EVA裝置超高壓特殊閥門控制優化及可靠性提升

楊利豐，李 政，耿昊天

（中化泉州石化有限公司，福建 泉州 362103）

10 萬噸/年EVA 裝置是引進的ExxonMobil Chemical 工藝技術的聚烯烴裝置[1]。其工況苛刻，設計壓力高達200 MPa，控制及聯鎖邏輯復雜，開車難度大，國內同類型裝置較少，對設備及高壓超高壓控制閥門的穩定可靠性要求極高。高壓超高壓閥門在裝置安裝建設、閥門調試，及吹掃初期階段就存在控制邏輯功能設計不完善，設備及回路接線設計錯誤，以及在吹掃初期階段部分電動高壓閥門出現不同程度的閥桿銹蝕、閥桿轉動，行程固定指示件與鞍架摩擦，聯軸器內件磨損嚴重等問題，氣動高壓閥門的智能定位器存在抗電磁干擾能力差，閥門行程超調，動作響應延遲，回訊開關的防爆一體接線盒進水導致電路損壞，液壓超高壓閥門的反饋放大器LWA 工作不穩定，伺服閥漏油等多項問題。

高壓超高壓閥門存在的控制聯鎖邏輯功能及設備隱患問題不解決，對裝置投料開工以及后期裝置安全平穩連續運行會產生較大影響，高壓超高壓特殊閥門控制優化及可靠性提升的攻關工作勢在必行。

1 高壓超高壓閥門的控制功能聯鎖邏輯設計優化

1.1 控制功能的設計優化

1）電動高壓閥門MZV-108/MZV-286/MZV-309/MZV-311/MZV-315/MZV-325 在DCS 系統中未設計電動執行機構遠程/就地狀態指示、電動閥執行機構公共報警、閥門步進停止控制功能。通過增加控制電纜，充分利用電動執行機構的“STOP/MAINTAIN”技術功能特性，優化電動執行機構的控制功能和報警功能，確保了該閥門的運行可靠穩定、控制精準。

2）電動高壓閥門MZV-280/MZV-826 在DCS 系統中未設計電動執行機構遠程/就地狀態指示，電動閥執行機構公共報警，閥門步進停止控制功能。需要增加這些功能，MZV-318/MZV-319 在DCS 系統原設計圖紙中無開閥、關閥控制信號，增加相應的開關閥的控制連接設計，增加控制電纜，由總包院修改現場電動高壓閥門接線。并增加電動高壓閥門在聯鎖狀態后DCS 系統中手操器的MV 跟蹤狀態，重新設計修改完善邏輯控制功能，使高壓閥門達到后期操作無擾動平穩狀態。

3）氣動高壓閥門PZV-014A 原設計控制功能為智能閥門定位器失電、氣源失氣、聯鎖電磁閥失電時閥門全開，后期專利商要求變更為智能閥門定位器失電、氣源失氣時閥門全開，電磁閥聯鎖得電時閥門全開。修改控制邏輯后，還需要更改現場電磁閥的氣路連接，最終完成專利商的新要求。優化當聯鎖條件激活后，強制DCS 系統的控制器模式為手動控制模式，MV 的輸出信號為故障安全狀態100%。

4）對氣動高壓閥門LZV-253 優化，當聯鎖條件激活后動作，強制DCS 系統的控制器模式為手動控制模式，MV 的輸出信號為故障安全狀態0%。

5）對液壓超高壓閥門XZV-009/XZV-010/XZV-011/XZV-012/XZV-013/XZV-014/XZV-015，通過優化聯鎖邏輯，當聯鎖條件激活后，強制DCS 系統的控制器模式為手動控制模式，MV 的輸出信號為故障安全狀態0%。

6）優化液壓超高壓閥門XZV-016 聯鎖邏輯，當聯鎖條件激活后，強制DCS 系統的控制器模式為手動控制模式，MV 的輸出信號為故障安全狀態100%。

7）優化液壓超高壓閥門PZV-805 聯鎖邏輯，采用超馳旁路控制。當反應器分解聯鎖觸發關閉HPLDV 閥后，超馳所有其它的聯鎖關閉HPLDV 閥門信號條件。

8）根據專利商的關鍵回路和復雜回路控制策略，DCS系統控制器輸出為0%對應全關閉閥門（輸出-6.9%信號，確保閥門緊密關閉）。

控制系統DCS 控制器[2]輸出100%對應于全開閥門（輸出106.9%信號，確保閥門絕對全開）。

對于故障開啟控制閥，DCS 控制器輸出100%對應4 mA 模擬輸出，DCS 控制器輸出0%對應20 mA 模擬輸出。因此，在經過數字到模擬轉換器之前，控制器輸出必須反轉。

對于故障關閉的控制閥，當DCS 控制器輸出為0%時，對應4 mA 模擬輸出；當DCS 控制器輸出為100%時，對應20 mA 模擬輸出。因此，控制器輸出直接通過數字到模擬轉換器。

控制系統設置必須按照相應的配置規定進行實施，控制系統的功能文件對橫河VP 控制系統的要求大部分符合專利商要求，只有MV 輸出-6.9%、106.9%信號的規定要求在DCS 集成工廠FAT 階段沒有實施。在本次的高壓超高壓閥門可靠性優化中，增加了MV 輸出-6.9%緊密關閉閥門功能，由于橫河DCS 系統不支持-6.9%的設置，通過把專利商要求的-6.9%輸出的電流值與橫河DCS 系統MV 輸出電流值相對應，把此值做為輸出限值，就滿足了緊密關閉閥門的控制功能要求。

1.2 聯鎖邏輯審查修改及設計優化

1） 液壓超高壓閥門XZV-009/XZV-010/XZV-011/XZV-012/XZV-013/XZV-014/XZV-015/XZV-016/XZV-017/XZV-018，從DCS 系統送SIS 系統的閥門模式控制信號原設計為通訊方式。為保證控制安全可靠，按照規范要求修改為硬接線方式。聯鎖發生后，從SIS 系統發送到DCS 系統的聯鎖ILOCK_SYS 狀態信號，原邏輯設計為通訊方式，為保證控制安全可靠，修改為硬接線方式，XZV-017/XZV-018 邏輯漏項缺少一路DO 輸出，由總包院增加相應的控制電纜及現場相關設施。

2）在SIS 系統增加液壓超高壓閥門PZV-805 來自DCS系統來的復位信號，確保復位信號可靠。關閥邏輯設計錯誤，優化后取消一路DO 輸出，修改了兩個錯誤的聯鎖邏輯條件TSHHH415、TSHH200 的因果關系。

3）液壓超高壓閥門XZV-806 邏輯漏項缺少一路DO輸出，由總包增加相應的控制電纜及現場相關設施。

4）對液壓高壓閥門XZV-265 修改了錯誤的聯鎖邏輯條件YZL-CM100 的因果關系。邏輯漏項缺少一路DO 輸出，要求總包院增加相應的控制電纜及現場相關設施。

5）修改液壓高壓閥門XZV-272 聯鎖邏輯條件YZLCM100 的因果關系，在輔操臺上增加了開關閥回訊指示燈信號，對于工藝安全操作起到警示作用。

6）液壓超高壓閥門XZV-807 修改了錯誤的聯鎖邏輯條件PZT-805，TSHHH-800 的功能錯誤及動作關系。

7）氣動高壓閥門PZV-014A 原邏輯未設計關閥控制信號，一并按照硬接線方式進行增加。修改了聯鎖邏輯條件PZT-805，TSHHH-800 的功能錯誤及動作因果關系。

8）氣動高壓閥門LZV-253，原邏輯未設計超馳開關，應進行增加。

9）氣動高壓閥門XZV-273/XZV-274/XZV-275/HV-276/XZV-310/XZV-312/XZV-316/XZV-326/XZV-879 DCS系統側設計了開閥、關閥控制信號，SIS 系統側未設計功能及邏輯，進行了開閥、關閥控制信號的增加。

10）電動高壓閥門MZV-108 在DCS 系統側設計了開閥、關閥控制信號，SIS 系統側未設計相應的開關閥的控制連接，而且開閥、關閥的邏輯功能錯誤，不能正常控制閥門，閥門步進邏輯控制功能設計錯誤。增加相應的開關閥的控制連接，修改開關閥門、閥門停止的邏輯控制，及對閥門步進邏輯控制功能修改。

11） 電 動 高 壓 閥 門MZV-286/MZV-309/MZV-311/MZV-315/MZV-325 在DCS 系統側設計了開閥、關閥控制信號，SIS 系統側未設計相應的開關閥的控制連接，應增加相應的開關閥的控制連接。

12）電動高壓閥門MZV-280 在DCS 系統側設計了閥門的手/自動MODE 選擇功能，SIS 系統側未設計相應的控制連接，而且開閥、關閥的邏輯功能錯誤，不能正常控制閥門，閥門步進邏輯控制功能設計錯誤。增加相應的手/自動MODE 選擇功能的控制連接，修改開關閥門、閥門停止的邏輯控制，及對閥門步進邏輯控制功能修改。邏輯輸出漏項缺少去輔操臺開關閥回訊、閥門準備好等指示燈信號，要求設計增加相應的控制電纜及相關設施。增加閥門聯鎖ILOCK_SYS 狀態信號給DCS 系統，實現閥門手操器操作無擾動。

13）電動高壓閥門MZV-826 在DCS 系統側設計了開閥、關閥控制信號，SIS 系統側未設計相應的開關閥的控制連接。在DCS 系統側設計了閥門的手/自動MODE 選擇功能，SIS 系統側未設計相應的控制連接，而且開閥、關閥的邏輯功能錯誤，不能正常控制閥門，閥門步進邏輯控制功能設計錯誤。增加相應的手/自動MODE 選擇功能的控制連接，修改開關閥門、閥門停止的邏輯控制，及對閥門步進邏輯控制功能修改。增加閥門聯鎖ILOCK_SYS 狀態信號給DCS 系統，實現閥門手操器無擾動操作。

14）電動高壓閥門MZV-318/MZV-319 在DCS 系統側設計了開閥、關閥控制信號，SIS 系統邏輯圖未設計相應的開關閥邏輯控制，修改增加開關閥的控制連接，增加開閥、關閥的邏輯功能，增加閥門步進邏輯控制功能設計，增加開關閥門、閥門停止的控制邏輯。

2 實施的主要攻堅措施

通過高壓超高壓控制閥的專利商控制策略規定、TechnipFMC 文件[3]、總包設計院圖紙的審查，以及對裝置建設、吹掃階段出現的設備問題進行逐一分析，分類研究，結合現場實際情況采取了不同的措施，主要創新點及改進如下：

1）逐臺梳理高壓超高壓閥門的控制方案、控制邏輯圖、控制功能、回路設備接線，以及高壓閥門參與聯鎖的動作關系，把設計、缺陷、功能及施工錯誤進行修改完善。

2）調研國內同類型裝置高壓超高壓閥門現狀，從使用情況、維護維修、備件儲備、故障解決方法及頻次等方面進行對標，制定本裝置閥門改進優化措施。

3）高壓電動閥門聯軸器內的球頭與推力件摩擦力大，導致閥桿轉動的問題，采取改造球頭及推力件接觸面精細研磨，在聯軸器內注入潤滑油，及二硫化鉬鋰基酯潤滑等保護螺紋，減小閥桿推力件與球頭的摩擦力，避免閥桿大范圍轉動。

4）超高壓液壓三通閥門關閉不嚴，反應器無法保壓的問題，在裝置的高壓閥門實驗站通過多次試驗調整，測出液壓油路調壓閥最佳工作位置點，調整好油缸的關閉壓力，在高壓閥門實驗站通過高壓測試超高液壓三通閥能夠嚴密關閉。

5）通過高壓閥門閥桿除銹和采取防腐措施，解決了高壓電動閥閥桿嚴重銹蝕問題。

6）超高壓液壓閥XZV-016 DCS 控制系統給全關信號，現場閥門關閉，但DCU 回訊顯示值在6%～10%之間波動，DCU 紅燈亮，出現錯誤信息。對LWA 進行零點調整后，第一次給信號關閉閥門時，DCU 回訊顯示值為0%，但是之后再給信號開關閥門，DCU 回訊顯示值在6%～10%之間出現不規律數值，而且DCU 會出現報錯信息，此方法試驗測試2 ～3 次后，問題仍無法消除，更換新LWA 后，DCS 控制系統給全關信號，現場閥門關閉，DCU 回訊顯示值在0%左右，數值穩定沒有波動現象，投用使用至今未出問題。

7）超高壓液壓閥PZV-805 閥門正常投用過程中，DCS控制系統輸出信號沒有改變時，現場伺服閥[4]油管會出現不規律的振蕩，現場閥門會出現開關的波動現象，且持續時間2 min ～3 min，關閉液壓油后沒有振動現象。更換新LWA 后，現場油管沒有波動振蕩，現場閥門也沒有出現開關閥門的頻繁波動現象，投用至今未出現問題，換下的LWA 由工廠進行修理，為企業節省設備購置費用。

8）超高壓液壓閥PZV-805 現場伺服閥本體控制油缸密封蓋處漏油，拆下測繪密封圈尺寸，加工更換后伺服閥工作正常。

9）數字控制單元DCU[5]輸出反饋閥位信號在DCS 系統中沒有顯示，通過對DCU 輸出反饋閥位至DCS 信號的測量及計算，找到了問題，是DCU 輸出反饋閥位信號與DCS系統卡件不匹配導致的無法顯示。在超高壓液壓閥DCU 的輸出端機柜側增加9 臺信號放大器，解決了因為DCU 的輸出負荷能力與DCS 不匹配導致的閥位反饋指示不正常問題。

10）整定高壓電動執行機構的控制參數，解決高壓電動閥小信號不動作問題，使閥門達到2%～3%偏差動作。

11）聯合外修單位制定了針對高壓電動閥門的維修及加工方案，修復了高壓電動閥的聯軸器內磨損、聯軸器內兩半環擠壓變形、聯軸器定位銷轉動損壞閥桿，及錯位、閥座損壞內漏等問題，確保其能長周期正常運行。

12）高壓超高壓液壓閥門閥位Limit 限位開關存在設計缺陷，閥門開關到位后不能正確反饋信號，提出整改辦法在閥桿固定環上增加黑金屬螺釘后，閥位Limit 限位開關工作正常，更換隨廠家設備配套的普通防爆格蘭，采用進口雙密封形式，并且改變了其它高壓閥門的回訊開關防爆接線口的錯誤安裝固定方向，避免了回訊開關因進水引起設備故障。

13）根據高壓閥門氣動智能定位器[6]現場實際使用情況，設計加工氣動智能閥門定位器安裝支架，更換抗電磁干擾性較強、穩定、工作可靠的智能閥門定位器，同時也保證了氣動高壓閥門的穩定性和可靠性。

14）高壓電動閥門行程指示件與執行機構的鞍架刮擦嚴重，原因是閥桿轉動帶動閥門行程指示件一同旋轉與執行機構的鞍架刮擦，影響閥門的開關速度及打開關閉的時間。采取攻堅措施一是針對廠家的設計缺陷對閥門行程指示件進行切削改造，二是采用尼龍材料，自行設計加工了閥門行程指示件防磨擦保護件，經過實驗及投用，效果明顯，徹底解決燈籠架的磨損問題。

3 實施效果

經過攻關后高壓超高壓閥門投用穩定可靠，達到項目攻堅的預期目標，相關的各級人員也全方位得到了提升。

1）通過自行設計加工防摩擦保護套件，局部加注潤滑脂，增加反饋指示放大器[7]，采用高可靠性智能定位器替換問題定位器，以及重新設計智能閥門定位器反饋支架，設計防雨罩，調整液壓三通閥調壓閥，調整執行機構控制參數，優化聯鎖控制設置方案，調整回訊開關固定方向，對易銹蝕部件進行除銹防腐等一系列措施，徹底解決了高壓超高壓閥門存在的故障隱患，為裝置順利開車創造了有利條件。

2）減少EVA 裝置高壓超高壓閥門發生故障導致停車的影響，避免企業效益損失每天近200 萬元～420 萬元。

3）提升了裝置特殊設備的管理水平，通過利用各種專業技術的應用，增強了各工種之間的協作配合，加強及規范企業管理，提高工作效率。

4）通過特殊設備的維護，對于工人的技能和業務素質有了新的更高的要求，技術的更新進步也促進員工綜合素質的不斷提升。

5）通過項目的實施，收集了進口設備的全部技術文件及數據信息，為員工的技術培訓做好課件，培養更多的專有人才，使裝置在最佳的生產狀態下長周期運行，有效地提高產品質量和產量，使企業獲得最大的經濟效益。

4 結論

保障裝置設備安全生產不是一句口號，特別是對超高壓裝置更是極大的挑戰。為了超高壓閥門設備的可靠運行，除了設備本身的質量過關，還需要企業工廠設備的先進管理及人員的預知維修與技術的創新應用。本次的高壓超高壓優化工作只是開始，將來還有更大的技術挑戰需要去攻克完成。