煤柴油加氫裂化裝置循環(huán)氫壓縮機控制功能完善

趙 寬

（中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086）

0 引言

該機組控制系統(tǒng)采用的是TRICON控制器[1]。TRICON是一種三重化冗余容錯控制器，采用三取二表決方式工作。下位機軟件為TriStation 1131編程軟件，采用功能塊的編寫方式實現(xiàn)機組的各項控制聯(lián)鎖和報警功能。人機界面采用INTOUCH軟件實現(xiàn)人機交流。軸系儀表進入本特利3500監(jiān)控系統(tǒng)進行信號處理，并將處理后的實時數(shù)據(jù)和報警聯(lián)鎖信息通過硬接線和通信的方式傳輸?shù)絋RICON控制器。本特利3500振動、位移監(jiān)測系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)透平壓縮機組振動、位移信號實時連續(xù)監(jiān)測，并可以設置相應的參數(shù)超限報警聯(lián)鎖值[2]。3500系統(tǒng)通過接口和工廠DCS相連，增加了控制系統(tǒng)的集成度[3]。最終在TRICON控制器內(nèi)實現(xiàn)多種控制聯(lián)鎖和報警功能。本次通過離線模擬仿真的方式發(fā)現(xiàn)和修改和完善機組程序，解決機組在運行過程中出現(xiàn)的各種控制功能不完善的問題，重點介紹凝結水泵啟停聯(lián)鎖功能完善和解決32臺軸系儀表不報警的問題。

1 凝結水泵啟停聯(lián)鎖功能完善

1.1 凝結水泵啟停聯(lián)鎖功能

該機組是由離心式壓縮機、凝汽式的汽輪機、潤滑油系統(tǒng)、干氣密封系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)等組成。本文重點介紹抽真空系統(tǒng)，該系統(tǒng)的作用是在透明出口側建立真空，并回收透明凝結水。抽真空系統(tǒng)由冷凝器、凝結水泵、中間冷卻器等組成，控制方式包括復水器熱水井液位控制閥、復水器液位高低報警等。其中，泵出口調(diào)節(jié)閥LV63401為氣開閥，返回線閥門LV63402為氣關閥。熱水井液位共有3塊液位控制表，分別為107-LT-63401，107-LT-63402，107-LT-63403并分別設有高低液位報警。高報警（70%）會讓凝結水泵自動啟動，低報警（40%）會停泵。原控制方案為一取一聯(lián)鎖啟停泵，如果液位測量儀表發(fā)生故障，將會導致熱水井液位控制失靈，造成停機事故，故急切需要對該聯(lián)鎖邏輯進行改造。

1.2 聯(lián)鎖邏輯修改的主要工序

現(xiàn)場交底→作業(yè)條件達標、允許作業(yè)→程序備份→使用TriStation 1131程序修改凝結水液位高高及低低聯(lián)鎖邏輯→下載至控制器（下載修改部分）→測試→程序備份→清場恢復。

1.3 修改聯(lián)鎖邏輯前安全確認

1）確認壓縮機完全停運，CCS系統(tǒng)不再起任何控制作用，不會聯(lián)動裝置聯(lián)鎖，壓縮機各執(zhí)行機構處于安全位置。

2）軟件備份

備份TriStation 1131控制器的配置組態(tài)數(shù)據(jù)、控制組態(tài)文件、SOE配置文件。

備份SOE系統(tǒng)的記錄數(shù)據(jù)，在備份媒介上做好標記。

備份文件名稱、備份日期、備份人。

圖1 循環(huán)氫壓縮機氣路圖Fig.1 Gas circuit diagram of circulating hydrogen compressor

1.4 程序修改

1）107 單元K102凝結水泵（107-LT-63401/LT-63402/LT-63403）液位高高及低低自啟動聯(lián)鎖邏輯由一取一表決方式修改為更為安全的三取二表決方式。如圖2所示，該控制程序是在TRICON1131下位機軟件中實現(xiàn)，通過功能塊的編程方式實現(xiàn)程序控制功能。m107_LIA63401H，m107_LIA63402H，m107_LIA63403H 為正邏輯，為1時，代表液位高報警。m107_LIA63401HOK為1時，啟動輔助水泵m107_LIC63401L，m107_LIC63402L，m107_LIC63403L為正邏輯，為1時，代表液位低報警。m107_LIC63401LOK為1時，停止輔助水泵。通過TriStation 1131軟件功能塊編程的方式，利用3個與門邏輯和1個或門邏輯組成三取二聯(lián)鎖邏輯。邏輯組態(tài)如圖2。

圖2 修改后的三取二聯(lián)鎖邏輯Fig.2 Modified three take two interlocking logic

圖3 修改后的程序局部下裝Fig.3 Partial download of the modified program

圖4 PACK32功能模塊輸入輸出Fig.4 PACK32 Function module input and output

2）連接控制器，只下裝修改部分。點擊DOWNLOAD CHANGE按鈕。

3）更新更改后的在用程序

通過現(xiàn)場給信號，測試聯(lián)鎖邏輯。三取二聯(lián)鎖需要現(xiàn)場3組儀表數(shù)據(jù)，全部確認正常后配置SOE文件，用程序文件中生成的新SOE文件復制粘貼到SOE軟件安裝目錄的SoeConfig內(nèi)，否則會導致數(shù)據(jù)無法正常通訊到Intouch畫面。如果不進行此項操作，會導致SOE（事件記錄系統(tǒng)）無法工作。SOE是Sequence Of Event的簡稱，用于對事件的收集和管理[1]。

4）強制恢復和程序備份：確認三取二聯(lián)鎖邏輯功能實現(xiàn)后，對相應的強制點進行恢復，恢復到初始值。更新更改后的在用程序，同時備份至電腦及光盤。

1.5 改造后效果

三取二聯(lián)鎖是安全性要求很高的聯(lián)鎖邏輯，能使整個系統(tǒng)的容錯能力大幅度提升，現(xiàn)場儀表只有兩臺同時發(fā)生故障時，才會觸發(fā)聯(lián)鎖。目前采用預防性維護的方式，當發(fā)現(xiàn)一臺液位儀表顯示出現(xiàn)故障時，及時切除聯(lián)鎖，進行液位儀表維護，確保整個三取二聯(lián)鎖回路始終處于正常運行狀態(tài)。凝結水泵啟停邏輯改成三取二聯(lián)鎖邏輯后，未再發(fā)生因儀表故障假指示而導致的誤停車事件，減少了不必要的損失，機組運行的穩(wěn)定性和安全性得到了顯著的提升，此次改造達到預期目的。

2 解決32臺軸系儀表超量程不產(chǎn)生報警的重大問題

軸系儀表直接測量軸承的溫度、軸位移、軸振動，是機組控制系統(tǒng)中的重要儀表。離心機的絕大多數(shù)故障都是通過軸系儀表所測量的數(shù)據(jù)體現(xiàn)出來的。本機所有的軸系儀表數(shù)據(jù)均參與了機組停機聯(lián)鎖，是保護機組安全平穩(wěn)運行的最后一道防線。若這些關鍵數(shù)據(jù)無法發(fā)揮報警作用，則會增加技術人員判斷機組問題的難度，錯過最佳的干預時機，甚至會造成機組損壞的重大設備事故。

在離線模擬仿真過程中，發(fā)現(xiàn)有32臺儀表出現(xiàn)超量程時不會報警。該32臺儀表均為壓縮機汽輪的軸系儀表，對機組的運行參數(shù)監(jiān)控至關重要，故急切需要對該錯誤進行糾正。

2.1 原因排查

通過模擬仿真分析，確定這32臺儀表的超量程報警共用一個PACK32功能塊。該模塊主要作用是將32個BOOL數(shù)據(jù)轉化成一個DWORD數(shù)據(jù)，該模塊一共可以接收32個BOOL量數(shù)據(jù)，輸出一個DWORD數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)通過XHQ_MIN_MAX_ALM1管腳輸出到下一個功能塊NEW_ALM的輸入管腳完成聲光報警功能。

如圖5紅線所示，PACK32的輸出管腳和NEW_ALM的輸入管腳名稱命名不一致，NEW_ALM的輸入管腳變量名稱前綴少了XHQ，導致32臺儀表發(fā)生報警時，PACK32功能模塊的報警數(shù)據(jù)無法輸入到NEW_ALM模塊進行聲光報警。模擬仿真至此，已經(jīng)找到32臺軸系儀表超量程不報警的原因。

圖5 修改變量名稱-程序說明Fig.5 Modify variable name - program description

2.2 解決方案

1）通過程序查找手段，確定這兩個變量沒有被其它程序引用。這一步非常的關鍵，通過內(nèi)部find all功能進行搜索查找，需要分別輸入兩個變量的名稱，進行逐一地查找，對于搜索到的變量進行仔細的分析。如果這兩個變量有被其它程序所引用，則需要對引用程序進行相應的修改，否則盲目地修改此變量名稱，雖然會解決32臺軸系儀表超量程不報警的問題，但是會帶來新的其它更為嚴重的程序問題。綜上所述通過程序查找手段，確定這兩個變量沒有被其它程序引用是所有步驟的關鍵。經(jīng)查，這兩個變量沒有被其它程序引用，可以進行下一步操作。

2）備份在用程序。在作業(yè)之前要通過媒介備份在用程序，以防止新修改的問題因為種種問題無法下裝，或者下裝后程序無法運行。在所有關于程序修改、編寫等作業(yè)之前都要例行對所運行的最新程序進行備份，確保作業(yè)萬無一失。

3）確定機組出于停止狀態(tài)。確認壓縮機完全停運、CCS系統(tǒng)不再起任何控制作用，不會聯(lián)動裝置聯(lián)鎖，壓縮機各執(zhí)行機構處于安全位置。程序修改和測試的過程中，會強制一些信號，可能會觸發(fā)機組聯(lián)鎖，所以要確保機組出于安全停運狀態(tài)時才能進行相應的程序修改工作。

4）修改程序。將NEW_ALM模塊的MIN_MAX_ALM1的管腳變量名稱修改為XHQ_MIN_MAX_ALM1，并確認兩個功能塊PACK32和NEW_ALM的相應管腳的地址一致，確保可以通訊。

5）連接控制器，DOWNLOAD CHANGE。進行程序的局部下裝，即只把修改部分進行下裝，確保其它部分的在用程序不受影響。

6）下裝后在用程序文件中生成的新SOE文件復制粘貼到SOE軟件安裝目錄的SoeConfig內(nèi)，否則會導致數(shù)據(jù)無法正常通訊到Intouch畫面。如果不進行此項操作，會導致SOE（事件記錄系統(tǒng)）無法工作，即無法記錄整個控制系統(tǒng)所發(fā)生的所有事件，比如報警信息、聯(lián)鎖信息等。這些事件對機組的停機故障分析具有非常關鍵的作用，據(jù)統(tǒng)計約有一半的停機事件是通過分析SOE確認最終的停機原因的。

7）連接控制器，在程序中依次強制超限未報警的32臺儀表，確認兩個功能塊PACK32和NEW_ALM的輸入輸出狀態(tài)是否正確，并觀察INTOUCH上位機軟件中是否出現(xiàn)該表的超量程報警信息。逐個進行強制、確認，直到32臺軸系儀表的超量程報警信息均在INTOUCH上位機畫面中進行正確顯示，并產(chǎn)生聲光報警。

8）強制恢復，確認32臺軸系儀表的超量程報警問題解決后，對相應的強制點進行恢復，恢復成當前值。并在TriStation 1131軟件中確認整個程序中沒有強制點信息統(tǒng)計。

9）更新更改后的在用程序，同時備份至電腦及光盤。

2.3 實施效果

通過仔細研究運行程序，發(fā)現(xiàn)了32臺軸系儀表超量程報警功能不完善的問題，通過層層分析功能塊程序，最終找到了問題的根源，并采用離線修改程序，局部下裝的方式，徹底解決了該重大問題。此次程序完善，實現(xiàn)了32臺軸系儀表超量程報警功能。系統(tǒng)以燈光或音響的形式發(fā)出警報，提醒操作人員注意，提高了機組監(jiān)控功能[1]。此次完善報警功能后，大大提高了機組監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控能力，并在現(xiàn)場軸系儀表出現(xiàn)超量程時，及時進行報警，提醒操作人員進行人為干預，大大提高了機組運行的安全性和平穩(wěn)性。此次程序修改，達到了預期目的。

3 結束語

此次通過離線模擬仿真的技術手段，發(fā)現(xiàn)了多處機組運行程序，離線修改了機組監(jiān)控程序并進行了部分程序下裝，完善了機組運行程序，解決了困擾多年的機組監(jiān)控功能不完善的問題。此次改造達到了預期的目的，離線仿真的工作方法為以后的機組監(jiān)控系統(tǒng)的控制功能的優(yōu)化提供了新的工作方法。