某炼厂装置仪表停车因素分析及应对措施

某炼厂装置仪表停车因素分析及应对措施

靳大泉

中国石化中原油田分公司油气加工技术服务中心 河南 濮阳 457000

摘要：某炼厂装置自动化程度较高，因此仪表的稳定性对于装置的安全平稳运行尤为重要。总结归纳近些年来该炼厂装置仪表停车因素，从现场仪表故障和控制系统故障两方面进行统计分析和研究，提出了因仪表故障造成停车的改进措施和建议，进而减少装置仪表故障停车次数，保证装置平稳运行。

关键词：仪表故障；停车因素；现场仪表；故障控制；系统故障改进

0前言

   某炼厂装置自投产以来已安全平稳运行近十年，厂区内仪表设备部分老化以及控制系统存在缺陷，导致仪表故障率上升，装置平稳运行不能得到保障。本文通过总结归纳近年该炼厂装置仪表故障停车因素，对其进行分析、研究，并提出减少因仪表故障造成停车的改进建议，进而减少装置仪表故障停车次数，保证装置平稳运行。

1炼厂装置仪表故障停车状况统计

近年来，企业就对装置仪表故障停车的因素进行分析和研究，并提出改进建议，在分析研究中把仪表停车因素分为控制系统故障和现场仪表故障两大类，并统计出2020年至2022年仪表故障停车时间，可以发现通过对仪表故障的分析研究与改进措施，减少了仪表故障导致装置停车的时间，保证了装置的长周期平稳运行。

2仪表故障导致停机原因分析

2.1现场仪表故障导致停机原因分析

现场仪表故障停机可归纳为以下几类：

（1）由于现场各类参与联锁的关键仪表(热阻、振动探头、温度开关、液位开关、电磁阀、无油流开关等)本身存在问题造成的停车，该故障的原因主要有以下几点：仪表长期运行，元器件老化，导致仪表性能下降，指示不准或损坏而造成的停车，此类故障在检修或日常停机检查过程中不易发现，往往在机组运行过程中突然出现损坏造成停机，如：深冷装置压缩机组无油流开关故障问题，由于机组长时间运行，无油流开关磁力棒消磁，弹簧出现非正常变形甚至断裂，配套锂电池电量不足，从而导致开关故障，造成联锁停机。仪表元器件质量或本身存在缺陷。
（2）由于现场仪表接线存在问题造成停车，该故障的原因主要有以下几点：
现场仪表接线松动。机体内部仪表安装时存在问题，如机体内部热阻接线磨损搭壳接地、脱落等故障，如往复压缩机机体内热阻安装运行后出现接线磨损、断裂的问题。
接线方式存在问题导致接线部位出现氧化等故障，如：深冷装置压缩机组温度回路断开联锁停机问题，热阻接线接头由于长时间在高温下运行，接头处氧化，导致停机。机组振动大导致接线脱落造成停车，如丙烷机PLC控制柜振动大，导致5V供电电源接线松动，数字主板工作电压不稳，丙烷机数字主板复位联锁停机问题。

（3）现场仪表接线箱由于装置投产时间较长较长，防爆、防护达不到标准，导致元器件锈蚀等问题，保温措施不到位出现仪表冻堵等问题造成停车。如：现场仪表接线箱出现接地现象，导致控制柜内24V电源供电电压降低，工作温度升高，使分子筛程控阀及ESDV紧急关断阀突然关闭或开关失灵，导致装置故障停机问题。接地现象频发出现是由于接线箱内部端子排锈蚀较为严重，空气潮湿，尘土粘贴，电缆破损，或设备某部分的绝缘降低等原因所造成。

（4）现场存在干扰导致仪表测量数值波动造成停机，如压缩机组振动探头因压缩机组高压电机干扰造成停机问题。

2.2控制系统故障导致停机原因分析

控制系统故障停机可归纳为以下几类：

（1）控制系统内模块、继电器、底板等元器件损坏造成停机，该故障的原因主要有以下几点：元器件长期运行老化，这类问题与现场仪表老化类似。元器件质量或本身存在缺陷，如深冷装置丙烷机控制柜内5V直流电源存在衰减现象，运行一段时间后电压会从设置的5.1VDC衰减至4.9VDC以下，使PLC控制系统的数字板、模拟板电压偏低，导致控制板自动复位，造成设备停机。

（2）通讯模块损坏导致下位机、现场仪表不受控，造成停机。

（3）电源故障造成停机

现场仪表接地，接线进水等导致24V保险熔断、220V保险或空开损坏。主控制器电源不稳或损坏，如ESDV紧急关断阀、程控阀全关故障都是由于控制回路24V供电电源损坏，供电电压不稳造成的。UPS电源供电故障，仪表系统与其它用电设备共用UPS电源，其它用电设备出现漏电等现象时会使UPS电源过载，导致UPS电源供电电压降低或是UPS电源损坏，进而无法正常为仪表系统供电。

（4）除上述控制系统停车原因外，控制系统本身存在缺陷也给装置带来一定的隐患，如装置无单独的ESD紧急停车系统，目前其功能是通过DCS实现的；另外其停车方式为回路带电停车，若24V供电损坏会造成紧急停车系统失灵。

3减少仪表故障导致停机的改进建议

3.1减少现场仪表故障导致停机的改进建议

（1）对到寿命的仪表及时进行更换，机组仪表维护也应参照设备修保程序，定期进行修保，另外可以采用新型号仪表代替原存在缺陷的仪表。如深冷装置1号压缩机采用新型无油流开关代替老型DNFT的无油流开关，解决了锂电池供电电压降低、磁力棒消磁、弹簧发生非正常形变及断裂的问题，1号压缩机连续运行2年未出现无油流开关关断造成的停机。并且还建立了无油流开关维护保养记录，对更换的无油流开关及电池使用时间进行了跟踪记录，降低了无油流开关故障率。

（2）由于该装置投产时间较长，现场仪表接线虚接、破损、氧化、松动等问题逐渐成为造成仪表故障停车的主要原因。因此建议：加强日常及检修维护，避免接线虚接，另外大队配备的红外成像仪设备在日常维护中能够及时发现过热异常的接线部位，大大减少了虚接故障的问题。对于机体内接线问题，接线时尽量避开可能存在机械磨损的部位，另外建议将各测量点处仪表由单支改为双支或3支，联锁改为2取2或3取2联锁，从而保证机组内部仪表一旦出现问题，机组仍能正常工作，免除因维修仪表而带来的机组解体等大量工作。对于接线氧化等问题，建议连接部位能够增设端子排的尽量安装端子排，不能安装端子排的可以用线鼻或其它接触面较大的金属元件对连接部位进行固定并用绝缘胶布包好，防止导线直接连接导致局部氧化造成的开路停车。经检修期改造后压缩机组未因温度探头接线氧化故障停机。对于易出现机组振动引起接线断裂、松动的部位，建议将接线箱进行移位，将接线箱与撬装分离。

（3）对于厂区内仪表接线箱防爆、防护不符合标准问题，分公司已经立项，并在年度检修期更换，若仪表本身防爆防护等级不够的应立即更换。对于现场仪表接线存在接地现象，导致控制柜内24V供电电源电压降低，使分子筛程控阀以及ESDV紧急关断阀突然关闭造成的故障停机问题，可做以下处理：一是将现场锈蚀严重的仪表接线箱检修期间进行更换；二是

对现场仪表接线逐一排查，对存在接地现象的接线端子进行处理，排除接地故障；三是对控制柜内24V电源每天进行温度和电压的检测，保证24V电源在出现电压下降、温度升高的情况下及时进行处理。通过这些办法可以将仪表接线接地现象发生率降到最低，减少因此仪表故障装置停车的次数。

（4）对于现场干扰引起的故障问题，可做以下处理：一是做好现场仪表电缆的屏蔽层接地，二是仪表电缆应远离220V以上的动力电缆，在同一个电缆桥架内的动力电缆、控制电缆之间应有隔板，三是现场变送器安装仪表保护箱，减少因雷电等引起的干扰。压缩机组震动探头因距高压电机较近，信号易被干扰造成停机，检修期通过与厂家技术人员配合研究，将防干扰磁圈夹套在震动探头接线上，防止了高压电机对震动探头信号传输的干扰，至今未因此故障造成压缩机组停机。

3.2减少控制系统故障导致停机的改进建议

（1）控制系统到使用寿命后应定期进行更换

（2）对于元器件本身性能存在问题的情况，在允许的情况下可对其工作环境进行适当的调整，如针对深冷装置丙烷机控制系统电源衰减问题我们做了以下调整，新加一块DCS控制系统常用的JWS50电源与丙烷机自带Quantum电源进行并联为丙烷机PLC控制系统供电。Quantum电源对控制主板进行单独供电，JWSS0电源对数字板和模拟板进行供电，从而减小了各电源的负荷，有效的解决了电源衰减问题，调整后未出现因电源衰减导致的停机。

（3）检修或停车时在不会造成程序丢失的情况下对相应各控制器进行重启操作，防止因长时间运行造成死机等通讯故障；有条件的情况下对通讯模块做冗余处理。

（4）对装置内重要的控制器及控制器电源做冗余处理，如关键的分子筛程控阀、ESDV紧急关断阀系统。深冷装置出现的程控阀故障问题原因就是因电源电压不稳造成的，更换控制器5V电源后，运行至今未出现因程控阀关闭导致的全厂停车，若能对其5V电源做冗余处理，控制器运行稳定性将会更高，从而彻底解决该问题。此后深冷装置出现的ESDV紧急关断阀突然关闭造成全厂停车的原因是24V供电电源工作电压不稳定，瞬间电压降至18V造成的，更换新24V电源并新加一台24V供电电源单独给ESDV一2001紧急关断阀、四台分子筛主气阀单独供电后，24V电源供电电压稳定，改造至今未因此故障停车。

（5）仪表UPS不能与其它系统以外的用电设备混用，另外建议工控机供电也从仪表UPS中分离出去，防止因工控机或配套显示器等故障引起控制系统失电；

（6）检修期或日常运行中加强现场仪表设备特别是220V用电仪表设备的接线及防护措施检查，防止出现接线接地或进水等导致系统保险熔断、供电过载等造成的供电故障。

（7）对于深冷装置或大型设备而言，应建立一套单独的紧急停车系统(ESD)，这有利于保护设备，避免事故扩大；并有利于分辨事故原因记录。另外新建ESD紧急停车系统还可以对目前存在的带电停车的设计缺陷问题等进行修正

4结束语

综上所述，通过对某炼厂相关装置仪表停车原因的分析及对策研究，并在实际工作中采取相应的措施，大大减少炼厂装置的仪表故障停机次数与停机时间，为长周期平稳运行提供保障。

参考文献：

[1] 胡敏.天然气化工企业关键仪表隐患排查与防护设计若干问题探析[J].石油和天然气化工,2019,49(10):50-55.