控制仪表与控制系统典型故障案例分析.ppt

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1、控制仪表与控制系统 典型故障案例分析 2010.10 v 现场设备故障案例分析 v 控制系统故障案例分析 v 电源系统故障案例分析 v 设备故障查找与处理 目录 v案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸故障分析 v案例二：乙二醇装置在线氧分析仪故障分析 v案例三：空分装置2#氧压机活塞杆下移误报警分析 v案例四：二苯酚装置PV1A故障分析 现场设备故障案例分析 裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析 案例一 v 1976年：30万吨/年 v 1994年：45万吨/年 v 2001年：80万吨/年 v目前装置包括老区和新区两大部分，总体布局呈 两头一尾。 案例一：裂解GB201电子调速器失速

2、跳闸原因分析 乙烯装置简介一 v 目前装置有机组包括： 裂解气压缩机：GB201（老区） GB1201（新区） 丙烯压缩机：GB501、GB551 乙烯压缩机：GB601 二元制冷压缩机：GB351 v GB201是三菱公司生产的汽轮机驱动离心式裂解气压缩 机，分为低压缸、中压缸和高压缸三个压缩缸。汽轮机使 用高压蒸汽驱动，通过多级压缩（五段压缩）将裂解气压 缩至3.5MPA. 案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析 v 2007年裂解装置GB201经过检修后，在试车过程 中，调速器的两支转速探头出现了信号不稳定现 象，先后出现瞬间回零情况，导致压缩机失速跳 闸故障发生，压缩机无法正

3、常试机。 案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析 故障现象 二 案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析 调速系统 案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析 三 v 透平调速采用三菱DASH58S电子调速器和DCS远 程给定控制方式。开车升速使用DASH58S电子调 速器，当达到最小控制转速5032RPM时，切换到 远程自动控制方式。 v 机头前端共有六支无源测速探头，两支供给调速 器控制及超速跳闸使用，三支进入203超速保护模 板进行电子超速保护，一支接入现场仪表盘用做 转速显示。 案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析 u GB201调速系统构成 GB2

4、01调速系统 电子调速器 三取二电子 超速保护器 现场控制室 就地 指示 三菱 DASH58S WOODWARD 203 无源测速探头： AIRPAX/70085-1010 -005型 SE2011 SE2014 SE2015 SE2016 SE2012 SE2013 v 测量测速探头交流电压信号为2.5VAC（峰值电压3.5V） v 检查WOODWARD203超速保护模块，发现进入203的三支 转速信号为600rpm且十分稳定，现场就地盘转速显示正常 。 v 初步判断DASH58调速系统存在问题。 案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析 初步检查 n 系统接地电阻偏高 n 检查信号

5、线路无虚接情况 n 信号线路虚接 n 检查信号电缆均正常 n 调速器输入电路故障 n 更换了调速器测速输入电路模块； n 测速探头松动 n 检查测速探头安装牢固 n 测速探头安装间隙不对 n 探头安装间隙为1mm v 调速器失速主要原因 案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析 失速跳闸原因分析四 案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析 v 转速探头测速原理 v 对调速器的检查 案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析 n使用频率发生器向调速器输入标准正弦波信号，当输出峰 值电压为4Vp-p时，调速器能够稳定检测到转速信号。当输 出峰值电压降至3.5Vp-p时，转速信

6、号波动，调速器无法正常 接收转速信号 n使用频率发生器向WOODWARD 203 三选二超速保护系统 输入标准正选波信号，当输出峰值电压为1Vp-p时，203系统 就能够稳定检测到转速信号。 检查 结果 调速器与203系统的转速输入电压下限值是不同的 。有可能测速探头在低转速下所产生的信号低于 DASH58S调速器最低输入峰值电压即门槛电压。为 确保速度信号稳定，探头峰值电压应大于4Vp-p. v GB201电子调速器失速跳闸原因 案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析 测速探头产生的峰值电压小于调速 器的门槛电压，导致DASH58调速 器测速失控 测试探头 EC：3070A H型

7、AITEK AIRPAX/70085-1010-005型 测试条件：安装间隙为1mm，转速为3001000rpm 测试内容：在相同条件下，对两种探头输出电压波型 进行监视 v 对探头的检查和测试 案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析 测试结果 3.2V 案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析 4.4V 转速（rpm）EC探头峰值电压（Vp-p）AI-TEK探头峰值电压（Vp-p） 3003.62 4004.02.4 5004.43.2 6005.04.0 7006.04.8 8007.65.2 9008.05.8 10009.26.4 EC探头与AI-TEK探头峰值电压测

8、试对照表 案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析 测试结果表明：在相同条件下，EC探头峰值电压高于AITEK探头 齿轮表面宽度应等于或 大于探头磁芯直径； 齿高应等于或大于齿间 距离； 齿间距离应为探头磁芯 直径的3倍； 齿轮宽度应等于或大于 探头磁芯直径。 探头与齿轮间隙应尽可 能小，典型安装间隙为 0.005 in（0.127mm）； AI-TEK测速探头安装示意图 案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析 v 测速探头安装要求 转速 （rpm） 0.5mm时电压 （Vp-p） 0.6mm时电压 （Vp-p） 0.7mm时电压 （Vp-p） 3003.22.42.0 40

9、04.03.83.0 5004.84.63.8 6005.65.24.6 7006.66.05.0 8007.26.85.6 9008.07.66.6 10009.28.47.2 70085-1010-005型测速探头性能测试 案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析 v 方法一：仍旧使用现有探头，但要调整安装 间隙，即将原来的1mm间隙调整到合理值， 这样可以在原转速下提高探头输出电压； 解决方案 v 方法二：对探头进行换型改造，根据调速 器输入电压要求，订购脉冲输出电压较高 的探头。 案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析 五 案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因

10、分析 1、表面速度的确定 已知齿盘齿数23；齿盘外经5.32in，根据表面速度 计算公式： SS=（齿轮转速齿轮直径3.14）/齿轮齿数 则压缩机测速齿轮在500rpm时的表面速度为： SS=（5005.323.14）/23357 IPS 案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析 357 案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析 2、探头间隙的确定 测速试验台的技术参数为： 安装间隙0.02in； 齿盘齿数30； 齿盘外经120mm4.724in 设定转速500rpm 根据表面速度公式： SS（齿轮转速齿轮直径3.14）/齿轮齿数 5004.7243.14/30247 IPS

11、案例一：裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析 转速（rpm）0.5mm时电压（Vp-p） 3003.5 4004.2 5005.1 6006.0 7006.9 8007.9 9009.0 100010.2 实测输出电压值 v 根据表面速度公式：在齿轮转速恒定时，齿轮直径越大（ 或者齿轮齿数越少），其表面速度约大，输出电压也就越 高 v GB201压缩机的齿盘直径大于试验齿盘，且压缩机的齿盘 齿数小于试验齿盘齿数上，所以500RPM压缩机测速齿盘产 生的输出电压将大于5.1Vp-p v 压缩机产生最大轴振量为150um。因此将测速探头间隙值调 整为0.5毫米 v 调整后一次开车成功 案例一：

12、裂解GB201电子调速器失速跳闸原因分析 乙二醇装置在线氧分析仪故障分析 案例二 v 乙二醇装置是用纯氧在银催化剂的作用下，通过固定床反 应器氧化乙烯，生产环氧乙烷，再经管式反应器加压水合 ，生产乙二醇。装置采用美国科学设计公司（SD）的专利 技术。 v 该装置是原燕化公司30万吨/年乙烯的配套项目，原设计 生产能力6万吨/年。1998年由北京工程公司进行改造设计 ，将装置生产能力扩大到8万吨/年。 案例二：乙二醇装置在线氧分析仪故障分析 装置简介 一 v 对于氧化制环氧乙烷而言，增加进入反应器原料中乙烯和 氧的浓度，可以提高反应器的生产能力，但原料气中乙烯 和氧浓度的大小受乙烯爆炸浓度范围的

13、限制，不能随意提 高。 v 加入致稳气，可以改变乙烯爆炸浓度范围，使原料混合气 中的乙烯和氧的浓度提高。燕化乙二醇装置有氮气致稳和 甲烷致稳两种致稳方式。 案例二：乙二醇装置在线氧分析仪故障分析 氧含量控制 二 案例二：乙二醇装置在线氧分析仪故障分析 氧含量控制 二 案例二：乙二醇装置在线氧分析仪故障分析 控制参加反应的氧含量，以防含量过高引起爆炸 D110入口氧含量三取二联锁，停混合站 D110出口氧含量三取二联锁，停混合站 ARAZ10 1A ARAZ101 B ARAZ101 C ARAZ104 A ARAZ104 B ARAZ104 C N2致稳7.3%7.3%7.3%5.0%5.0%

14、5.0% CH4致稳8.4%8.4%8.4%6.0%6.0%6.0% 联锁值 位号 表1 氧分析仪联锁设定值 v氧分析仪作用 v氧分析仪联锁方式 v 氧分析仪型号及厂家 案例二：乙二醇装置在线氧分析仪故障分析 位号 ARAZ- 101C ARAZ- 104B ARAZ- 101B ARAZ- 104C ARAZ- 101A ARAZ- 104A 取样点 E-111交 换器入口 E-111交 换器出口 E-111交 换器入口 E-111交 换器出口 E-111交 换器入口 E-111交 换器出口 型号540A 11002200 生产厂家SERVOMEXSERVOMEXSERVOMEX 投用日期1

15、985年1998年2005年 2007年9月14日凌晨1点7分，乙二醇氧化单元因反应器D-110入口氧分析仪AI -101A、AI-101C指示值超过联锁值（7.3%）联锁停车。 故障现象 案例二：乙二醇装置在线氧分析仪故障分析 三 联锁趋势图 检查氧分析仪样品处理系统：样品流量正常， 样品排放正常，取样系统工作正常； 检查入、出口在线氧分析仪：对氧分析仪通标 准气进行标定，指示均正常； 仪表回路检查，未发现问题 检查情况 案例二：乙二醇装置在线氧分析仪故障分析 四 1、在线氧分析仪系统构成 故障分析 案例二：乙二醇装置在线氧分析仪故障分析 五 案例二：乙二醇装置在线氧分析仪故障分析 样品排放

16、示意图 v 当样品压力增大时，一定体积的样品会含有更多的氧分子 ，所以当测量室压力增大时，测量值将会增大，并同压力 成正比。 v 在正常操作条件下，通常样品直接排入大气，测量室压力 与大气压相同。 v 一般情况下，大气压力受到地域气象条件影响，变化范围 一般在9501040mBar（海平面上）之间。而大气压力每 变化10mBar，氧分析仪读数将近似变化当前值的1%，这 在一定程度上可以看作是系统误差。 案例二：乙二醇装置在线氧分析仪故障分析 v 在2007年9月14日凌晨，为了避免由于雷雨天气引起着火 事故，工艺人员打开了样品排放口处氮气吹扫管线，使得 氧分析仪气体排放口的压力（背压）瞬间发生

17、很大变化， 这种波动迅速传递到检测器测量池，影响氧分析仪的正常 测量和测量的准确性，导致氧分析仪ARAZ101A、 ARAZ101C测量值瞬间波动超过联锁值而引起停车事故。 案例二：乙二醇装置在线氧分析仪故障分析 模拟试验趋势图 联锁停车趋势图 案例二：乙二醇装置在线氧分析仪故障分析 空分装置2#氧压机活塞杆下移报警分析 案例三 案例三：空分装置2#氧压机活塞杆下移误报警分析 一装置简介 气体事业部一空分装置主要包括分馏和压缩两套系统， 压缩装置又包括空压机、氧压机和氮压机。来自大气中的空 气经空压机压缩后，进入分馏系统，冷却至零下180左右 ，利用氧组分和氮组分沸点的不同，将空气分离为高纯度

18、的 氧气和氮气。分离后的氧气送入氧压机压缩至3MPa后送入 管网，分离后的氮气进入不同压力等级的氮压机压缩至不同 的压力后送入管网，以满足不同用户的需要。 案例三：空分装置2#氧压机活塞杆下移误报警分析 2003年大检修期间，空分车间新上了一台2#氧压机,该 氧压机为一台活塞式压缩机（沈阳远大），共有四段，即 有四个活塞杆。 在压缩机运行过程中，由于活塞杆在不停地做往复运 动，时间一长支撑活塞杆的活塞环就有可能发生磨损，磨 损的程度可以用活塞杆下沉的幅度来检测。当活塞杆下沉 的幅度达到一定限度（在2#氧压机中为1mm)时,就必须提 醒工艺人员该压缩机需要维修了，否则继续磨损下去将会 导致整个压

19、缩机的损坏。 案例三：空分装置2#氧压机活塞杆下移误报警分析 二故障现象 在2#氧压机的仪表系统中，有四个报警回路：ZS-3201 、ZS-3202、ZS-3203、ZS-3204，分别用于检测2#氧压 机一段、二段、三段、四段气缸的活塞杆下沉幅度是否超 限。当任一段气缸的活塞杆下沉幅度超过1mm时，报警器 发出声光报警信号，但并不区分到到底是哪一段气缸的活 塞杆下移幅度超限。这四个回路投用后，经常发生不明原 因的报警，致使2#氧压机的活塞杆下沉报警无法正常投用 。 案例三：空分装置2#氧压机活塞杆下移报警分析 三原因分析 v 活塞杆下沉检测仪表： 上海倍加福公司生产，型号为NBB5-18GK

20、60-WS的接点 输出型接近开关，电感式。 v 信号输出： n 当接近开关距金属物的距离小于等于5mm时，接近开 关输出一个闭合的接点信号 n 当接近开关距金属物的距离大于5mm时，接近开关输 出一个断开的接点信号。 1、检测回路介绍 案例三：空分装置2#氧压机活塞杆下移报警分析 v 回路图 v 为了使接近开关在压缩机气缸的活塞杆下移幅度超过1mm 时输出一个闭合的接点信号，在安装接近开关时，先将接 近开关距活塞杆的距离置为5mm，这时接近开关的输出接 点刚好闭合。再将接近开关向下旋转1mm，这时接近开关 与活塞杆的距离为6mm，接近开关的输出接点处于断开的 状态，在这种状态下分别将ZS-32

21、01、ZS-3202、ZS-3203、 ZS-3204回路投用。如果2#氧压机任何一个气缸的活塞杆 下移幅度大于等于1mm，接近开关距活塞杆的距离就会小 于等于5mm，其输出接点闭合，从而使报警器发出报警信 号。 案例三：空分装置2#氧压机活塞杆下移报警分析 2、接近开关的安装 案例三：空分装置2#氧压机活塞杆下移报警分析 2、测试情况 一个开关（断），U1220V 二个开关（断），U1190V 三个开关（断），U1180V 四个开关（断），U1160V U1 案例三：空分装置2#氧压机活塞杆下移报警分析 2、误报警原因 n 当接近开关距金属物的距离小于等于5mm时，其输出 电阻很小，与继电器

22、线圈电阻相比完全可以忽略。 n当接近开头距金属物的距离大于5mm时，接近开关的 输出电阻很大，继电器线圈的电阻与其相比完全可以忽 略。 n当回路中的四个接近开关信号均处于断开状态时，接近 开关的输出的两端的电压只有160伏，而继电器线圈两端 的电压却达到了60伏，这时继电器处于一种不稳定的工 作状态，所以报警器就会时常发出报警信号。 v 接近开关的输出实际是一个电阻信号。 一苯酚装置PV1A故障分析 案例四 v 一苯酚装置是以苯和丙烯为原料，以FX01（分子筛催 化剂）为催化剂，通过烃化反应生产异丙苯，用空气将异 丙苯氧化为过氧化氢异丙苯，再用硫酸做催化剂将过氧化 氢异丙苯分解生产苯酚和丙酮的

23、装置。 v 该装置引进日本三井石油化学工业株式会社的异丙苯法生 产苯酚、丙酮专利技术，1998年采用自行开发的FX01催 化剂代替原AlCL3生产异丙苯工艺。设计规模8万吨/年（ 苯酚5万吨/年，丙酮3万吨/年） 案例四：一苯酚PV1A故障案例分析 一装置简介 v PC-1A压缩机用来制造满足一苯酚氧化塔需要的无油空气 ，采用美国英格索兰公司C3000MX3离心压缩机，能力为 18000Nm3/hr。 v PV1A为PC1A空压机旁通阀。 案例四：一苯酚PV1A故障案例分析 2009年8月23日23点，一苯酚装置在完成装置检 修开车过程中，发现PC-1A压缩机旁通阀PV1A内 漏。2009年8

24、月24日11：50工艺停PC1A压缩机，仪 表人员对PV1A旁通阀下线检查，发现蝶板反向， 将旁通阀阀体与执行机构进行解体，蝶板掉向后 回装、调试正常。13：54压缩机开车正常。 案例四：一苯酚PV1A故障案例分析 二故障过程 u 8月10日，PV1A具备下线条件，下线检修。 u8月17日，PV1A检修完毕，返回现场。检查校验记录， 维修厂家对此阀进行了解体，对旁通阀填料、密封面 、密封圈等进行了检查和调试。打压测试结果表明， 在全关状态下该阀泄漏量为5.2mL/min，小于允许泄漏 量6.7mL/min，符合上线要求。 u8月17日9时，PV1A回装。回装中阀体与执行机构分开 u8月17日1

25、0时，维修单位开始阀门调试，12时调试完毕 u8月19日，一苯酚装置PC1A压缩机试车，因未实际带载 ，未发现PV1A内漏问题。 u8月22日，一苯酚装置开车，PC1A加载中发现PV1A旁 通阀内漏，并于8月24日11：00停机下线检查处理。 案例四、一苯酚PV1A故障分析 三PV1A检修过程 蝶板反向导致PV1A内漏 阀体无 定位销 子 阀体上有 流向指示 ，但没有 正反指示 标示 案例四、一苯酚PV1A故障分析 四故障原因 uPV1A在厂家检修、测试合格后返回现场，在回装时阀 体与执行机构分开，由于没有限位销及阀位指示牌， 在阀门调试时科萨维修人员误将该阀开过限的位置（ 阀板在关闭状态的映

26、射位置）确定为关的状态，同时 没有与仪表人员沟通，即按照顺时针关进行阀门调试 （KOSO蝶阀均为顺时针关），而该阀实际上顺时针为 开，由此导致蝶板反向。 u配合调试的仪表人员对PC-1A压缩机旁通阀认知不够， 没有及时发现厂家调试过程中产生的问题。 u调节阀回装时没有仪表人员在场，监护不到位。 案例四、一苯酚PV1A故障分析 五原因分析 v 案例五：动力2804泵跳机原因分析 v 案例六：裂解GB1201压缩机停机故障分析 v 案例七：裂解PLC02故障分析 v 案例八：无锡压缩机联锁逻辑缺陷分析及处理 控制系统故障案例分析 动力2804泵跳机原因分析 案例五 案例五：动力2804泵跳机原因分

27、析 燕化公司化工一厂动力装置GA2804泵是66万吨/年乙烯 改扩建的配套设备，主要为动力车间高压炉和裂解老区锅 炉供应高压给水，对乙烯装置的安全稳定运行起着关键性 的作用。 一设备简介 GA2804泵是由汽轮机驱动的给水泵，水泵将除氧器来的 二级水（0.3MPa）升压到14.68 MPa后，分别送至高压炉及 裂解装置 。 该泵于2000年投入运行，从2005年开始该系统不定期发生 联锁信号为汽轮机前后轴承油压低低（PIA-156/PIA-157） 的停机事故，从2005年10月到2006年12月期间汽轮机前后轴 承油压低报警共发生51次，前后轴承油压低低导致联锁停 车7次。各专业根据故障现象

28、实施多项检修方案，但因控制 系统设计复杂，故障记录不全面，分析故障原因困难，该 故障原因很长时间没有彻底解决，致使相同原因停机事故 仍然频繁发生。 案例五：动力2804泵跳机原因分析 二故障现象 案例五：动力2804泵跳机原因分析 跳机趋势 超速释放阀 油动机 VOITH控制阀 主汽门 External Setpoin TIA141.2TIA141.1 排 汽 EZ74 水泵 齿 轮 箱 主油箱 主蒸汽 GC112 SIAC144 GE112 SE144.1 SE144 M SI144 主 油 泵 辅 油 泵 PIA156PIA157PIA160PIA158 PS121 PIA153TI153

29、 GS146 GS146.1 GS173 LS150.1 TIA111.2 TIA111.1 TIA141.4TIA141.3 PS160 TC149 油加热器 调速阀 分油器 汽轮机 控制系统介绍 n 西门子PLC（S7300） n 操作员面板OP17 n 多路调制器MAW1-16 n 调速器Peak150 OP17 CPU 314 SM 331 SM 321 SM 322 SM 322 SM 321 SM 321 多路调制器Peak150 MPI 三 案例五：动力2804泵跳机原因分析 检查内容 n 先后将汽轮机前后轴承油压变送器和多路调制器更换 n 检查仪表回路接线、更换信号电缆 n 检

30、查仪表测压管路，未发现问题 n 检查导压管内润滑油，未发现异常 n 对PLC程序进行检查，未发现问题 四 案例五：动力2804泵跳机原因分析 v 针对油压瞬间波动未找到原因的情况，在保证机组在真正 油压低时不损坏设备的前提下，为了避免GA2804泵因干 扰信号停车，确保装置平稳运行，2006年12月对通过多路 调制器采集的12个温度和压力信号增加1秒延时，以消除1 秒内信号波动造成GA2804泵停车，但延时增加后原故障 仍继续发生。 案例五：动力2804泵跳机原因分析 原因分析五 1、PIA156/157报警分析 案例五：动力2804泵跳机原因分析 多路调制器存在工作不稳定多路调制器应用的前提

31、是 用于变送时间要求不很迫切的模拟值。由于其信号采集更 新速度很慢将其采集到的信号作为联锁信号是不明智的， 而PLC控制系统无法克服从多路调制器采集的假信号对系统 的影响 2、延时1秒仍报警分析 案例五：动力2804泵跳机原因分析 通过对PLC程序后分析发现，系统加延时不起作用的主要原 因是PLC对多路调制器每隔200毫秒（或300毫秒）发出采集信 号，该采集信号为二进制数0000至1111共16个信号周期变化， 分别与调制器的16个输入通道相对应。一个采集周期为3.4秒 （或3.5秒），在此期间内将调制器的16个输入通道的值都采 集道PLC当中去。可见任何采集到PLC的温度和压力信号要经 过

32、3.2（或3.3秒）秒后才能更新，如果采集到一个瞬间干扰信 号后，该信号也会在PLC中保持3.2 （或3.3秒）秒，故对经过 调制解调器的12个温度和压力信号增加1秒延时，并不能消除 假信号对系统的影响。若要加延时则延时时间必须大于3.3秒 ，但当系统发生真的联锁停车时，过长的延时会对GA2804泵 系统造成损害。 根据GA2804泵控制系统的现状，取消多路调制器，增加 一块8通道SM331模拟量输入卡，一块PT100模拟量输入模块 ，将CPU314更换为有两个通讯接口的CPU 315-2DP，利用现 有系统把5个压力和7个温度信号直接引到PLC内，不再经过 多路调制器的转换。 OP17 CP

33、U 315 2DP SM 331 SM 321 SM 322 SM 322 SM 321 SM 321 Peak150 MPI SM 331 OPS 监控站 PROFIBUS 案例五：动力2804泵跳机原因分析 改造方案及效果六 v 改造效果 案例五：动力2804泵跳机原因分析 2008年4月23日GA2804泵控制系统改造完毕投运至今， 系统运行良好、工作正常，没有再发生汽轮机前后轴承油压 低报警及低低联锁。从改造后系统运行情况来分析，可以排 除工艺原因，原系统联锁停车的原因是多路调制器采集信号 不稳定造成的，并且由于原系统多路调制器的采集方法缺陷 导致对程序加延时也不能克服信号瞬间干扰，通

34、过此次改造 已将这些故障都已消除。 裂解GB1201停机原因分析 案例六 v GB1201为裂解新区乙烯压缩机 ，采用三菱公司生产的汽 轮机驱动离心式裂解气压缩机，分为低压缸、中压缸和高 压缸三个压缩缸。 v 1994年45万吨/年改扩建时投用。 案例六：GB1201停机原因分析 设备简介 一 v 2010年7月5日9:32:52 新区裂解炉BA1104因高压蒸汽温度高 （TAK-110427）联锁停炉。 v 9:33:33 新区裂解气压缩机GB-1201因一段排出温度过高（ TAK-1206A/B）联锁停车（压缩机排出温度高联锁均为双 支热偶，两只热偶同时温度高导致联锁动作，单只温度高 显示

35、为报警）。同时，五段排出温度过高（TAK-1210A） 、二段排出温度过高（TAK-1207A）、三段排出温度过高 （TAK-1208A）也先后报警。 案例六：GB1201停机原因分析 停机过程二 v 设备方面 u停车前压缩机的轴振动、轴位移、瓦温、振动频谱、 轴心轨迹等各项参数均平稳正常，无任何波动，停车 前未发现设备异常，停车过程中未出现设备损伤。 案例六：GB1201停机原因分析 原因分析三 案例六：GB1201停机原因分析 v 工艺方面 uBA-1104裂解炉停车前，裂解炉运行平稳，超高压蒸汽 温度为491（联锁值为520），无异常波动 。 uB1201压缩机联锁停车前，裂解装置生产负

36、荷无变化波 动，压缩机三段出口和五段出口流量无变化波动，透 平超高压蒸汽进汽量无波动，压缩系统各段间罐液面 平稳无异常波动，段间罐压力和温度正常，润滑油系 统、密封系统运行正常。 u压缩机段间排出温度过高联锁TAK1206/07/08/09/10联 锁值均为120。联锁发生时，各段排出温度均低于联 锁值，分别为93.6/89.0/90.4/90.9/83.8 （9：33：24数 采数据），且平稳无异常变化趋势。 案例六：GB1201停机原因分析 案例六：GB1201停机原因分析 案例六：GB1201停机原因分析 v 仪表方面 新区裂解炉高压蒸汽出口温度联锁（TAK110427A/B）及 GB1

37、201段间罐温度联锁（TAK1206A/B、TAK1207A/B、 TAK1208A/B、TAK1209A/B 、TAK1210A/B）均采用双 支热偶二取二联锁方式。根据SOE报警记录，确认为高压 蒸汽温度超高（TAK110427A/B）联锁动作导致BA-1104炉 停车；一段排出温度过高（TAK-1206A/B）联锁动作导致 GB1201压缩机联锁停车，TAK1207A、TAK1208A、 TAK1210A等3个温度回路也同时出现报警。根据联锁记录 ，仪表人员对相关回路所有环节的仪表设备进行了检查， 检查情况如下： 案例六：GB1201停机原因分析 u检查现场热电偶：热偶接线牢固、无松动现

38、象；联锁热偶 输出值与控制热偶输出值一致。 u检查现场接线箱：TAK110427A/B所在接线箱TJB1401， TAK1207A/B、TAK1209A/B 、TAK1210A/B所在接线箱 TJB2208及TAK1206A/B 、TAK1208A/B所在接线箱 TJB2209，各接线箱密封完好，无潮湿现象，各端子接线 牢固，无松动现象。 u检查信号电缆：TAK110427A/B与段间罐温度信号现场至 机柜间电缆走向不同，用摇表检测回路电缆对地及线间绝 缘情况，检测结果正常。 u检查中间端子柜：端子柜接线端子紧固，无松动现象。 案例六：GB1201停机原因分析 u检查报警设定器：报警设定器供电

39、正常，各供电开关及保 险正常；校验报警设定器，校验结果正常。 u检查联锁继电器：校验相关继电器供电正常，各供电开关 及保险正常；试验继电器动作情况，试验结果正常。 u检查ESD系统及卡件：出现问题的7个仪表回路分别位于 两块不同的ESD卡件，检查TAK110427A/B所在卡件 R02S08及 TAK1206A/B 、TAK1207A/B、TAK1208A/B、 TAK1209A/B 、TAK1210A/B所在卡件R01S10，卡件状态 指示正常；检查系统诊断记录，无异常报警。 案例六：GB1201停机原因分析 案例六：GB1201停机原因分析 综上所述，我们认为BA1104高压蒸汽温度高（T

40、AK- 110427）联锁停炉以及GB-1201一段排出温度过高（ TAK-1206A/B）联锁停车，是因为多点温度测点回路 受到强信号的干扰，在短时间内（TAK-110427为162 毫秒，TAK-1206为165毫秒）动作所致。 v 为避免停车事故的再次发生，经工艺、设备、仪表等专业 人员充分讨论认为，此次误动的各点温度联锁，其中高压 蒸汽温度联锁是为保护管线防止超温而设置的，机组各段 出口的温度联锁是为防止温度过高造成机组各部间隙值变 化造成动静部位摩擦而设置的，经计算决定并落实了以下 预防措施： 案例六：GB1201停机原因分析 采取措施 四 u更换了TAK1206A/B两台温度报警设

41、定器； u对GB1201各段出口排出温度TAK1206A/B、 TAK1207A/B、TAK1208A/B、TAK1209A/B、 TAK1210A/B等联锁增加3秒延时； u对BA1101/1102/1103/1104等4台裂解炉高压蒸汽温度联 锁增加2秒延时； u严格禁止在机房周围使用对讲机、手机等通讯设备和 有可能产生强电磁干扰的电气设备。将机房所在的楼 层全部划为电子设备禁止使用区域，并设警示标志。 案例六：GB1201停机原因分析 裂解装置PLC02故障分析 案例七 案例七：裂解装置PLC02故障分析 一故障现象 2004年6月29日8：15分乙烯装置碳二加氢系统突然停车 。碳二加氢

42、联锁系统采用MOORE公司的QUADLOG系统， 2001的上线使用。在检查PLC02机柜时发现两块相互冗余 的CCM+/4M模板OK灯变红闪烁，发出报警。第一块 CCM+/4M模板在控制状态，ACTIVE灯显示正常（绿色）， 第二块模板处在冗余状态。CDM模板（R3S3、R3S4、 R3S5）状态正常，其余CDM模板（R3S6、R3S7、R3S8、 R3S9、R3S10、R4S1、R4S2、R4S3、R4S4、R4S5、 R4S6）的OK灯均变红闪烁发出报警，I/O输出指示灯状态 异常。 案例七：裂解装置PLC02故障分析 CCM+(控制 器卡） CDM+(I/O卡 ） v 确认PLC02输

43、出点状态，发现输出点全部失电。 v 复位冗余控制模板，复位后故障依然存在。 v 更换R4S6、R3S6 CDM卡件，复位I/O模板无效 v 分析故障现象发现： R3S3、R3S4、R3S5状态正常，其余CDM模板报 警。 v 进一步检查IO BUS CONTINUE模块，更换IO BUS CONTINUE模块 后，手动复位I/O模块后系统正常。 v 做CCM卡冗余切换测试，反复测试系统均切换正常，系统投用。 案例七：裂解装置PLC02故障分析 二检查和处理 三故障分析 案例七：裂解装置PLC02故障分析 根据对故障代码的分析和现场检查，系统故障原因 是：R04S06模块后的输入输出总线IOBU

44、S电阻发生 接触不良，在冗余的输入输出总线IOBUS产生干扰信 号，从而使R04S06模块的输入输出通道的信号数量 与控制器中该模块应该有的通道数量不一致。这样 R04S06模块产生4级报警，引起4级错误，导致控制 模块R03S01停车，并引起其他故障报警 案例七：裂解装置PLC02故障分析 I/O BUS CONTIUNE/TERMINATE （总线连接/总线终端） v 这种故障发生的几率是很低的，因为一方面接触不良是一 个很复杂的问题，由接触不良而导致故障需要震动等外界 条件的参与，同时满足这些外界条件的几率很低；另一方 面引起的干扰信号在使冗余的IOBUS上同时发生错误的几 率很低。 v

45、 在系统文档中明确指出：IOBUS电阻必须牢固地安装在从 W1到W11的位置上，否则会引起IOBUS的开路。 案例七：裂解装置PLC02故障分析 无锡压缩机联锁逻辑缺陷分析及处理 案例八 工艺及设备简介 案例八：无锡压缩机联锁逻辑缺陷分析及处理 一 二高压装置是燕山第二轮乙烯改扩建工程配套建设的一 套聚乙烯装置，采用美国Exxon公司的管式法工艺技术， 2001年12月建成投产，设计能力20万吨/年，是当时国内单 线生产能力最大的聚乙烯装置。 案例八：无锡压缩机联锁逻辑缺陷分析及处理 装置按工艺流程可分为压缩单元、聚合单元、高/低压循 环单元、造粒单元、风送单元和公用工程单元几部分组成。 其中

46、风送单元采用密相输送，由德国ZEPPELIN公司成套提供 。风送单元又可分为三个子系统，系统1将聚乙烯颗粒由造粒 系统送至掺混料仓，系统2为掺混料仓自掺混，系统3将经过 掺混和净化后的聚乙烯颗粒送至存储料仓进行包装。整个风 送系统所需的输送风、净化风都由无锡压缩机有限公司生产 的压缩机提供。 6台无锡压缩机有限公司生产的双螺杆压缩机，位号为BR -1701A/B、BR-1800A/B/C、BR-1802。压缩机主电机供电为 6KVAC，润滑油泵供电为220VAC。现场有就地控制盘/报警 灯屏，采用 S7-200系列PLC控制，可以通过上位机/现场就地 盘就行启停操作。 案例八：无锡压缩机联锁逻

47、辑缺陷分析及处理 案例八：无锡压缩机联锁逻辑缺陷分析及处理 2005年5月19日凌晨3:00左右，因电网波动，造成二高 压装置停车。二高压工艺人员到现场检查，发现BR1701 A/BR1800C压缩机润滑油泵已停止,但主电机仍然在运行， 造成BR1701A/ BR1800C齿轮箱烧毁。 缺陷分析一二 由于此次电网波动仅造成380V供电瞬时失电 ，6KV供电没受影响，因此电网波动导致润滑油 泵停止。查看联锁逻辑图，油泵运行信号作为联 锁停机的条件之一，同时，润滑油压力低和润滑 油温度高都作为联锁停主电机的条件。因此，在 油泵停止之后，主电机应该联锁停机。 案例八：无锡压缩机联锁逻辑缺陷分析及处理

48、 5月20日，仪表、电气、工艺联合对BR1800B（当时 BR1800C已坏，正在维修当中，BR1800B和BR1800C的逻辑 相同）进行联锁试验。联锁试验的重点就是当润滑油泵突 然断电的时候，压缩机主机的联锁动作情况。为了保护压 缩机，由电气将主电机打到试验位进行试验。正常启动压 缩机，在油泵和主电机运行之后，电气将油泵断电，察看 PLC及联锁输出。 案例 八：无锡压缩机联锁逻辑缺陷分析及处理 联锁试验结果表明，当油泵断电后， 油泵停止和油压 低报警信号都已进入PLC，但主机停止信号没有从PLC送 出，同时，电气检查确认主机依然处于运行状态。为了更 好的确认这种情况，反复进行几次试验，试验

49、结果都一致 。由此初步判断PLC内部程序存在问题，导致联锁拒动。 案例八：无锡压缩机联锁逻辑缺陷分析及处理 如梯形图1所示，M0.0为主电机和油泵运行状态的中 间节点，用于表示压缩机运行状态，只有当主电机和油泵 都运行时，节点闭合，压缩机运行。 案例八：无锡压缩机联锁逻辑缺陷分析及处理 v原因分析 梯形图一 案例八：无锡压缩机联锁逻辑缺陷分析及处理 梯形图二 案例八：无锡压缩机联锁逻辑缺陷分析及处理 梯形图三 修改后的梯形图1 案例八：无锡压缩机联锁逻辑缺陷分析及处理 v采取措施 但是经过修改后的联锁逻辑还存在另一个问题：如果发 生油泵停但主机运行的情况时，从梯形图2可以得知，报警需 要经过3s延时后联锁停主机信号才发出，也就意味着主机至少 在无润滑油的情况下运行3秒钟，考虑到机组安全，这种方法 不可行。如果报警不经过延时直接联锁，则可能会发生误报 警导致联锁停车。因此，需考虑其它方案。 案例八：无锡压缩机联锁逻辑缺陷分析及处理 针对修改联锁逻辑中存在的问题，我们提出了另一种 方案，通过硬接线方式进行联锁修改。具体方法就是引出 一路油泵运行状态的干节点信号，串入PLC输出停主机的 回路中。当油泵停止时，干节点断开，直接停主电机。 按照上述硬接线方式对BR-1