煤柴油加氫裂化裝置循環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機組的各項控制聯鎖和報警功能。人機界面采用INTOUCH軟件實現人機交流。軸系儀表進入本特利3500監控系統進行信號處理，并將處理后的實時數據和報警聯鎖信息通過硬接線和通信的方式傳輸到TRICON控制器。本特利3500振動、位移監測系統，能夠實現透平壓縮機組振動、位移信號實時連續監測，并可以設置相應的參數超限報警聯鎖值[2]。3500系統通過接口和工廠DCS相連，增加了控制系統的集成度[3]。最終在TRICON控制器內實現多種控制聯鎖和報警功能。本次通過離線模擬仿真的方式發現和修改和完善機組程序，解決機組在運行過程中出現的各種控制功能不完善的問題，重點介紹凝結水泵啟停聯鎖功能完善和解決32臺軸系儀表不報警的問題。

1 凝結水泵啟停聯鎖功能完善

1.1 凝結水泵啟停聯鎖功能

該機組是由離心式壓縮機、凝汽式的汽輪機、潤滑油系統、干氣密封系統、抽真空系統等組成。本文重點介紹抽真空系統，該系統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，泵出口調節閥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鎖啟停泵，如果液位測量儀表發生故障，將會導致熱水井液位控制失靈，造成停機事故，故急切需要對該聯鎖邏輯進行改造。

1.2 聯鎖邏輯修改的主要工序

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

1.3 修改聯鎖邏輯前安全確認

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

2）軟件備份

備份TriStation 1131控制器的配置組態數據、控制組態文件、SOE配置文件。

備份SOE系統的記錄數據，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，通過功能塊的編程方式實現程序控制功能。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鎖邏輯。邏輯組態如圖2。

圖2 修改后的三取二聯鎖邏輯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

通過現場給信號，測試聯鎖邏輯。三取二聯鎖需要現場3組儀表數據，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，否則會導致數據無法正常通訊到Intouch畫面。如果不進行此項操作，會導致SOE（事件記錄系統）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：確認三取二聯鎖邏輯功能實現后，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

三取二聯鎖是安全性要求很高的聯鎖邏輯，能使整個系統的容錯能力大幅度提升，現場儀表只有兩臺同時發生故障時，才會觸發聯鎖。目前采用預防性維護的方式，當發現一臺液位儀表顯示出現故障時，及時切除聯鎖，進行液位儀表維護，確保整個三取二聯鎖回路始終處于正常運行狀態。凝結水泵啟停邏輯改成三取二聯鎖邏輯后，未再發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，是機組控制系統中的重要儀表。離心機的絕大多數故障都是通過軸系儀表所測量的數據體現出來的。本機所有的軸系儀表數據均參與了機組停機聯鎖，是保護機組安全平穩運行的最后一道防線。若這些關鍵數據無法發揮報警作用，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，發現有32臺儀表出現超量程時不會報警。該32臺儀表均為壓縮機汽輪的軸系儀表，對機組的運行參數監控至關重要，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數據轉化成一個DWORD數據，該模塊一共可以接收32個BOOL量數據，輸出一個DWORD數據。該數據通過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臺儀表發生報警時，PACK32功能模塊的報警數據無法輸入到NEW_ALM模塊進行聲光報警。模擬仿真至此，已經找到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、編寫等作業之前都要例行對所運行的最新程序進行備份，確保作業萬無一失。

3）確定機組出于停止狀態。確認壓縮機完全停運、CCS系統不再起任何控制作用，不會聯動裝置聯鎖，壓縮機各執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，可能會觸發機組聯鎖，所以要確保機組出于安全停運狀態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，否則會導致數據無法正常通訊到Intouch畫面。如果不進行此項操作，會導致SOE（事件記錄系統）無法工作，即無法記錄整個控制系統所發生的所有事件，比如報警信息、聯鎖信息等。這些事件對機組的停機故障分析具有非常關鍵的作用，據統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的輸入輸出狀態是否正確，并觀察INTOUCH上位機軟件中是否出現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，發現了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，實現了32臺軸系儀表超量程報警功能。系統以燈光或音響的形式發出警報，提醒操作人員注意，提高了機組監控功能[1]。此次完善報警功能后，大大提高了機組監控系統的監控能力，并在現場軸系儀表出現超量程時，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，發現了多處機組運行程序，離線修改了機組監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控系統的控制功能的優化提供了新的工作方法。