压缩机附属工艺阀门在实际应用中的故障探究

压缩机附属工艺阀门在实际应用中的故障探究

刘新磊 王剑武

国家石油天然气管网集团有限公司西北分公司  陕西 西安 710018

摘要：在天然气长输管道中，压缩机作为一种复杂的转动设备，由成百上千个不同部件有序结合而成。压缩机的顺利、高效运行，依赖于各个零部件及工艺连锁逻辑，尤其是关键部件的良性运转和有机配合，阀门就是其一。为提高工艺阀门在压缩机控制中运行的可靠性，汇总生产运行中阀门出现故障率较高，开关到位状态显示频繁波动的现象进行了探究。文章首先结合电动阀应用的场所，及对阀门控制精度要求，并结合工艺逻辑，对阀门信号回路进行研究分析，并结合现场实际情况对阀门信号回路进行优化改造并进行实测调试，最终解决现场阀门实际故障。

关键词：电动阀；ROTORK电动头执行机构；压缩机控制；

1.ROTORK电动阀在压缩机控制中的应用及存在问题

随着我国工业的迅速发展，电动阀在石油化工等领域的应用越来越广泛，其稳定性、可靠性也显得越来越重要，它的工作状态的好坏将直接影响自动控制过程，本文将阐述ROTORK电动阀在天然气长输管道中的应用，重点是在天然气压缩机工艺控制逻辑中的应用探究。实际应用中发现ROTORK电动阀频繁出现回路24VDC掉电或回路发生断线、虚接等故障，全开全关阀位反馈状态丢失故障，导致阀门异常动作，进而连锁压缩机停机。经现场多次对阀门阀位信号回路排查后，阀位反馈信号会暂时性恢复正常，但经过一段时间又会出现阀位反馈状态丢失故障。经过专业人员对现场电动阀开关信号回路进行分析，并结合现场实际工艺要求，对阀门开关信号回路进行优化改造。

2.1ROTORK电动阀在应用中故障处理

（1）ROTORK电动阀开关阀命令丢失.当前阀门开关命令由一个DO输出，机组运行过程中该回路为24VDC常带电，当回路掉电或回路发生断线、虚接等故障，阀门保护关闭，易造成机组喘振，因此对该回路进行逻辑优化，将开阀命令（1）与关阀命令（0）由原始的单个DO输出分成独立的两个DO输出至现场阀门。

（2）在压缩机运行过程中，进口阀开到位信号丢失，导致机组保护停机，现场检查，阀门状态正常。为了确保机组机械安全，减少非计划停机，对压缩机附属工艺阀门阀位反馈回路冗余改造，添加阀门开度模拟量。在机组运行时，只有当阀门全开到位信号和阀门开度信号不在 95-100%两个信号同时触发时才会导致机组停机。

（3）具体优化如下：

首先确认压缩机组处于备用状态；硬件布线，保持阀门开关命令原始控制回路作为开阀命令信号回路；新增阀门关阀命令信号回路，该回路中添加一个同型号的继电器模块。开阀、关阀命令均采用继电器常开触点进行配置。程序修改，优化阀门开关命令DO输出由1（开阀）变0（关阀）关阀逻辑，将开阀、关阀信号分离开。程序修改完成后将程序下载至控制器中，下载过程中，如压缩机带压，则关闭放空阀后的手阀，避免下载程序时放空。

现场安装及布线：对压缩机进出口电动阀阀门 ROTORK IQ2.0 电动头控制板添加模拟量显示板卡 mk2 CPT。断开电动阀 380V AC、24V DC电源并验无电后拆下控制板；将CPT板安装至控制板固定螺丝紧固；连接 CPT 板电源线和信号反馈线，将 CPT 板卡电源线接到电源板预留的电源插头处，将信号线连接至接线盘底部 22、23 接线柱；将信号回路接入控制机柜内接线端子，进入模拟量控制模块。

系统配置：利用西门子S7软件对硬件进行组态配置，在硬件配置界面找到分配的硬件模块，设置模块通道为4 线制接线，测量范围选择 4-20mA，编译下装至CPU。在控制工程项目中，建立模拟量信号标签，并分配对应的硬件地址；打开工程程序分组，建立一个 CFC chart，在其中编辑电动阀阀位开度模拟点信号新程序，将模拟量阀位判断输出与开到位信号关联，“或”逻辑判读，二者只要有一个为 1 就判断为阀位反馈为开位，只有当二者都为 0 时，阀门控制模块开到位反馈为 0，实现阀门开到位信号冗余，编译和下载程序至CPU。

画面配置：打开OS01的OS_WEPP2画面编辑器，找到对应的画面，在画面内添加阀门开度显示框，在画面点击右键，选择属性，然后点击 Blockicon打勾；点击右键，选择 Compile编译，然后选择 Changes 进行下载。

3.测试过程

3.1静态测试

压缩机处于停机状态；将放空阀后的手阀关闭，确保测试时放空阀处于全关到位状态；采用硬线跳线方式强制一个压缩机运行信号；先手动打开阀门，先后依次断开开阀命令回路，断开关阀命令回路，断开全开到位反馈回路，断开全关到位反馈回路，断开ESD开阀命令回路，结合在程序中将阀门开度信号强制为低于90%的情况；上位机观察阀门状态，阀门是否保护关闭；静态测试完成后取消压缩机运行强制信号跳线，并恢复工艺至原始正常状态。

3.2动态测试

启动备用机组；待放喘阀全关后，调整机组转速保持机组静转速运行，不投入负荷配模式；将放空阀后的手阀关闭，确保测试时放空阀处于全关到位状态；

满足条件后，开始测试，按照上述步骤依次断开回路；上位机观察阀门状态，阀门是否保护关闭，是否会触发机组停机；测试完后，调整机组运行工况，将机组投入负荷分配模式运行。

4.改进效果

本次压缩机组工艺阀门逻辑优化测试在机组静态、动态状态下对优化后的工艺阀门逻辑功能进行测试均成功，阀门逻辑优化后避免了阀门因全开位信号丢失、阀门硬件故障、阀门故障引起的停机，并对阀门开位增加模拟量反馈信号，在阀门反馈低于90%及阀门全开位信号丢失双信号触发后优化了各阀门的逻辑，避免机组停机后发生喘振。同时画面添加阀门开度显示框，当机组在启机步序进行时，能够准确判断阀门开度及开关状态，即便在机组运行时，阀门开到位丢失，也能够及时判断阀门目前开度，不会因阀门开到位信号突然丢失导致机组停机，便于对照排查故障原因，可以直接锁定故障点为电动执行机构控制板、电源板或信号回路故障，进而保障了机组运行的稳定性，降低了因阀门开到位信号引起的停机率。

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