合成氣壓縮機PLC監控系統的故障分析及處理措施探究

許群松 詹曉婷

摘 要：合成氣壓縮機PLC監控系統故障對于壓縮機的正常運行和使用具有非常大的影響。本文分析了壓縮機PLC監控系統出現故障的原因，之后采用了對合成氣壓縮機防喘振系統檢測儀表改造的方式來升級了監控系統上位機，有效解除了對控制系統進行干擾的一些因素，提升合成氣壓縮機的運行穩定性和安全性。

關鍵詞：PLC 監控系統；防喘振控制；故障處理

某生產企業生產車間的合成氣壓縮機型號為：美國Dress-Rand D8R6S 型離心式壓縮機。該壓縮機的監控系統共包含兩個部分，即主控制盤MCP以及接口控制臺OIC。

1 合成氣壓縮機防喘振控制系統故障概述

1.1 故障現象

操作人員在終端的喘振控制性能圖上，發現在前序工況基本保持平穩的狀態下，一區以及二區的喘振圖工作點常常出現進入喘振區的情況。即便操作人員采用措施將一段以及二段的喘振閥門完全打開也無法確保喘振圖工作點完全位于安全區內。這種狀況嚴重時會使合成氣壓縮機發生連鎖停車問題。但是工作人員在對壓縮機的運行狀況進行檢查后，發現其本身并未發生喘振狀況。

1.2 故障原因分析

合成氣壓縮機在工作狀態下，當其負荷位于一定范圍之下時，會導致壓縮機出現喘振狀況，這種狀況是工作狀態下經常會發生的喘振現象。因此，在實際工作中，為避免合成氣壓縮機發生喘振問題，就必須保證無論何種轉速下，通過壓縮機的實際流量都必須要大于等于喘振極限線所對應的最小流量。我廠防喘振控制方案采用的是可變極限流量法。在整個壓縮機負荷變化范圍內，使它的工作點沿著喘振安全操作線而變化。

1.3 故障診斷處理

在生產較為穩定的狀態下，通過合成氣壓縮機入口的流量是呈現出穩定狀態的，處于壓縮機正常運行所要求的流量范圍之內。但是實際情況為：通過一段以及二段的入口流量在喘振控制性能圖上顯示比正常狀況偏低，FC 控制器輸出信號，將防止喘振控制閥門處于打開狀況，使通過壓縮機入口的流量達到最大值，這時在控制性能圖上的流量值卻并未出現相應的增長，工作點也依然沒有進入到安全區內。在壓縮機進出口實際壓力沒有變化情況下，喘振控制性能圖上的顯示壓力明顯比變送器測量壓力偏高。

檢查壓縮機一段、二段入口流量變送器FT-900 和FT-901，變送器工作正常。打開FT-900 和FT-901 引壓管排污閥，發現有液體排出，經分析檢驗，工藝氣體帶液。壓縮機入口流量變送器采用ROSE2MOUNT3051差壓變送器，取壓采用引壓管形式。因合成氣帶液，引壓管積液，導致變送器的測量值比實際流量偏低。輸入PLC 控制器I/O 模塊的測量值偏低，從而使控制器的輸入值偏低，控制器輸出信號，全開防喘振閥，增加入口流量，而實際測量流量值仍然偏低。對這兩個流量檢測點進行了改造，把3051 引壓管形式的變送器改成了帶毛細管差壓變送器，可以避免因工藝氣體帶液、積液而影響變送器的正常測量。

2 PLC監控系統上位系統故障狀況以及原因

2.1 故障狀況

上位機發生“死機”，現場檢測到的信息在CRT上未進行持續刷新，但是系統并沒有顯示上位機和PLC發生通訊故障。

2.2 故障診斷處理

分析之后考慮是由于上位機本身的工業計算機配置太低，運行速度過于緩慢所導致的。因此在2016年的檢修工作中對上位機的硬件以及軟件實施了全面升級，將CPU升級到了2.53 GHz，內存1024MB， 軟件版本升級到了4.36 版OIW。檢修升級之后上位機未再發生“死機”的問題。

3 PLC監控系統PLC故障及原因

3.1 故障概述

合成氣壓縮機防喘振系統在運行2年之后，壓縮機的性能曲線工作點周期性上移進入喘振區。從喘振控制性能圖上觀察到，壓縮機出口、進口壓縮比增大。用金屬接觸這幾個壓力輸入端子，OIT 上的壓力顯示值下降，與變送器測量值一致。

3.2 原因分析

壓力變送器輸出信號為4mA ～20mA電流信號，但PLC 模擬量輸入卡件為1V～5V 電壓信號，中間跨接250 Ω精密電阻，把4mA～20mA 電流信號轉換成1V～5V 電壓信號。壓力變送器測量值經轉換后送入PLC 的I/O 輸入模塊信號已經抬高。主要是輸入卡件、PLC 機架、干擾等原因引起電壓信號抬高。PLC 系統內部元器件及電路間的相互電磁輻射產生干擾，如邏輯電路相互輻射對模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件的相互不匹配等，導致PLCA 內部干擾引起輸入電壓抬高。

3.3 故障診斷處理

當PLCA 作為主機運行時，系統接收信號以AI301 卡件上的輸入信號為主，當PLCB 作為主機運行時，系統接收信號以AI302 卡件上的輸入信號為主，可能PLCA的模擬量輸入卡件AI301 有問題，更換了輸入卡件后，問題沒有得到解決，更換了PLC機架，問題仍然沒有得到解決。停運PLCA，單獨運行PLCB，壓縮機進、出口壓力在喘振控制性能圖上的顯示值與變送器測量值一致。當PLCA 作為主PLC 運行時，上面提到的故障現象重復出現。同時運行PLCA和PLCB，故障現象同樣出現。我們把PLCA的CPU 模塊和PLCB 的CPU 模塊交換安裝，PLCB 作為主機運行，PLCA 作為熱備冗余，不再出現OIT 喘振控制性能圖上的顯示值比變送器測量值偏高的現象。

4 處理效果

采用下面的措施對壓縮機PLC監控系統進行了處理：將流量儀表以及引壓系統實施了改造；對上位機的軟件和硬件實施了升級；交換了CPU PLCA模塊和PLCB模塊的安裝位置。通過改造使得壓縮機監控系統得以有效運轉，大大提升了壓縮機的工作性能。但是，本次改造并未能有效的解決監控系統的抗干擾問題。

5結語

在對合成氣壓縮機PLC監控系統故障進行分析時，不但要考慮測量儀表問題，同時還要結合其硬件、軟件、干擾等因素進行全面的分析，這樣才可以及時有效的解除控制系統故障，提升合成氣壓縮機運行的安全性與穩定性。

參考文獻

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[3]熊正蝶.空氣壓縮機控制系統故障及處理措施[C]// 全國大型合成氨裝置技術年會.2015.

（作者單位：沈陽鼓風機集團自動控制系統工程有限公司）