故障安全控制系统在氨冷冻机组改造中应用与优化研究

故障安全控制系统在氨冷冻机组改造中应用与优化研究

郎海

中国石化齐鲁石化公司   山东淄博 255400

摘要：本文以压缩机启动和停车联锁为主线，详细介绍了如何通过FSC实现氨冷冻压缩机的安全联锁控制功能。通过优化改造，使三套氨冷冻压缩机能够独立的开、停车，机组自动化水平显著提高，同时满足了装置安全性和可靠性的需要。

关键词：联锁 安全性 可靠性    

1概述
   某大型炼化装置三台氨冷冻机自2001年到2012年陆续安装投用，原三台氨冷冻机仪表控制系统配置不同，技术落后，给操作和维护带来极大不便。其中CM801机组轴位移监测系统运行不稳定，联锁系统一直处于停用状态；CM802机组仪表控制系统为随机配套，报警联锁系统全部固化于专用的控制主板上“暗箱”操作，出现问题无法判断具体故障原因；CM803机组采用西门子PLC S7300实现系统保护联锁，由于PLC从设计上不具备故障冗余容错和故障安全的性能，且经常发生通讯中断、死机等现象。三套氨冷冻机的联锁系统长期存在较大的安全隐患，严重影响了正常操作和机组安全。

为确保机组安全运行，在反复比选各种安全控制系统后，选用美国霍尼韦尔公司的故障安全控制系统FSC作为机组的安全控制联锁系统，同时采用iFix作为监控组态软件，实现三台氨冷冻机CM801/CM802/CM803独立开、停车与维护。

2机组简介

CM801机组为透平制冷机，CM802、CM803机组为螺杆制冷机。当氨受罐的液氨被送到氨蒸发器中，吸收被冷却物料的热量而蒸发变成气氨进入氨分离器，气氨在氨分离器中除掉带来的液滴进入压缩机压缩后，在油分离器中分离出润滑油,随后进入冷凝器中被冷凝成液氨，再送至蒸发器中，如此往复循环而达到制冷的目的。
   3 FSC系统安全可靠性分析及配置

3.1 FSC系统安全可靠性分析

FSC是美国霍尼韦尔公司推出的一种具有高级自诊断设计的先进过程安全控制系统，采用独特的2004D技术，是安全可靠性保障技术的一次重大进步。基于可靠性计算的马尔可夫模型证明FSC 自诊断功能的自检深度可达99％，优于TMR(三重冗余模块)系统，具有更高的可靠性和稳定性，故障安全控制系统能够及时发现和处理系统本身内部的故障，最大限度的保证工艺装置安全性。

   3.2 氨冷冻的系统配置
采用DELL微机，监控软件采用iFIX 7.0软件；系统还配有两台辅助操作台AUX，装有9个开关﹑9个操作按钮和57个报警灯屏，用于联锁触点、操作按钮以及报警灯屏。

4联锁控制功能

4.1联锁信号

通过对工艺控制指标和参数控制要求等方面分析，确定联锁控制主要参数指标。

启动条件：

冰机停车条件及报警：

  4.2  联锁分析

4.2.1 冰机启动联锁
    启动初始条件3个：滑阀位置XI8052<5%时，DO点X8052输出信号0,经非门反相为1,与旁路开关SW8021相或送出一路启动信号1,分离器润滑油温度TI8012和润滑油压差PDI8032在大于低报并且小于高报时，各送出一路1信号,经异或门变为0,再反相为1,分别与他们的旁路开关SW8022和SW8025相或送出两路启动信号1,这三路启动信号经与门需延时5秒钟，目的是防止脉动工况引起频繁的失谐报警，使得在此延时范围内的瞬时故障不会引起联锁停车，然后送给布尔型中间量输入信号。冰机启动前要求入口阀全关，出口阀全开。入口阀全闭行程开关闭合时，XI8022置1与该中间量输入信号相与送出3路允许启动指示1信号。

4.2.2 冰机停车联锁

4.2.2.1 正常停车联锁

正常停车时，先按下现场正常停车按钮，DI点XZ8022置1，压缩机联锁卸载，同时需延时3秒钟，目的是为了防止按钮误动作而引起停车，然后再反相送给置位优先的SR触发器，Q端送出0信号，通过卸载，滑阀位置XI8052慢慢降为5％以下，此时DI点X8052由1变为0，与Q端0信号经或门和运行信号相与，送出0信号给DO点SV8042，入口阀自动关闭。入口阀全关限位开关XI8022置1，反相置0与正常停车0信号相或后，延时30秒钟，正常停车。

4.2.2.2 紧急停车联锁

紧急停车时，从现场或控制室室内的辅助操作台上按下紧急停车按钮，DO点XZ8132或XZ8142置1，延时3秒钟反相，各自直接送出一路紧急停车"0"信号。

4.3联锁逻辑组态
    FLD是FSC系统组态的核心工作。先定义项目名称﹑系统号﹑选择符号库，生成新项目后，进入系统组态画面。再点击功能块按钮，新建Title block画面，输入FLD的块(block)类型。完成后按ESC键，进入FLD Editor菜单，绘制联锁图。当组态工作完成以后，编译并生成下装。

6. 结束语

通过模拟试验、联锁试验及开机运行，三套氨冷冻机的各项控制和联锁功能均达到预期的效果，验证了FSC系统安全性和可靠性，为整个机组的安全运行提供了可靠保障，为工艺人员的操作和维修人员的维护及故障处理提供了极大的方便。

参考文献：

1．FSC参考手册. Honeywell

2. 吴业正,李红旗,张华.制冷压缩机.北京；机械工业出版社,2017

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