淺談尿素11#壓縮機的聯(lián)控聯(lián)鎖技術(shù)改造

宋瑞蓮

（陜西陜化煤化工集團有限公司，陜西渭南，714100）

淺談尿素11#壓縮機的聯(lián)控聯(lián)鎖技術(shù)改造

宋瑞蓮

（陜西陜化煤化工集團有限公司，陜西渭南，714100）

氫氮氣壓縮機是生產(chǎn)合成氨的一項關(guān)鍵設(shè)備，其功能是氣體輸送或化學(xué)反應(yīng)時提供動力。本文是以陜化集團老化肥廠區(qū)11#氫氮氣壓縮機的一次事故為例，分析了引發(fā)事故的原因和儀表聯(lián)鎖保護功能，研發(fā)設(shè)計了PLC邏輯關(guān)系，詳細探討了11#壓縮機的聯(lián)鎖改進具體實施過程。結(jié)果證明：技術(shù)改造實現(xiàn)了保護設(shè)備的目的。

PLC掉電；儀表聯(lián)鎖；靜態(tài)測試；動態(tài)測試

引言

2016年1月，操作工發(fā)現(xiàn)11#機曲軸箱冒煙，緊急停車。工藝處理完成后，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場壓縮機控制機柜的觸摸屏黑屏，輔助操作臺上兩臺潤滑油運行的指示燈已滅，通知電儀檢查。經(jīng)電儀檢查恢復(fù)供電后，發(fā)現(xiàn)觸摸屏從15時06分至15時53分之間無任何數(shù)據(jù)記錄，說明PLC在15時06分已經(jīng)斷電。事后經(jīng)聯(lián)鎖試驗及與壓縮機控制柜的廠家確認，PLC在失電情況下輔助回路（油泵、注油泵）跳車，但壓縮機不跳車。

聯(lián)鎖失去作用，而壓縮機主機繼續(xù)在斷潤滑油的情況下連續(xù)運行47分鐘，從而造成主機機身、曲軸、連桿瓦、十字頭等部件不同程度損傷。

1 儀表聯(lián)鎖作用

儀表聯(lián)鎖保護，就是當生產(chǎn)過程中某些工藝變量或設(shè)備運行狀態(tài)發(fā)生異常并接近危險值時，安全聯(lián)鎖保護系統(tǒng)動作，按照預(yù)先設(shè)計好的邏輯關(guān)系啟動備用或自動停車，以實現(xiàn)保護設(shè)備的目的［1，2］。

本次事故發(fā)生，就是儀表聯(lián)鎖功能實效或不到位造成的。

1.1問題客觀發(fā)生原因

一是壓縮機控制的PLC機柜廠家原始程序設(shè)計存在缺陷［3］。在PLC斷電時，所有輔機跳車。最關(guān)鍵的設(shè)備，即給壓縮機供油回路的潤滑油泵跳車，L12掉線（如圖1所示）；24V5無24V輸出，那么KA4或KA5無法帶電，因其常開接點不閉合，接觸器KM4或KM5無法吸油（如圖2所示），故油泵的主回路失電跳車（如圖3所示）［4］。

油壓低到甚至嚴重缺油的情況，壓縮機還連續(xù)運行，而不跳車，從而造成事故發(fā)生。

二是現(xiàn)場設(shè)備振動大，從而PLC的進線柜電源松動，從而PLC失去電壓。

圖1　PLC的供電圖及硬件布置圖

圖2　油泵控制的二次回路

圖3　 兩臺油泵的主回路控制回路

1.2問題主觀發(fā)生原因

① 電儀二車間未抓住壓縮機停車檢修時機，安排緊固端子螺絲；屬于車間管理缺陷。

② 尿素一車間當班操作工巡檢不到位，未及時發(fā)現(xiàn)和處置問題。屬于車間管理缺陷。損壞部位及經(jīng)濟價值：機身、曲軸、十字頭、主瓦等約170萬元。影響尿素產(chǎn)量約19噸，給企業(yè)帶來經(jīng)濟損失。

2 聯(lián)鎖保護功能及技術(shù)要求

2.1聯(lián)鎖保護功能

聯(lián)鎖保護功能是當機組在啟停和運行過程中發(fā)生危機及設(shè)備和人身安全故障時，自動采取保護或聯(lián)鎖措施，防止事故產(chǎn)生和避免事故擴大，從而保證機組的正常啟停和安全運行［5］。它是通過對設(shè)備工作狀態(tài)和機組運行參數(shù)的嚴密監(jiān)視，在發(fā)生異常情況時，及時發(fā)出報警信號，并及時啟動備用設(shè)備。一致達到“應(yīng)該跳車的情況下及時跳車，不該跳車情況下不能跳車”的雙重作用。充分達到既要保護設(shè)備的目的，又要節(jié)約生產(chǎn)費用的要求。11#機就是在潤滑油壓低于0.3 MPa時，備用油泵自動啟動及時補充油壓，從而能及時避免壓縮機因油壓低而誤跳車的事故。

11#壓縮機組聯(lián)鎖匯總：1#主軸承溫度大于65℃，機組2#主軸承溫度大于65℃，機組3#主軸承溫度大于65℃機組，4#主軸承溫度大于65℃機組，5#主軸承溫度大于65℃，機組6#主軸承溫度大于65℃，機組7#主軸承溫度大于65℃，主電機前軸承溫度大于300℃，主電機后軸承溫度大于300℃，這9個溫度任一個溫度大于65℃主電機跳車（如圖4所示）。

圖4　溫度聯(lián)鎖

2.2五級排氣壓力

五級排氣壓力大于25 MPa，潤滑油壓力小于0.2 MPa，冷卻水供水壓力小于0.2 MPa，一級進氣壓力小于6 kPa，四個工藝條件任一個滿足條件聯(lián)鎖動作，主電機跳車（如圖5所示）。

3 壓縮機潤滑油泵控制及聯(lián)鎖回路改造

3.1PLC控制系統(tǒng)改造

圖5　壓力聯(lián)鎖

11#壓縮機原2臺潤滑油泵控制過程為PLC控制，且兩臺泵互為備用，在壓縮機啟動前手動打聯(lián)動情況下，油壓≤0.3 MPa時未運行的油泵啟動，油壓≥0.45 MPa時先啟動的油泵停止，壓縮機停止5分鐘后，運行的油泵自動停止。因考慮到潤滑油壓在工藝聯(lián)鎖的位置至關(guān)重要，工藝提出，為了確保油壓的持續(xù)供應(yīng)。故提出讓1#油泵手動控制，無故障時持續(xù)運行，不受PLC的控制，由人為判斷具體停泵的時間。具體實現(xiàn)過程：拆除PLC硬接線 DI通道輸入“1#油泵手動啟動按鈕I124.5”硬接線，短接停止按鈕輸入I124.6（如圖6所示），短接Y14與56號線即就是1#油泵的DO輸出接點Q124.3（如圖7所示）。原設(shè)計的PLC的原程序無需改動。這樣修改后，1#油泵控制過程為人為“手動”控制；具體操作過程：

① 1#油泵是主油泵，2#油泵是輔助油泵。開壓縮機時先啟動1#油泵，將輔助操作臺的按鈕打到“聯(lián)動”情況下，油壓≤0.3 MPa時2#油泵啟動；油壓≥0.45 MPa時，2#油泵停止。

② 壓縮機停止運行后，1#油泵人為判斷停泵時間。

圖6　PLC的數(shù)字量輸入

圖7　PLC的數(shù)字量輸出

3.2壓縮機電氣回路分析與改造

讀者往往會提出這樣的疑問：油壓低了，壓縮機不就跳車了嗎？這個問題提的好啊！筆者開始也有此疑問，那么我們就來分析電氣原理圖。跳壓縮機的繼電器是KA11（如圖7所示），原設(shè)計是常開接點（如圖8所示），即壓縮機正常運行的情況下，KA11是閑置的，就像人們俗話說的，那就是一個“擺設(shè)”。只有在跳車條件滿足時，Q125.2帶電接點閉合，24V送出后（如圖7所示），KA11才活躍起來，其線圈帶電常開接點閉合，跳車回路接通，壓縮機跳車。但是在L12掉線或接線不牢固的情況下，二次控制回路失電（如圖1所示），壓縮機的跳車繼電器KA11無法帶電，從而其繼電器的接點無法閉合，故壓縮機不跳車。這就暴露出了嚴重的設(shè)計缺陷。為此，必須要進行整改。

其一，修改PLC原跳車回路程序（如圖9所示），使PLC跳車回路輸出線圈在壓縮機正常運行時，PLC程序跳車回路Q125.2輸出線圈常帶電（如圖10所示），電氣回路跳車繼電器KA11線圈常帶電。其二，KA11的的常開接點改為常閉接點（如圖8所示），當有任一跳車條件滿足或PLC失電情況下，PLC跳車回路輸出線圈失電，電氣回路跳車繼電器同時失電，常閉接點保持原狀閉合，故壓縮機主電機跳車。

圖8　壓縮機聯(lián)鎖停車接點

圖9　事故前的跳車邏輯程序

圖10　事故后的跳車邏輯程序

4 聯(lián)鎖回路測試及壓縮機開車

修改完成后，壓縮機控制回路靜態(tài)測試，模擬開車條件。首先PLC帶電，觸幕屏帶電，觀察觸幕屏顯示，所有溫度均正常，沒有任何報警。首先在PLC柜將盤車信號短接，用儀表信號發(fā)生儀“勝利VICTOR 79”進行信號調(diào)試，油壓信號用VICTOR 79 OUT檔給定電流12 mA；觸幕屏顯示0.5 MPa，油壓正常；用另一個VICTOR 79 OUT給定電流12 mA，觸幕屏顯示0.5 MPa，水壓正常；PLC盤后KA11線圈吸合，常閉接點斷開。逐漸調(diào)小電流輸出檔信號從12 mA降到 7.2 mA時，觸幕屏顯示值為0.2 mA時，KA11線圈失電，常閉復(fù)位，靜態(tài)測試完成。其次進行動態(tài)測試：1#油泵手動開啟油壓升起，水壓升起，手動盤車到位，觸幕屏無任何報警，與壓縮機連接的主電機動力控制線拆除，電氣盤KA11吸合；測試動作開始，油泵停止，油壓降低到0 MPa，KA11線圈失電，常閉接點復(fù)位，跳車回路接通，壓縮機跳車，總變回路報警，顯示工藝聯(lián)鎖跳車。聯(lián)鎖回路修改成功，動態(tài)測試成功。

5 結(jié)束語

經(jīng)過技術(shù)改造，自2016年4月11#壓縮機正常投運以來，潤滑油泵運行正常，壓縮機運行正常。

［1］張瑞妍， 何龍， 高國平. PLC在壓縮機聯(lián)鎖保護系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］. 壓縮機技術(shù)， 2008（5）: 44-46.

［2］李軍， 常安勇， 郭金全. CNG壓縮機組中PLC聯(lián)鎖保護應(yīng)用淺析［J］. 電子技術(shù)與軟件工程， 2014（19）: 242.

［3］王森， 晁禹， 艾紅. 儀表工試題集: 控制儀表分冊［M］. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社， 2010.

［4］樂嘉謙. 儀表工手冊: 第2版［M］. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社， 2010.［5］馮曉玲. PLC在加熱爐聯(lián)鎖保護系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］. 化工自動化及儀表， 2014， 41（2）: 217-218.

宋瑞蓮（1977-），女，陜西富平人，工程師。

Research Technical Innovation on Urea 11# Compressor Spreading Chain

Ruilian Song（Shaanxi Shanhua Coal Chemical Group Co.， Ltd.， Weinan， Shaanxi， 714100， China）

Hydrogen nitrogen compressor is a key equipment in the production of synthetic ammonia，providing power when gas or chemical reacts. This article bases on urea # 11 an accident of hydrogen nitrogen compressor in Shanhua Coal Chemical Group of old fertilizer factory， analyses the causes of accidents and the meter chain protection， researches and designs the PLC logic relationship， discusses the 11# compressor chain to improve the concrete implementation process of the compressor. Results show that: the technical renovation achieve the goal of the protection equipment.

PLC off Electricity； Instrument Interlock； Static Testing； Dynamic Testing

TQ013.3

A

2095-8412 （2016） 04-652-04

工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.019