合成氣壓縮機(jī)PLC監(jiān)控系統(tǒng)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(jī)PLC監(jiān)控系統(tǒng)故障對(duì)于壓縮機(jī)的正常運(yùn)行和使用具有非常大的影響。本文分析了壓縮機(jī)PLC監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障的原因，之后采用了對(duì)合成氣壓縮機(jī)防喘振系統(tǒng)檢測(cè)儀表改造的方式來(lái)升級(jí)了監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)，有效解除了對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行干擾的一些因素，提升合成氣壓縮機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。

關(guān)鍵詞：PLC 監(jiān)控系統(tǒng)；防喘振控制；故障處理

某生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)車間的合成氣壓縮機(jī)型號(hào)為：美國(guó)Dress-Rand D8R6S 型離心式壓縮機(jī)。該壓縮機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)共包含兩個(gè)部分，即主控制盤MCP以及接口控制臺(tái)OIC。

1 合成氣壓縮機(jī)防喘振控制系統(tǒng)故障概述

1.1 故障現(xiàn)象

操作人員在終端的喘振控制性能圖上，發(fā)現(xiàn)在前序工況基本保持平穩(wěn)的狀態(tài)下，一區(qū)以及二區(qū)的喘振圖工作點(diǎn)常常出現(xiàn)進(jìn)入喘振區(qū)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(wú)法確保喘振圖工作點(diǎn)完全位于安全區(qū)內(nèi)。這種狀況嚴(yán)重時(shí)會(huì)使合成氣壓縮機(jī)發(fā)生連鎖停車問(wèn)題。但是工作人員在對(duì)壓縮機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行檢查后，發(fā)現(xiàn)其本身并未發(fā)生喘振狀況。

1.2 故障原因分析

合成氣壓縮機(jī)在工作狀態(tài)下，當(dāng)其負(fù)荷位于一定范圍之下時(shí)，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)出現(xiàn)喘振狀況，這種狀況是工作狀態(tài)下經(jīng)常會(huì)發(fā)生的喘振現(xiàn)象。因此，在實(shí)際工作中，為避免合成氣壓縮機(jī)發(fā)生喘振問(wèn)題，就必須保證無(wú)論何種轉(zhuǎn)速下，通過(guò)壓縮機(jī)的實(shí)際流量都必須要大于等于喘振極限線所對(duì)應(yīng)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(gè)壓縮機(jī)負(fù)荷變化范圍內(nèi)，使它的工作點(diǎn)沿著喘振安全操作線而變化。

1.3 故障診斷處理

在生產(chǎn)較為穩(wěn)定的狀態(tài)下，通過(guò)合成氣壓縮機(jī)入口的流量是呈現(xiàn)出穩(wěn)定狀態(tài)的，處于壓縮機(jī)正常運(yùn)行所要求的流量范圍之內(nèi)。但是實(shí)際情況為：通過(guò)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，F(xiàn)C 控制器輸出信號(hào)，將防止喘振控制閥門處于打開狀況，使通過(guò)壓縮機(jī)入口的流量達(dá)到最大值，這時(shí)在控制性能圖上的流量值卻并未出現(xiàn)相應(yīng)的增長(zhǎng)，工作點(diǎn)也依然沒(méi)有進(jìn)入到安全區(qū)內(nèi)。在壓縮機(jī)進(jìn)出口實(shí)際壓力沒(méi)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(cè)量壓力偏高。

檢查壓縮機(jī)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(fā)現(xiàn)有液體排出，經(jīng)分析檢驗(yàn)，工藝氣體帶液。壓縮機(jī)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(dǎo)致變送器的測(cè)量值比實(shí)際流量偏低。輸入PLC 控制器I/O 模塊的測(cè)量值偏低，從而使控制器的輸入值偏低，控制器輸出信號(hào)，全開防喘振閥，增加入口流量，而實(shí)際測(cè)量流量值仍然偏低。對(duì)這兩個(gè)流量檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了改造，把3051 引壓管形式的變送器改成了帶毛細(xì)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(cè)量。

2 PLC監(jiān)控系統(tǒng)上位系統(tǒng)故障狀況以及原因

2.1 故障狀況

上位機(jī)發(fā)生“死機(jī)”，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到的信息在CRT上未進(jìn)行持續(xù)刷新，但是系統(tǒng)并沒(méi)有顯示上位機(jī)和PLC發(fā)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(jī)本身的工業(yè)計(jì)算機(jī)配置太低，運(yùn)行速度過(guò)于緩慢所導(dǎo)致的。因此在2016年的檢修工作中對(duì)上位機(jī)的硬件以及軟件實(shí)施了全面升級(jí)，將CPU升級(jí)到了2.53 GHz，內(nèi)存1024MB， 軟件版本升級(jí)到了4.36 版OIW。檢修升級(jí)之后上位機(jī)未再發(fā)生“死機(jī)”的問(wèn)題。

3 PLC監(jiān)控系統(tǒng)PLC故障及原因

3.1 故障概述

合成氣壓縮機(jī)防喘振系統(tǒng)在運(yùn)行2年之后，壓縮機(jī)的性能曲線工作點(diǎn)周期性上移進(jìn)入喘振區(qū)。從喘振控制性能圖上觀察到，壓縮機(jī)出口、進(jìn)口壓縮比增大。用金屬接觸這幾個(gè)壓力輸入端子，OIT 上的壓力顯示值下降，與變送器測(cè)量值一致。

3.2 原因分析

壓力變送器輸出信號(hào)為4mA ～20mA電流信號(hào)，但PLC 模擬量輸入卡件為1V～5V 電壓信號(hào)，中間跨接250 Ω精密電阻，把4mA～20mA 電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成1V～5V 電壓信號(hào)。壓力變送器測(cè)量值經(jīng)轉(zhuǎn)換后送入PLC 的I/O 輸入模塊信號(hào)已經(jīng)抬高。主要是輸入卡件、PLC 機(jī)架、干擾等原因引起電壓信號(hào)抬高。PLC 系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生干擾，如邏輯電路相互輻射對(duì)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(dǎo)致PLCA 內(nèi)部干擾引起輸入電壓抬高。

3.3 故障診斷處理

當(dāng)PLCA 作為主機(jī)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)接收信號(hào)以AI301 卡件上的輸入信號(hào)為主，當(dāng)PLCB 作為主機(jī)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)接收信號(hào)以AI302 卡件上的輸入信號(hào)為主，可能PLCA的模擬量輸入卡件AI301 有問(wèn)題，更換了輸入卡件后，問(wèn)題沒(méi)有得到解決，更換了PLC機(jī)架，問(wèn)題仍然沒(méi)有得到解決。停運(yùn)PLCA，單獨(dú)運(yùn)行PLCB，壓縮機(jī)進(jìn)、出口壓力在喘振控制性能圖上的顯示值與變送器測(cè)量值一致。當(dāng)PLCA 作為主PLC 運(yùn)行時(shí)，上面提到的故障現(xiàn)象重復(fù)出現(xiàn)。同時(shí)運(yùn)行PLCA和PLCB，故障現(xiàn)象同樣出現(xiàn)。我們把PLCA的CPU 模塊和PLCB 的CPU 模塊交換安裝，PLCB 作為主機(jī)運(yùn)行，PLCA 作為熱備冗余，不再出現(xiàn)OIT 喘振控制性能圖上的顯示值比變送器測(cè)量值偏高的現(xiàn)象。

4 處理效果

采用下面的措施對(duì)壓縮機(jī)PLC監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了處理：將流量?jī)x表以及引壓系統(tǒng)實(shí)施了改造；對(duì)上位機(jī)的軟件和硬件實(shí)施了升級(jí)；交換了CPU PLCA模塊和PLCB模塊的安裝位置。通過(guò)改造使得壓縮機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)得以有效運(yùn)轉(zhuǎn)，大大提升了壓縮機(jī)的工作性能。但是，本次改造并未能有效的解決監(jiān)控系統(tǒng)的抗干擾問(wèn)題。

5結(jié)語(yǔ)

在對(duì)合成氣壓縮機(jī)PLC監(jiān)控系統(tǒng)故障進(jìn)行分析時(shí)，不但要考慮測(cè)量?jī)x表問(wèn)題，同時(shí)還要結(jié)合其硬件、軟件、干擾等因素進(jìn)行全面的分析，這樣才可以及時(shí)有效的解除控制系統(tǒng)故障，提升合成氣壓縮機(jī)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]于政日.淺議合成氣壓縮機(jī)PLC監(jiān)控系統(tǒng)故障分析及處理[J].中國(guó)科技縱橫，2017（9）.

[2]孫志琛，譚麗.天然氣壓縮機(jī)組PLC控制系統(tǒng)的故障診斷與排除方法[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)（自科版），2016，13（31）：54-57.

[3]熊正蝶.空氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng)故障及處理措施[C]// 全國(guó)大型合成氨裝置技術(shù)年會(huì).2015.

（作者單位：沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)自動(dòng)控制系統(tǒng)工程有限公司）