馬云，李耀產(chǎn)，晁陽(yáng)，劉福剛

(吐哈油田公司機(jī)械廠，新疆維吾爾族自治區(qū) 鄯善 838202)

0 引言

中石油吐哈油田鄯善采油廠5臺(tái)天然氣增壓裝置采用的是美國(guó)庫(kù)伯公司16SGT/W74整體對(duì)置往復(fù)式壓縮機(jī)組［1］?？刂葡到y(tǒng)采用開(kāi)環(huán)/閉環(huán)和電氣轉(zhuǎn)換控制。由于控制點(diǎn)多、控制方式落后，電氣老化嚴(yán)重，導(dǎo)致機(jī)組故障率高，影響了天然氣產(chǎn)量。自控檢修技術(shù)可為壓縮機(jī)組做出快速故障診斷，降低壓縮機(jī)組停機(jī)率保證油田公司穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)。

1 控制系統(tǒng)概述

壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)共有三個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，壓縮機(jī)組過(guò)程控制由監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé);轉(zhuǎn)速系統(tǒng)，點(diǎn)火系統(tǒng)為動(dòng)力端的控制系統(tǒng)，分別控制天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和不同缸的點(diǎn)火時(shí)序，以上三個(gè)子系統(tǒng)為自控自控系統(tǒng)檢修對(duì)象。

圖1 壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.1 監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)采用羅羅公司生產(chǎn)的FT50控制器，F(xiàn)T50采集的數(shù)據(jù)類(lèi)型有溫度信號(hào)，壓力信號(hào)，震動(dòng)信號(hào)，油位信號(hào)，轉(zhuǎn)速信號(hào)共51個(gè)傳感器。采集的數(shù)據(jù)最終由5個(gè)采集板卡送入FT50進(jìn)行數(shù)據(jù)處理運(yùn)算，狀態(tài)監(jiān)控，緊急停車(chē)。此外FT50還要處理控制柜面板手動(dòng)輸入信號(hào)。

FT50 輸出信號(hào)(如圖2所示)通過(guò)繼電器弱電控強(qiáng)電的方式控制預(yù)潤(rùn)滑泵和空冷器，通過(guò)電氣轉(zhuǎn)換，將儀表風(fēng)和啟動(dòng)風(fēng)分別送入燃?xì)鈫㈤]閥、啟開(kāi)閥和空氣蝶閥中，F(xiàn)T50輸出控制7個(gè)點(diǎn)。

圖2 FT50輸出控制信號(hào)圖

1.2 轉(zhuǎn)速系統(tǒng)

速系統(tǒng)使用ALTRONIC公司生產(chǎn)的GOV10電子調(diào)速器，其由電子轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)閥和顯示模塊組成(如圖3所示)，GOV10是通過(guò)檢測(cè)壓力和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的脈沖來(lái)改變孔板大小以實(shí)現(xiàn)速度控制的［2］。

圖3 GOV10電子調(diào)速器

1.3 點(diǎn)火系統(tǒng)

點(diǎn)火系統(tǒng)使用的是ALTRONIC公司生產(chǎn)的CPU90點(diǎn)火系統(tǒng)，其通過(guò)輸入轉(zhuǎn)速信號(hào)、相位信號(hào)、復(fù)位信號(hào)按照不同時(shí)序向發(fā)動(dòng)機(jī)各缸點(diǎn)火。點(diǎn)火系統(tǒng)是整個(gè)控制系統(tǒng)故障率最高的控制系統(tǒng)。

2 自控系統(tǒng)故障診斷處理原則

壓縮機(jī)組自控系統(tǒng)故障會(huì)導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)，在檢修前應(yīng)該遵循的處理原則有:

(1)先動(dòng)口，再動(dòng)手。對(duì)于有故障的壓縮機(jī)組電氣設(shè)備，不應(yīng)急于動(dòng)手，應(yīng)先詢問(wèn)產(chǎn)生故障的前后經(jīng)過(guò)及故障現(xiàn)象。對(duì)于FT50這樣生疏的設(shè)備，還應(yīng)先熟悉電路原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，遵守相應(yīng)規(guī)則再診斷。

(2)先外后內(nèi)。應(yīng)先檢查壓縮機(jī)組電器有無(wú)明顯裂痕、缺損，了解其維修史、使用年限等，然后再對(duì)機(jī)內(nèi)進(jìn)行檢查。拆前應(yīng)排除周邊的故障因素，確定為機(jī)內(nèi)故障后才能拆卸，否則盲目拆卸，可能將設(shè)備越修越壞。

(3)先機(jī)械后電氣。壓縮機(jī)組出現(xiàn)故障難以判斷是機(jī)械故障還是電氣故障，由于電氣故障不明顯、不直觀，不容易檢查出來(lái)［3］。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障后，首先分析并觀查是否有機(jī)械故障存在，只有在確定了無(wú)機(jī)械故障之后，再進(jìn)行電氣故障的排查。

(4)先清潔后維修。對(duì)于污染嚴(yán)重的機(jī)組電氣設(shè)備，先對(duì)其按鍵，接觸點(diǎn)，接線點(diǎn)進(jìn)行清潔，檢查外部控制鍵是否失靈。許多故障都是臟污及導(dǎo)電塵塊引起的，一經(jīng)清洗故障往往排除。

(5)先外圍后內(nèi)部。先不要急于更換損壞的電氣部件，在確認(rèn)外圍設(shè)備電路正常時(shí)，再考慮更換損壞的電氣部件。

(6)先排除故障后調(diào)試。對(duì)于調(diào)試和故障并存的電氣設(shè)備，應(yīng)先排除故障，再進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試必須在電氣線路正常的前提下進(jìn)行［4］。

以上6條處理原則是壓縮機(jī)自控系統(tǒng)檢修的重要原則，對(duì)縮短壓縮機(jī)組自控系統(tǒng)故障診斷時(shí)間具有重要指導(dǎo)意義。

3 自控系統(tǒng)故障診斷方法

在檢修過(guò)程中，故障源耗時(shí)耗力難以確定，其占到維修70%～90%的時(shí)間，合適的方法應(yīng)用于相應(yīng)故障現(xiàn)象的診斷，可取到事半功倍的效果［5］。在實(shí)踐過(guò)程中總結(jié)了五種故障診斷方法。

3.1 順序法

順序法是按照信號(hào)發(fā)出順序依次從底層向高層檢修電氣部件，排除故障部件。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以逐個(gè)排除故障點(diǎn)。缺點(diǎn)是當(dāng)電氣部件過(guò)多時(shí)，逐個(gè)診斷耗費(fèi)時(shí)間。

圖4 點(diǎn)火系統(tǒng)信號(hào)順序圖

順序法常用于發(fā)動(dòng)機(jī)缸溫低故障診斷，如圖4所示，從CPU90發(fā)出點(diǎn)火倒控制柜顯示缸溫，共有10個(gè)部件參與，檢修時(shí)可從火花塞檢測(cè)，檢修流程如圖5所示。

圖5 缸溫低故障診斷流程圖

3.2 置換法

置換法是將相同部件互換位置，根據(jù)癥狀，找出故障電氣部件的方法。典型應(yīng)用是不同類(lèi)型、板卡故障等。置換法常用于判斷故障源是點(diǎn)火系統(tǒng)故障還是熱電偶故障，在檢修過(guò)程中，若控制柜顯示1#缸溫低，可通過(guò)對(duì)調(diào)1#缸和8#缸熱電偶的方法來(lái)診斷故障源，對(duì)調(diào)后若顯示8#缸溫度低，則說(shuō)明1#缸熱電偶故障，若1#缸溫度低則說(shuō)明1#缸點(diǎn)火差。

3.3 干預(yù)法

干預(yù)法是強(qiáng)制給執(zhí)行部件加信號(hào)，以此判斷執(zhí)行部件是否有故障的方法。此方法適用于FT50發(fā)出指令信號(hào)，但執(zhí)行部件未執(zhí)行動(dòng)作，通過(guò)此方法可診斷出執(zhí)行部件是否有故障。

干預(yù)法的典型應(yīng)用就是判斷空氣蝶閥和燃?xì)鈫?dòng)閥是否有故障。通過(guò)FLUKE753對(duì)IP轉(zhuǎn)換器和燃?xì)忾y提供標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)和24 V電壓，并且在空氣蝶閥側(cè)和燃?xì)忾y啟動(dòng)風(fēng)側(cè)加裝機(jī)械壓力表。若空氣蝶閥和燃?xì)忾y沒(méi)動(dòng)作，則說(shuō)明電磁閥故障;若啟動(dòng)風(fēng)有壓力則說(shuō)明空氣蝶閥和燃?xì)忾y有故障。

3.4 對(duì)象參考法

對(duì)象參考法是對(duì)控制部件參數(shù)、布局或接線不清楚的情況下，通過(guò)其他機(jī)組或相同部件參考解決。在檢修過(guò)程中，拆解的接線或卡件過(guò)多，導(dǎo)致不知道怎樣安裝或者測(cè)量信號(hào)大小不知道數(shù)值都可用此方法去解決困難或故障。

3.5 儀表法

儀表法就是在控制量出現(xiàn)異常時(shí)，通過(guò)對(duì)信號(hào)的采集點(diǎn)上加以其他檢測(cè)儀表來(lái)排除控制系統(tǒng)故障的方法。這種方法可以快速而有效的判斷被檢測(cè)設(shè)備是否有故障，從而縮小可能故障點(diǎn)。例如使用點(diǎn)火正時(shí)可以判斷點(diǎn)火系統(tǒng)是否點(diǎn)火;用機(jī)械壓力表裝到壓變?nèi)ㄉ峡梢钥焖倥袛嗍欠袷菈鹤児收?使用萬(wàn)用可快速檢測(cè)熱電偶及轉(zhuǎn)速探頭是否有故障。

4 解決的故障

通過(guò)以上故障診斷方法和故障處理原則解決了壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)的典型故障有:

(1)點(diǎn)火系統(tǒng)故障［6］。點(diǎn)火系統(tǒng)故障是整個(gè)系統(tǒng)故障率最高的故障點(diǎn)。通過(guò)順序法、置換法和儀表法對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)各部件診斷最終可快速排出故障。

(2)轉(zhuǎn)速波動(dòng)大故障。轉(zhuǎn)速波動(dòng)大的可能原因有:燃?xì)夤?yīng)壓力波動(dòng)大;轉(zhuǎn)速探頭油污多;FT50轉(zhuǎn)速采集模塊故障，通過(guò)順序法和儀表對(duì)各部件診斷，可排出或縮小故障點(diǎn)。

(3)虛報(bào)警故障。壓縮機(jī)組虛報(bào)警是機(jī)組運(yùn)行參數(shù)正常但監(jiān)控系統(tǒng)顯示出現(xiàn)故障報(bào)警。出現(xiàn)虛報(bào)警的原因有采集的數(shù)據(jù)失真或傳感器故障，通過(guò)順序法和儀表法可對(duì)虛報(bào)警做出快速診斷。

(4)無(wú)故障停機(jī)?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷，沒(méi)有對(duì)轉(zhuǎn)速波動(dòng)大，燃?xì)夤?yīng)低、FT50死機(jī)，程序丟失，點(diǎn)火不正常做出判斷。無(wú)故障停機(jī)是自控系統(tǒng)故障診斷的難點(diǎn)，需要將上述五種方法合理應(yīng)用，方可解決故障。

(5)開(kāi)機(jī)轉(zhuǎn)速低故障。開(kāi)機(jī)啟動(dòng)馬達(dá)盤(pán)車(chē)轉(zhuǎn)速過(guò)低導(dǎo)致CPU90不點(diǎn)火。此故障可能的原因有:(1)發(fā)動(dòng)機(jī)卡阻(2)啟動(dòng)風(fēng)的繼電器有故障(3)啟動(dòng)風(fēng)壓低(4)繼動(dòng)閥未打開(kāi)(5)氣動(dòng)馬達(dá)有問(wèn)題?？蓪?duì)上述故障點(diǎn)依次檢查逐個(gè)排除故障。

5 結(jié)束語(yǔ)

壓縮機(jī)組在天然氣處理中發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用，其自動(dòng)化水平越高，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)就越復(fù)雜，其發(fā)生故障的概率也就越大，同時(shí)故障的復(fù)雜性就越高［7］。因此，對(duì)于壓縮機(jī)組自控系統(tǒng)而言，必須要定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。本論文結(jié)合壓縮機(jī)組自控系統(tǒng)的主要組成和故障成因，詳細(xì)探討了壓縮機(jī)組自控系統(tǒng)的故障處理原則與故障診斷方法，對(duì)于提高壓縮機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷水平，無(wú)論是在理論研究還是在實(shí)踐應(yīng)用方面都有較好的指導(dǎo)意義。

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