定無油流開關跟蹤機制，記錄更換日期；根據廠家建議的使用壽命，計劃更換日期，提前準備備件。對使用建議年限后期，加密檢查，有不穩定趨勢，及時進行更換。記錄備件號和采購單號，對于存在質量問題的備件，根據訂單號對同批次的開關進行排查，及時溝通供貨廠家對問題進行處理(見表1)。

表1 錦州25-1油田低、中高壓壓縮機無油流開關跟蹤記錄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臺天然氣壓縮機（低壓機2臺，中壓機3臺，高壓機2臺），是遼東作業公司氣管網與平臺透平自供氣的重要設備。2015年9月，儀表專業完成了第一臺壓縮機（高壓壓縮機B機）的無油流冗余改造。2016年2月，又完成高壓A機的無油流冗余改造。2016年3月，儀表專業開始研究對中壓壓縮機的無油流開關冗余改造。3月14日，經過不斷的測試和摸索，以及與廠家技術人員的溝通，儀表專業攻克了PLC程序修改編譯、HMI畫面權限修改錯誤、無油流狀態顯示異常等瓶頸，完成對中壓壓縮機A機進行無油流開關冗余改造。通過此次改造，將無油流開關改造為雙冗余系統，邏輯執行過程中，執行雙表決。當機組兩個無油流開關均無法檢測到油流情況時，機組立即進入停機保護模式，不影響機組的保護功能。當機組單個無油流本體故障出現無油流報警（未停機）時，不會造成正常潤滑的機組誤停機，為倒機爭取時間，減少油田天然氣因設備故障停機而導致的放空燃燒，保證天然氣外輸的最大效益。完成相關評價之后，儀表專業將對后續的2臺中壓壓縮機進行無油流開關雙冗余系統改造。■

［1］ 曾永基. AB PLC與MODBUS網絡的通信[J]. 微計算機信息(測控儀表自動化)，2004(6)：12-14.

［2］ 張舒，鄭福耀. AB Control Logix5000 PLC故障分析[J]. 設備管理與維修，2003(12)：21-23.

［3］ 黃軼，杜志偉，王麗莉. Logix5000 PLC與SYMADYN—D Profibus DP通信的實現[J]. 遼寧科技大學學報，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