煤柴油加氢裂化装置循环氢压缩机控制功能完善

赵 宽

（中海油惠州石化有限公司，广东 惠州 516086）

0 引言

该机组控制系统采用的是TRICON控制器[1]。TRICON是一种三重化冗余容错控制器，采用三取二表决方式工作。下位机软件为TriStation 1131编程软件，采用功能块的编写方式实现机组的各项控制联锁和报警功能。人机界面采用INTOUCH软件实现人机交流。轴系仪表进入本特利3500监控系统进行信号处理，并将处理后的实时数据和报警联锁信息通过硬接线和通信的方式传输到TRICON控制器。本特利3500振动、位移监测系统，能够实现透平压缩机组振动、位移信号实时连续监测，并可以设置相应的参数超限报警联锁值[2]。3500系统通过接口和工厂DCS相连，增加了控制系统的集成度[3]。最终在TRICON控制器内实现多种控制联锁和报警功能。本次通过离线模拟仿真的方式发现和修改和完善机组程序，解决机组在运行过程中出现的各种控制功能不完善的问题，重点介绍凝结水泵启停联锁功能完善和解决32台轴系仪表不报警的问题。

1 凝结水泵启停联锁功能完善

1.1 凝结水泵启停联锁功能

该机组是由离心式压缩机、凝汽式的汽轮机、润滑油系统、干气密封系统、抽真空系统等组成。本文重点介绍抽真空系统，该系统的作用是在透明出口侧建立真空，并回收透明凝结水。抽真空系统由冷凝器、凝结水泵、中间冷却器等组成，控制方式包括复水器热水井液位控制阀、复水器液位高低报警等。其中，泵出口调节阀LV63401为气开阀，返回线阀门LV63402为气关阀。热水井液位共有3块液位控制表，分别为107-LT-63401，107-LT-63402，107-LT-63403并分别设有高低液位报警。高报警（70%）会让凝结水泵自动启动，低报警（40%）会停泵。原控制方案为一取一联锁启停泵，如果液位测量仪表发生故障，将会导致热水井液位控制失灵，造成停机事故，故急切需要对该联锁逻辑进行改造。

1.2 联锁逻辑修改的主要工序

现场交底→作业条件达标、允许作业→程序备份→使用TriStation 1131程序修改凝结水液位高高及低低联锁逻辑→下载至控制器（下载修改部分）→测试→程序备份→清场恢复。

1.3 修改联锁逻辑前安全确认

1）确认压缩机完全停运，CCS系统不再起任何控制作用，不会联动装置联锁，压缩机各执行机构处于安全位置。

2）软件备份

备份TriStation 1131控制器的配置组态数据、控制组态文件、SOE配置文件。

备份SOE系统的记录数据，在备份媒介上做好标记。

备份文件名称、备份日期、备份人。

图1 循环氢压缩机气路图Fig.1 Gas circuit diagram of circulating hydrogen compressor

1.4 程序修改

1）107 单元K102凝结水泵（107-LT-63401/LT-63402/LT-63403）液位高高及低低自启动联锁逻辑由一取一表决方式修改为更为安全的三取二表决方式。如图2所示，该控制程序是在TRICON1131下位机软件中实现，通过功能块的编程方式实现程序控制功能。m107_LIA63401H，m107_LIA63402H，m107_LIA63403H 为正逻辑，为1时，代表液位高报警。m107_LIA63401HOK为1时，启动辅助水泵m107_LIC63401L，m107_LIC63402L，m107_LIC63403L为正逻辑，为1时，代表液位低报警。m107_LIC63401LOK为1时，停止辅助水泵。通过TriStation 1131软件功能块编程的方式，利用3个与门逻辑和1个或门逻辑组成三取二联锁逻辑。逻辑组态如图2。

图2 修改后的三取二联锁逻辑Fig.2 Modified three take two interlocking logic

图3 修改后的程序局部下装Fig.3 Partial download of the modified program

图4 PACK32功能模块输入输出Fig.4 PACK32 Function module input and output

2）连接控制器，只下装修改部分。点击DOWNLOAD CHANGE按钮。

3）更新更改后的在用程序

通过现场给信号，测试联锁逻辑。三取二联锁需要现场3组仪表数据，全部确认正常后配置SOE文件，用程序文件中生成的新SOE文件复制粘贴到SOE软件安装目录的SoeConfig内，否则会导致数据无法正常通讯到Intouch画面。如果不进行此项操作，会导致SOE（事件记录系统）无法工作。SOE是Sequence Of Event的简称，用于对事件的收集和管理[1]。

4）强制恢复和程序备份：确认三取二联锁逻辑功能实现后，对相应的强制点进行恢复，恢复到初始值。更新更改后的在用程序，同时备份至电脑及光盘。

1.5 改造后效果

三取二联锁是安全性要求很高的联锁逻辑，能使整个系统的容错能力大幅度提升，现场仪表只有两台同时发生故障时，才会触发联锁。目前采用预防性维护的方式，当发现一台液位仪表显示出现故障时，及时切除联锁，进行液位仪表维护，确保整个三取二联锁回路始终处于正常运行状态。凝结水泵启停逻辑改成三取二联锁逻辑后，未再发生因仪表故障假指示而导致的误停车事件，减少了不必要的损失，机组运行的稳定性和安全性得到了显著的提升，此次改造达到预期目的。

2 解决32台轴系仪表超量程不产生报警的重大问题

轴系仪表直接测量轴承的温度、轴位移、轴振动，是机组控制系统中的重要仪表。离心机的绝大多数故障都是通过轴系仪表所测量的数据体现出来的。本机所有的轴系仪表数据均参与了机组停机联锁，是保护机组安全平稳运行的最后一道防线。若这些关键数据无法发挥报警作用，则会增加技术人员判断机组问题的难度，错过最佳的干预时机，甚至会造成机组损坏的重大设备事故。

在离线模拟仿真过程中，发现有32台仪表出现超量程时不会报警。该32台仪表均为压缩机汽轮的轴系仪表，对机组的运行参数监控至关重要，故急切需要对该错误进行纠正。

2.1 原因排查

通过模拟仿真分析，确定这32台仪表的超量程报警共用一个PACK32功能块。该模块主要作用是将32个BOOL数据转化成一个DWORD数据，该模块一共可以接收32个BOOL量数据，输出一个DWORD数据。该数据通过XHQ_MIN_MAX_ALM1管脚输出到下一个功能块NEW_ALM的输入管脚完成声光报警功能。

如图5红线所示，PACK32的输出管脚和NEW_ALM的输入管脚名称命名不一致，NEW_ALM的输入管脚变量名称前缀少了XHQ，导致32台仪表发生报警时，PACK32功能模块的报警数据无法输入到NEW_ALM模块进行声光报警。模拟仿真至此，已经找到32台轴系仪表超量程不报警的原因。

图5 修改变量名称-程序说明Fig.5 Modify variable name - program description

2.2 解决方案

1）通过程序查找手段，确定这两个变量没有被其它程序引用。这一步非常的关键，通过内部find all功能进行搜索查找，需要分别输入两个变量的名称，进行逐一地查找，对于搜索到的变量进行仔细的分析。如果这两个变量有被其它程序所引用，则需要对引用程序进行相应的修改，否则盲目地修改此变量名称，虽然会解决32台轴系仪表超量程不报警的问题，但是会带来新的其它更为严重的程序问题。综上所述通过程序查找手段，确定这两个变量没有被其它程序引用是所有步骤的关键。经查，这两个变量没有被其它程序引用，可以进行下一步操作。

2）备份在用程序。在作业之前要通过媒介备份在用程序，以防止新修改的问题因为种种问题无法下装，或者下装后程序无法运行。在所有关于程序修改、编写等作业之前都要例行对所运行的最新程序进行备份，确保作业万无一失。

3）确定机组出于停止状态。确认压缩机完全停运、CCS系统不再起任何控制作用，不会联动装置联锁，压缩机各执行机构处于安全位置。程序修改和测试的过程中，会强制一些信号，可能会触发机组联锁，所以要确保机组出于安全停运状态时才能进行相应的程序修改工作。

4）修改程序。将NEW_ALM模块的MIN_MAX_ALM1的管脚变量名称修改为XHQ_MIN_MAX_ALM1，并确认两个功能块PACK32和NEW_ALM的相应管脚的地址一致，确保可以通讯。

5）连接控制器，DOWNLOAD CHANGE。进行程序的局部下装，即只把修改部分进行下装，确保其它部分的在用程序不受影响。

6）下装后在用程序文件中生成的新SOE文件复制粘贴到SOE软件安装目录的SoeConfig内，否则会导致数据无法正常通讯到Intouch画面。如果不进行此项操作，会导致SOE（事件记录系统）无法工作，即无法记录整个控制系统所发生的所有事件，比如报警信息、联锁信息等。这些事件对机组的停机故障分析具有非常关键的作用，据统计约有一半的停机事件是通过分析SOE确认最终的停机原因的。

7）连接控制器，在程序中依次强制超限未报警的32台仪表，确认两个功能块PACK32和NEW_ALM的输入输出状态是否正确，并观察INTOUCH上位机软件中是否出现该表的超量程报警信息。逐个进行强制、确认，直到32台轴系仪表的超量程报警信息均在INTOUCH上位机画面中进行正确显示，并产生声光报警。

8）强制恢复，确认32台轴系仪表的超量程报警问题解决后，对相应的强制点进行恢复，恢复成当前值。并在TriStation 1131软件中确认整个程序中没有强制点信息统计。

9）更新更改后的在用程序，同时备份至电脑及光盘。

2.3 实施效果

通过仔细研究运行程序，发现了32台轴系仪表超量程报警功能不完善的问题，通过层层分析功能块程序，最终找到了问题的根源，并采用离线修改程序，局部下装的方式，彻底解决了该重大问题。此次程序完善，实现了32台轴系仪表超量程报警功能。系统以灯光或音响的形式发出警报，提醒操作人员注意，提高了机组监控功能[1]。此次完善报警功能后，大大提高了机组监控系统的监控能力，并在现场轴系仪表出现超量程时，及时进行报警，提醒操作人员进行人为干预，大大提高了机组运行的安全性和平稳性。此次程序修改，达到了预期目的。

3 结束语

此次通过离线模拟仿真的技术手段，发现了多处机组运行程序，离线修改了机组监控程序并进行了部分程序下装，完善了机组运行程序，解决了困扰多年的机组监控功能不完善的问题。此次改造达到了预期的目的，离线仿真的工作方法为以后的机组监控系统的控制功能的优化提供了新的工作方法。