延遲焦化裝置智能電動執行機構故障診斷及維護

徐德義

(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516000)

0 引言

中海油煉化某延遲焦化裝置采用“兩爐四塔”的大型化工藝路線，原料為減壓渣油，減壓渣油在管式加熱爐中被急速加熱，在達到500℃高溫后迅速進入焦炭塔內，生焦過程從爐管延遲至焦炭塔內，充分的進行裂解縮合反應，介質所流經的設備也因此容易結焦。延遲焦化裝置采用18h 生焦模式，當一個焦炭塔充滿后，渣油通過四通閥切換至另一塔繼續生焦，每個焦炭塔的循環周期為36h，每個循環周期執行機構運行88次，頻繁操作和惡劣工況加劇了設備的不穩定性。

1 智能電動執行機構的特性

1.1 結構部件

智能電動執行機構包括電機、手輪、齒輪箱、聯軸器、閥門連接套筒、齒輪減速傳動裝置、扭矩傳感器、限位開關、點動裝置、正反轉電機接觸器等其他部件。組裝密閉，采用雙密封系統，防護等級達到IP68，在沿海潮濕悶熱，鹽霧腐蝕環境下，內部元件可以受到良好保護。

1.2 多種操作模式

執行機構分有手動操作和電動操作兩種操作模式，其中電動操作又分就地開關和遠程開關，可在電源掉電等故障時壓下手自動切換桿，掛上離合器， 保持嚙合狀態開關閥門，提供可靠的緊急手動操作。

1.3 豐富的保護功能

閥門卡死電機保護：閥門被卡住，啟動信號開始7秒內無動作，邏輯電路可將響應的接觸器斷開，以防止電機過熱；力矩保護：力矩通常設置為額定力矩的60%，開關動作時力矩增至設定值，電機將斷開；電機過熱保護：溫度傳感器檢測電機定子線圈內部溫度，當超過額定值時，傳感器跳斷，電機斷電。

2 順控及診斷信息

2.1 順控

焦炭塔特閥眾多，為滿足特閥的聯鎖需求，可通過外部硬接線實現開閥、關閥以及雙方向上的聯鎖。既參與順控又需在DCS 顯示的數據通過信號分配硬接線分別接入DCS 與SIS，閥門開關回訊信號等次要的點由SIS 通信到DCS，控制或聯鎖信號均為硬接線實際地址鏈接，執行機構方面通過設定菜單(Setting Menu)-控制(Control)-遠程控制Remote Control-硬接線(Hardwired)-聯鎖(Interlocks)-啟用/停用。結合實際生產需求，可將部分特閥的就地與遠程操作通過組態禁止，可通過加裝力矩反饋板，通信至DCS 即時監控特閥動作時的力矩，使智能電動執行機構充分融入焦炭塔順控方案，避免因人為操作等不確定因素導致的事故發生。

2.2 紅外設置與診斷顯示

智能電動執行機構人機畫面友善，從屏幕可以獲取閥位、力矩和診斷報警等生產重要信息，常見診斷信息有：TORQUE TRIP CL 關閥方向運行時力矩跳斷、TORQUE TRIP OP 開閥方向運行時力矩跳斷、MOTOR STALLED 運行信號發出后電機未運行、BATTERY LOW 電池電量低、THERMOSTAT TRIP 電機溫度保護開關因電機內部線圈過熱而跳斷等，通過紅外遙控器，可在不打開電氣箱蓋的情況下進入組態完成執行器的設定、調試、查看。對于一般故障，可通過顯示屏的診斷信息來進行快速判斷處理，另外可通過遙控器下載詳細的診斷內容配合軟件在電腦查看進行故障分析，來減少因現場檢查任務量大、時間久影響生產等情況，為分析判斷故障原因提供了詳實數據。

3 常見故障原因分析

3.1 力矩開關跳斷

案例：2019年5月10日，工藝人員反應4#塔甩油閥無法打開，遠程開閥只能開至閥位1.4%，工藝人員切換至就地動作，電機有運轉響聲，但閥位無實際變化，改為手動模式，搖動手輪卡澀嚴重，無法動作，反復開關活動，將閥位開至2%。

電機可運轉、手輪卡澀、閥位在反復活動后可以小幅度打開，結合診斷信息TORQUE TRIP OP，即執行機構力矩達到設定值所導致的跳斷，因此初步判斷閥道卡焦。將力矩按1%比例慢慢調大，循環試驗，直到新設置力矩可以動作閥門之后，將閥門打開。再反復活動，使閥道中焦塊脫落，最終將力矩設置回原始值或適當提高。實際生產中也出現過設備本身的磨損老化、軸承箱銅套損壞抱死，增加力矩亦無法解決問題等情況，此時需要將軸承箱拆解更換銅套，還有很多其他原因導致的力矩跳斷故障，故不作一一描述。

3.2 交流接觸器故障

根據上一季度保運記錄發現，放水閥出現多次，閥門就地、遠程無法動作的情況，執行機構診斷信息均為MOTOR STALLED，即運行信號發出后電機未運行。

案例：2019年9月29日，4#塔“放水”操作時，工藝人員發現4#塔放水閥、甩油閥皆處于失電狀態。電氣送電后，放水閥恢復動力電，甩油閥依舊無法送上電，排查到4#塔甩油閥所在電氣接電箱總閘跳閘。

通過遙控器下載診斷數據分析得知4#塔甩油閥、放水閥在失電時并未動作，排除因為閥門卡澀、力矩過大等情況所導致的電機超電流跳閘情況，甩油閥單臺閥門電流過載保護為16A，總開關過載保護為40A，判斷故障電流大于40A，所以造成總開關跳閘。因此從執行機構交流接觸器、電機線圈、電氣接線是否接地、破損等處檢查。現場測量甩油閥執行機構電機繞組直流電阻三相均為12歐，對地絕緣無窮大，電機電源進線無破損、發熱、燒焦等異常。測量交流接觸器發現左側v 相接觸器手動接觸后阻值5歐(正常為小于0.1歐)，拆開接觸器擋板發現有燒焦的痕跡。

結合診斷信息與實際生產發現，故障多發生于焦化“給水”操作之后，因大吹氣手閥內漏，“給水”時工藝管線產生劇烈震動，交流接觸器線圈電磁鐵吸合不緊，發熱導致絕緣異常相間短路，電流過載燒損交流接觸器。現場同樣存在震動導致的輕癥情況，即交流接觸器觸點持續吸合，無法脫開等，導致電機不切換方向，始終在一個方向上轉動。或由于交流接觸器的彈簧老化，彈力不足，在震動下徹底失效的情況。

3.3 執行機構遠程不動作

閥門就地可以動作，遠程無法動作，首先檢查聯鎖條件是否滿足，在聯鎖條件滿足的情況下檢查線路，查看接線盤端子5、33、34、35有無松動，線路有無接地故障，保險是否燒，刀閘有無被打開；檢查端子4、31、36短接線有無脫落。如有相應處理；檢查SIS輸出是否滿足，如滿足，檢查線路，檢查5/37(聯鎖開)5/38(聯鎖關)端子及線路；若還未找到原因，則更換主板處理。

4 維護

由于工況惡劣，工藝流程改動的緊迫性，允許處理時間極短，在智能電動執行機構出現故障時，若不能最短時間診斷并及時處理，便將影響生產，導致降量、分爐、甚至停工。面臨嚴峻形勢，必須要提高日常維護水平、縮短故障處置時間，因此有必要對智能電動執行機構的故障進行分類并標準化管理維護。

4.1 定期維護

按月檢查執行機構電纜格蘭、接線盒的防水密封情況，表蓋玻璃及內部是否有水汽，動力電源是否供電，執行機構顯示屏是否有診斷報警信息，齒輪箱轉動時有無異響、表面有無裂痕，手輪、骨架油封是否漏油等，如有相應處理。

4.2 常見故障預防性維護

由于執行機構多因震動，介質結焦等因素而導致故障，所以在檢查時優先從這兩點著手，再有效結合執行機構診斷信息，迅速判斷故障并及時處理。對于易產生劇烈震動的執行機構，及時排查交流接觸器損壞、老化情況并且更換，配合工藝人員優化“給水”操作，以汽代水，降低震動強度及頻次來減少故障的發生。

5 結語

綜上所述，增加對焦炭塔特閥力矩的周檢、記錄。及時排查閥門卡澀情況，對于焦化閘閥易結焦等特點，可以將檢查發現的易卡澀閥門開關力矩適當調大，并且重新設置關限位，通過力矩關模式將閥門關死后，用手輪回搖半圈，設置關限位，并將關閥模式改至限位關，防止關過位置導致閥門卡澀和漏量，避免生產中因閥門卡死不能動作而發生的事故。