摘要:介绍DCS上空压机排气压力显示异常的故障现象及排查过程,通过更换模块柜模块和切换主控单元彻底解决了问题。
关键词:空压机排气压力;压力变送器;模块;主控单元
前言
河南豫光金铅股份有限公司制氧厂KDON(Ar)--10000/3600/320型空分设备(简称10000空分)配套4TYD112型空压机,采用同步电机驱动。空压机为四级压缩,三级冷却形式。正常操作采用进口导叶和防喘振阀调节空压机排气压力。防喘振阀为气闭阀,设定压力在0.500MPa自动跟踪空压机排气压力。排气压力正常值设定为0.48MPa,当排气压力>0.55MPa连锁打开放空阀,>0.58MPa连锁停机。
1 故障现象
2021年2月20日中午13:26,DCS控制画面上显示10000空分空压机排气压力由0.480MPa开始降低,逐渐开大进口导叶,排气压力出现几次短暂上升又快速下降到0MPa(防喘振阀跟踪排气压力快速开大又关小),此时DCS画面显示空冷塔出口压力0.471MPa、纯化器出口压力0.462MPa,下塔压力0.451MPa,加工空气量53530m³/h,膨胀机转速23134r/min,上塔压力29.4KPa,主塔和氩塔工况稳定。就地仪表柜上空压机排气压力显示0.49MPa(正常时现场比DCS上压力显示偏高)。就地检查空压机运转状态,声音正常、轴振和轴温平稳、没有喘振和漏气等异常现象。检查空压机导叶、放空阀和防喘振阀开度就地与DCS显示均一致。仪表人员就地检测空压机排气压力测点。
2分析排查过程
2.1空压机排气压力变送器引压管堵塞造成的空压机排气压力显示异常。
检查空压机排气压力变送器电压20VDC、电流11.8mA,断开压力变送器引压管吹除压力变送器,对引压管路进行吹扫疏通后恢复引压管和压力变送器,DCS电脑上空压机压力仍然显示0.17--0.20MPa(正常值0.48MPa),拿一个压力表接到该变送器铜管上引压管,压力显示0.48 MPa,说明该压力测量管畅通无问题。
2.2压力变送器故障引起的空压机排气压力显示异常,在线更换压力变送器。
分析在更换压力变送器时存在的风险:在压力变送器通电瞬间可能输出20mA触发超限联锁空压机防喘振阀放空动作,采用盲板封堵空压机放空阀,以防止空压机出现瞬间失压连锁停机。在线更换压力变送器后,DCS上压力显示-0.009U(断线状态),现场用万用表检测压力变送器电压20VDC、电流11.5mA(正常),此时DCS上排气压力显示为0MPa,可以排除压力变送器故障引起的空压机排气压力异常。
2.3DCS模块问题引起的空压机排气压力显示异常。
检查模块柜发现该模块属于冗余模块,有11#和10#两个模块通道。仪表人员计划断开模块上该排气压力变送器线进行测量,DCS系统显示11#模块柜1#、2#冗余模块多个(3-5)通道数据同时信号丢失。空压机油压在17:36分突降至0后消失,17:43分突然出现10多秒后又消失,至17:44分后自动恢复,压力显示0.125MPa,DCS上报警空压机因油压低连锁停机。此时现场1#主油泵运行正常,DCS上2#辅助油泵因为油压低已经连锁启动,两台油泵同时运行,泵后油压很高,DCS上油压快速下降,空压机带负荷停车。空分系统启动紧急停车预案。
空分停机后,仪表人员更换空压机排气压力模块(FM148R)。检定拆下的空压机排气压力变送器无故障。更换模块柜11#站1#模块,考虑主控单元可能存在故障,将使用的模块单元切换到备用主控单元。空压机再次开机后,排气压力和油压显示正常,空压机运行声音平稳、轴振和轴温显示正常。
3经验总结
空压机压力异常波动的原因,可能是现场空压机排气压力通过模块柜传送给DCS控制系统过程出现问题,导致部分数据通讯中断。
(1)10000空分模块1#、2#空压机排气压力、油压通道故障,空压机油压输入压力数据波动,造成系统超出设定值跳闸保护,连锁停空压机。
(2)冗余模块没有通道冗余功能,2月21日仪表人员再次对DCS系统对冗余功能模块运行时做模拟故障试验,验证冗余模块没有通道冗余功能。在模块柜11#站1、2#FM148R模块的通道出现故障时,冗余通道并没有起到作用。
(3)10000空分于2010年投入使用,已经运行十年以上,系统稳定性降低;冗余模块和底座老化,出故障导致排气压力和油压通道异常,导致数据突变空压机停车。也可能是空压机排气压力、油压通道故障,空压机油压输入压力数据波动,造成系统超出设定值跳闸保护。
(4)系统停机后,仪表人员更换11#站1#模块,并切换主控单元(11号站主控由B切换到A)后,丢失数据全部恢复,测试排气压力和油压信号正常,系统数据恢复正常。综合检修和故障排除过程,11#站1#模块老化故障后,导致1#模块所带的排气压力、油压数值异常输出,最终导致空压机停机。
(5)空压机停机应急预案不完善,导致空压机带负荷停机,可能会引起空压机机组损坏,虽然开机后空压机运行正常,但是该方法证明不可取,存在隐患。
总之,当空压机出口排气压力出现波动时应该及时分析判断是否为真实值,要慎重分析,扩大思维,考虑在处理过程其他联锁信号可能导致的设备问题,充分排查可能出现的风险,采取相应的应急措施,同时按照规定上报主管部门做好应急防范。
作者:王丽花,女,助理工程师,现为豫光金铅股份有限公司制氧厂运行班长。
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