5CⅡ压缩机入口阀波动的原因分析

5CⅡ压缩机入口阀波动的原因分析

李强,陈丰巍,王红硕,田克英

独山子石化公用工程部  833699

摘要：本文通过对某空分装置5CⅡ离心式压缩机在开机加载过程中出现的一起事故，深层次的剖析了入口阀在DCS系统中的控制组态，并提出在今后操作中需注意的几点意见，以避免类似事故的发生。

关键词：5CⅡ离心式压缩机； 事故分析；控制组态

引言

本单元新建装置选用的空气压缩机组为美国INGERSOLL－RAND公司的5CII型离心式压缩机，由于整套装置是以DCS为核心的分布式控制，所以5CII型空气压缩机组在设计初就放弃了对现场控制盘（CMC系统）的选用，而是用Foxboro 公司的I/A Series控制系统对其进行组态控制，其组态过程综合考虑了设备运行与工艺操作二方面的问题，实现了节能经济型控制，但缺少对组态细节的了解，操作不当仍可能引发事故。

1.事故经过

2015年6月28日11：00，岗位操作人员在接到开车指令后，按正常开车程序启动5CⅡ离心式压缩机，入口阀（IV2-12K）12%、放空阀（BV3-13K）100%，20秒后操作人员按下加载键对机组进行升压，压缩机开始自动加载，此时入口阀（IV2-12K）逐渐开大，现场控制盘上的电流稳步上升，而DCS画面中的电机电流（ICT-900KA）显示40A不变，于是联系仪表人员检查，期间，现场电流指示上升至极限电流370A以上，为防止电机过载，操作人员将入口阀（IV2-12K）转手动，根据现场电流值控制压缩机负荷，稳定电机电流在360A左右。11：06仪表人员将DCS上电流（ICT-900KA）处理正常，显示值360A与现场相符，入口阀（IV2-12K）51%、放空阀（BV3-13K）100%，随后操作人员将入口阀（IV2-12K）投自动，此时入口阀（IV2-12K）开度直接由51%开到68%，机组电流迅速上升至410A，机组负荷过大，操作人员紧急按下卸载键对机组卸载。

2.分析处理

2.1 入口阀（IV2-12K）控制说明

5CII离心式压缩机在组态时，对入口阀（IV2-12K）设置了自动控制和手动操作两种模式，由于手动操作模式下强制因素太多，影响机组及系统的安稳运行，所以只用于阀门调试和应急处理，正常情况下，机组入口阀应处于自动控制模式下工作。

机组开机前，入口阀（IV2-12K）选用在运行状态下的自动模式，机组开机瞬间，入口阀（IV2-12K）按程序设置开至12％，延时20秒后，加载键起效。

加载过程中，入口阀（IV2-12K）受斜坡控制器（KA1_RAMP）控制逐渐打开，直至电机电流（ICT-900KA）上升至370±8A（节流电流设定值），此时机组越过喘振区，进入稳定工作区，随后入口阀（IV2-12K）转入节流控制，放空阀开始关，升压至设定值后，放空阀转入系统压力的PID控制，从而确保了供气的稳定。

2.2 事故分析

4月28日的开机过程中，入口阀所跟踪的电机电流（ICT-900KA）值无正常显示值，当班操作人员根据现场电流，将入口阀转手动，控制机组负荷操作要求，随后当仪表人员处理好DCS电流显示值（ICT-900KA），操作人员直接将入口阀由手动转自动，忽视了DCS组态中的以下问题，引发了入口阀的跳跃，从而造成了机组负荷突然上升。

1）当入口阀由自动转为手动时，DCS内部入口阀的控制模式仍处于加载的斜坡控制状态，并没有因手动而发生根本的改变，只是优先了手动值的输出。

2）斜坡控制是以时间作为结束标志的，所以在斜坡设定时间未走满时，DCS内对入口阀的输出一直在变大，此时将入口阀由手动转回为自动，阀门的输出值直接由手动输出值转至斜坡输出值，由于这两个数值的相差，所以发生了阀门开度的跳跃。

2.3 处理意见

仪表人员处理好DCS电流显示值（ICT-900KA），如果要将入口阀由手动转为自动，其操作应考虑以下二个方面：

1、斜坡是强制执行的，时间是其唯一的终止信号，所以严格的说非时间原因的停止不能叫斜坡停止，只是阀门不受斜坡控制了，最终斜坡过程还是要在DCS内部按设定时间走完的。

2、入口阀增载斜坡过程的停止只要电机电流达到节流极限电流370±8 A即可，也就是完成了增载斜坡控制与节流极限控制的转换。

针对上述的考虑提出两种操作方法：

1）转换前先是把电机电流控制在节流极限电流370±8 A，同时注意观察操作画面中红色框内的内容由“加载过程”转为“节流极限控制”，随后入口阀再由手动转为自动则可实现无扰动转换。

图：操作画面

2）转换前先调整入口阀的开度与斜坡控制器的输出一致，然后再由手动转为自动则也可实现无扰动转换，其斜坡控制器的输出可观察机组测试画面，但不推荐第二种方法，因为此时空压机的负荷有可能过大。

图：机组测试画面

3.结语

新建装置放弃对现场控制柜的使用，进一步实现以DCS为核心的分布式控制，可以更好的使设备服务于系统，同时也增加了操作的灵活性，改变了以往工艺操作适应设备控制的被动局面，这不仅对控制组态提出了更高的要求，也对工艺操作提出了更高的要求，所以进一步的加强对控制组态的学习，加强操作人员对仪控技术的了解和消化则有利于日常操作、提高岗位应变能力，减免事故的发生，从而保证系统长周期的安、稳运行。