動(dòng)力廠一空裝置機(jī)組溫度防誤動(dòng)控制改進(jìn)

雷建鋒　牛希洋　顧曉靜　張重年

摘 要：本文首先對一空裝置所使用的機(jī)組控制系統(tǒng)及機(jī)組溫度防誤動(dòng)原理進(jìn)行了簡單介紹，接著對機(jī)組溫度防誤動(dòng)程序存在的問題及其改進(jìn)措施進(jìn)行了分析探討。

關(guān)鍵詞：溫度防誤動(dòng);機(jī)組控制系統(tǒng)

動(dòng)力廠一空裝置4臺(tái)壓縮機(jī)組原為機(jī)旁柜單板機(jī)控制，由于現(xiàn)場環(huán)境的惡劣及機(jī)組運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)操作人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)等諸多問題的存在，于2015年將壓縮機(jī)控制系統(tǒng)由原來的單板機(jī)升級為霍尼韋爾機(jī)組控制系統(tǒng)。

1 機(jī)組控制系統(tǒng)簡介

霍尼韋爾機(jī)組控制系統(tǒng)軟件分為底層程序軟件和人機(jī)操作軟件，其中底層程序軟件采用霍尼韋爾的Safety Builder軟件，版本為R152.2，而人機(jī)界面操作軟件采用的Configuration Studio 4.0和Experion PKS。

機(jī)組控制系統(tǒng)硬件采用honeywell safety manager，配有2對冗余的控制器;機(jī)組振動(dòng)數(shù)據(jù)采用3500本特利監(jiān)測系統(tǒng)采集，控制系統(tǒng)配有4臺(tái)操作站、1對冗余工程師站。

2 溫度防誤動(dòng)控制原理

2.1 溫度檢測失效條件

大型機(jī)組軸瓦、電機(jī)定子測溫元件多采用熱電阻元件，熱電阻將溫度變化轉(zhuǎn)換成電阻值變化，電阻值通過檢測電纜連接變送器轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)4-20mA電流信號送至控制系統(tǒng)檢測通道，控制系統(tǒng)內(nèi)部將檢測信號轉(zhuǎn)換成溫度值后與保護(hù)設(shè)定值比較，超限后聯(lián)鎖停車。判斷溫度檢測儀表失效的三個(gè)條件：

①送至控制系統(tǒng)檢測通道電流>21 mA（超儀表上限）;②送至控制系統(tǒng)檢測通道電流<3.6 mA（超儀表下限）;③送至控制系統(tǒng)檢測通道電流正常（4-20mA），但短時(shí)間變化幅度超過檢測元件響應(yīng)時(shí)間極限值;

2.2 聯(lián)鎖控制系統(tǒng)內(nèi)對溫度檢測儀表失效判斷

在聯(lián)鎖控制系統(tǒng)內(nèi)通過功能模塊（或功能組態(tài)）對輸入溫度檢測信號進(jìn)行處理判斷：

①輸入溫度檢測信號電流>21mA或<3.6mA時(shí)，輸出“回路故障”信號切除該聯(lián)鎖并報(bào)警;②聯(lián)鎖切除即鎖定，直到故障被處理后需在授權(quán)操作界面下人工投入該聯(lián)鎖回路。

3 溫度防誤動(dòng)程序漏洞

3.1 故障現(xiàn)象

2018年4月12日13時(shí)43分26秒，第一空壓站13號機(jī)三級排氣溫度TIAS-1304高聯(lián)鎖停車，此次聯(lián)鎖停車溫度防誤動(dòng)未起到保護(hù)作用，事件記錄中溫度高報(bào)警、溫度高高報(bào)警、聯(lián)鎖停機(jī)信號、溫度防誤動(dòng)動(dòng)作信號同時(shí)出現(xiàn)。

3.2 故障分析

通過檢查系統(tǒng)事件記錄發(fā)現(xiàn)13時(shí)43分26秒三級排氣溫度TE-1304出現(xiàn)高報(bào)、高高報(bào)，且值都為171.38℃;同時(shí)（13時(shí)43分26秒）出現(xiàn)13號壓縮機(jī)聯(lián)鎖停車、溫度儀表誤動(dòng)報(bào)警TE_1304_FT提示。根據(jù)對事件記錄的分析，判定造成聯(lián)鎖停機(jī)的直接原因是13#機(jī)組三級排氣溫度TE-1304高高。

另外，從事件記錄中發(fā)現(xiàn)溫度儀表誤動(dòng)產(chǎn)生了報(bào)警TE_1304_FT（Alarm），即觸發(fā)了溫度防誤動(dòng)動(dòng)作，但實(shí)際并未起到真正的保護(hù)作用。通過對下位程序的進(jìn)一步的解讀，發(fā)現(xiàn)溫度防誤動(dòng)邏輯存在一定漏洞。其中，對以上功能塊及邏輯程序具體實(shí)現(xiàn)的聯(lián)鎖功能解讀如下：

①溫度防誤動(dòng)動(dòng)作條件為：在0.5秒內(nèi)溫度變化≥6℃且新值大于聯(lián)鎖值則自動(dòng)切除聯(lián)鎖;②溫度防誤動(dòng)動(dòng)作后如溫度變化率穩(wěn)定并降至聯(lián)鎖值以下則聯(lián)鎖自動(dòng)投入、溫度防誤動(dòng)信號自動(dòng)復(fù)位;③當(dāng)溫度變化率<6℃每0.5秒且溫度大于聯(lián)鎖值時(shí)就會(huì)發(fā)出聯(lián)鎖信號。

由以上分析可以看出：溫度防誤動(dòng)動(dòng)作切除及投入均為程序自動(dòng)完成，投入過程未增加人工手動(dòng)確認(rèn)步驟，而且溫度變化異常且必須大于聯(lián)鎖值時(shí)才會(huì)切除聯(lián)鎖，這顯然不符合公司關(guān)于溫度儀表防誤動(dòng)的規(guī)范要求。

3.3 故障解決方案

為了使溫度防誤動(dòng)功能真正的起到保護(hù)作用，儀表維護(hù)人員與系統(tǒng)廠家共同研究后對機(jī)組溫度防誤動(dòng)邏輯進(jìn)行了相應(yīng)的修改，修改后的邏輯程序功能如下：

①溫度防誤動(dòng)動(dòng)作條件為：一個(gè)掃描周期內(nèi)溫度變化≥6℃則自動(dòng)切除聯(lián)鎖;②溫度防誤動(dòng)信號復(fù)位條件為：聯(lián)鎖自動(dòng)切除后溫度值降至聯(lián)鎖值以下，且手動(dòng)投入聯(lián)鎖信號為1時(shí)防誤動(dòng)信號復(fù)位，同時(shí)聯(lián)鎖投入;③正常聯(lián)鎖條件為：當(dāng)一個(gè)掃描周期內(nèi)溫度變化<6℃且溫度值大于聯(lián)鎖值時(shí)發(fā)出聯(lián)鎖信號。

本次程序改進(jìn)將原來用于溫度信號采樣的2Hz/秒的脈沖信號改為異或功能塊，故溫度信號的采樣周期由原來的0.5秒左右（0.25秒-0.75秒范圍內(nèi)）變?yōu)橐粋€(gè)掃描周期采樣一次（異或邏輯塊每個(gè)掃描周期執(zhí)行一次約200ms），改進(jìn)后的溫度防誤動(dòng)邏輯程序和原邏輯程序主要有以下三點(diǎn)異同：

①參與邏輯判斷的溫度信號的采用周期由原來的0.5秒改為一個(gè)掃描周期;②聯(lián)鎖切除條件：由原來的0.5秒內(nèi)溫度變化≥6℃且新值大于聯(lián)鎖值切除變?yōu)橐粋€(gè)掃描周期內(nèi)（約200ms）溫度變化≥6℃即切除;③新增了聯(lián)鎖手動(dòng)投入按鈕，自動(dòng)切除后聯(lián)鎖投入條件由原來的溫度新值低于聯(lián)鎖值改為一個(gè)掃描周期內(nèi)溫度變化<6℃、新值低于聯(lián)鎖值且手動(dòng)投入信號為1。

4 結(jié)論

一空裝置機(jī)組控制系統(tǒng)改造至今已運(yùn)行近四年時(shí)間，期間雖遇到了不少問題但在儀表維護(hù)人員和工藝人員及廠家技術(shù)人員三方的共同努力下都得到了順利的解決，未對生產(chǎn)造成大的影響。使用機(jī)組控制系統(tǒng)后雖極大的降低了操作人員的操作難度和勞動(dòng)強(qiáng)度。但增加了系統(tǒng)的維護(hù)難度，系統(tǒng)維護(hù)人員必須同時(shí)熟悉Safety Manager及PKS兩套系統(tǒng)組態(tài)，在遇到問題時(shí)才能快速的解決，這也需要我們系統(tǒng)維護(hù)人員去不斷的學(xué)習(xí)、總結(jié)。