陳海庭+王玉江

摘 要 海洋石油富島化肥一期燃?xì)廨啓C(jī)SUVIMAC-II控制系統(tǒng)于1995年投入使用，2008年初改造為TRICONT S3000三冗余控制系統(tǒng)。改造中將燃機(jī)伺服控制系統(tǒng)改為冗余控制，改造后轉(zhuǎn)速控制精確穩(wěn)定，但隨著時間推移，轉(zhuǎn)速控制品質(zhì)逐漸下降，2013年8月出現(xiàn)因控制失調(diào)導(dǎo)致超溫跳機(jī)。本文針對燃機(jī)超溫跳車進(jìn)行了分析研究，查找跳車原因，提出解決措施。

【關(guān)鍵詞】燃?xì)廨啓C(jī) 控制規(guī)律 原因分析 伺服系統(tǒng)

海洋石油富島化肥一期裝置工藝空氣壓縮機(jī)組驅(qū)動透平燃?xì)廨啓C(jī)是從意大利新比隆公司引進(jìn)的工業(yè)用燃?xì)廨啓C(jī)，型號為PGT10，該燃機(jī)為單燃燒室?guī)д羝⑷氲碾p軸機(jī)組，高壓透平有兩級動葉，額定轉(zhuǎn)速為10800RPM，驅(qū)動燃機(jī)本體的17級軸流式壓縮機(jī)（也稱為壓氣機(jī)）壓縮燃燒用空氣；低壓透平為動力透平，也有兩級動葉，額定轉(zhuǎn)速為7900RPM，驅(qū)動工藝空氣壓縮機(jī)高低壓缸.機(jī)組布置圖見圖1。

該燃機(jī)配套SUVIMAC-II控制系統(tǒng)于1995年投入使用，連續(xù)運(yùn)行十幾年后，由于硬件老化，故障頻發(fā)，于2008年初改造為TRICON TS3000三冗余控制系統(tǒng)。改造中將燃機(jī)伺服控制系統(tǒng)改為冗余控制，改造后轉(zhuǎn)速控制精確穩(wěn)定，但隨著時間推移，轉(zhuǎn)速控制品質(zhì)逐漸下降，轉(zhuǎn)速波動不斷加大，2013年8月出現(xiàn)了因控制失調(diào)導(dǎo)致超溫跳機(jī)的事故。

1 燃機(jī)控制規(guī)律分析

燃機(jī)主調(diào)節(jié)系統(tǒng)是對燃?xì)廨啓C(jī)工作過程的狀態(tài)進(jìn)行控制的調(diào)節(jié)系統(tǒng)；是對燃?xì)廨啓C(jī)工作過程中某個參數(shù)實(shí)現(xiàn)恒值閉環(huán)自動調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。燃?xì)廨啓C(jī)的主控系統(tǒng)包括：啟動燃料控制系統(tǒng)、高壓軸加速率控制、低壓軸加速率控制、低壓軸轉(zhuǎn)速控制、乏氣溫度控制、手動燃料控制.

2 燃機(jī)超溫跳車過程描述

2013年8月16日凌晨2點(diǎn)后，系統(tǒng)總C由95.4上漲至98.0，工藝調(diào)整合成氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速以控制前系統(tǒng)壓力。燃機(jī)跳車前，PC02002在3.535-3.590MPa之間，F(xiàn)C02002在39.9-40.3KNM3/h之間，工藝人員未對燃機(jī)進(jìn)行工藝調(diào)整。2013年8月16日凌晨4點(diǎn)35分22秒出現(xiàn)02K001機(jī)組跳車信號，合成氨裝置維持一段爐運(yùn)行，后系統(tǒng)做停車處理，輔助鍋爐TEG運(yùn)行方式切至FDF運(yùn)行方式。

經(jīng)檢查，02機(jī)組控制系統(tǒng)的SOE可看出，燃?xì)馔钙匠霈F(xiàn)伺服故障報警MALM191，2秒后排氣溫度高報警MALM155，3秒后排氣溫度高聯(lián)鎖MTRIP113機(jī)組跳車。

3 燃機(jī)超溫跳車原因分析

3.1 燃機(jī)超溫跳車過程分析

跳車前燃機(jī)處于低壓軸負(fù)荷控制，工藝負(fù)荷基本穩(wěn)定時，燃機(jī)低壓軸轉(zhuǎn)速上升，04時28分14秒，GCV伺服控制器輸出GCV-PO開始下降，4時28分24秒下降至本輪調(diào)節(jié)的最低值，反饋于28分30秒下降至最低值，反饋滯后6秒鐘（正常跟蹤應(yīng)在1秒內(nèi)），GCV關(guān)小使低壓軸轉(zhuǎn)速下降。同時，GCV閥門關(guān)小導(dǎo)致高壓軸轉(zhuǎn)速開始下降，28分17秒時NCV伺服控制器輸出NCV-PO開始上升，但直到28分29秒時，反饋才開始上升。即NCV閥門動作（反饋）滯后輸出12秒。在這12秒內(nèi)，高壓軸轉(zhuǎn)速從10678rpm下降至10518rpm，下降了160rpm，IGV閥跟著下降了10%，導(dǎo)致入口空氣大幅減少，進(jìn)而引起低壓軸轉(zhuǎn)速下降。

在IGV與GCV都關(guān)小的雙重作用下，低壓軸轉(zhuǎn)速迅速下降，28分29秒時滯后的NCV突然大幅開大，能量向高壓軸傾斜，加劇了低壓軸轉(zhuǎn)速的下降。低壓軸轉(zhuǎn)速設(shè)定不變的情況下，低壓軸轉(zhuǎn)速控制器迅速將GCV開大，由于GCV與NCV閥的動作滯后，導(dǎo)致低壓軸轉(zhuǎn)速超調(diào)，低壓軸轉(zhuǎn)速控制器迅速將GCV關(guān)小。

由于GCV動作滯后，高低壓軸轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，低壓軸轉(zhuǎn)速控制器繼續(xù)關(guān)小GCV閥門，即GCV伺服控制器輸出大幅降低，燃料量急劇下降，高壓軸轉(zhuǎn)速大幅降低，NCV又嚴(yán)重滯后，使得高壓軸持續(xù)大幅降低，從10727一直降至10037下降了690rpm，降幅6.4%，而IGV受77NH控制，降幅是其7倍，下降了46%，從87%降至41%。其結(jié)果是入口空氣銳減，排氣溫度在4秒內(nèi)從493℃上漲至532℃的聯(lián)鎖值而跳車。

3.2 跳車可能原因分析

3.2.1 工況存在大幅調(diào)整

根據(jù)操作記錄及機(jī)組運(yùn)行趨勢來看工況穩(wěn)定，無大幅調(diào)整?？膳懦r大幅調(diào)整原因。

3.2.2 高低壓軸轉(zhuǎn)速測量異常

高、低壓軸各有2支轉(zhuǎn)速探頭，探頭轉(zhuǎn)速測量趨勢一致，無異常波動，可排除高低壓軸轉(zhuǎn)速測量異常原因。

3.2.3 排氣溫度測量異常

排氣溫度共有12支熱電偶測量，去掉最高、最低值后取平均值。從測量值趨勢看，變化一致無明顯異常波動，可排除排氣溫度測量異常原因。

3.2.4 液壓油系統(tǒng)壓力，過濾器前后差壓異常

無相關(guān)報警記錄，檢查液壓油系統(tǒng)壓力正常，過濾器前后差壓正常?？膳懦簤河拖到y(tǒng)壓力，過濾器前后差壓異常原因。

3.2.5 NCV、GCV等閥門卡澀

靜態(tài)校驗各閥門動作順暢，無明顯卡澀現(xiàn)象。可排除NCV、GCV等閥門卡澀原因。

3.2.6 LVDT連接松動

現(xiàn)場對可檢查部位進(jìn)行了檢查，連接牢固無松動。可排除LVDT連接松動原因。

3.2.7 VC（伺服系統(tǒng)）卡件問題

在對閥門進(jìn)行校驗時發(fā)現(xiàn)GCV靜態(tài)校驗閥位不穩(wěn)，閥門反饋數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，超調(diào)過大及在50%輸出跑零等問題。經(jīng)過對跳車前機(jī)組運(yùn)行趨勢的分析，結(jié)合對可能原因的排查，事故原因為GCV與NCV伺服控制卡調(diào)節(jié)不穩(wěn)定，控制參數(shù)出現(xiàn)漂移，控制失調(diào)空氣量驟減導(dǎo)致排氣溫度高觸發(fā)超溫跳車。

4 應(yīng)對措施

4.1 伺服控制卡參數(shù)整定

TS3000的AO卡的兩個通道分別輸出4-20mA閥位指令給每個VC模塊，每個VC模塊分別輸出電流信號給伺服閥，伺服閥返回LVDT信號給主VC模塊，主VC模塊輸出一路一分二的1～5V閥門反饋信號給從VC模塊和TS3000的AI卡，最后HMI從TS3000中讀出閥位。其中TS3000與HMI之間是通過通訊協(xié)議來交互，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差問題。而伺服閥的LVDT信號與VC模塊的輸出閥位若存在偏差，會直接導(dǎo)致閥門控制波動，而從現(xiàn)象來看控制平穩(wěn)沒有波動，也排除了VC模塊與伺服閥之間的信號問題。

跳車后在廠家技術(shù)人員指導(dǎo)下，對GCV、NCV兩個閥門伺服控制卡參數(shù)進(jìn)行整定，靜態(tài)調(diào)試閥門動作滯后時間縮小，開車后GCV、NCV控制穩(wěn)定，高低壓軸轉(zhuǎn)速控制優(yōu)于停車之前。

在2013年底大修中，對所有伺服控制卡參數(shù)進(jìn)行重新整定。將GCV伺服控制卡主卡更換，并進(jìn)行參數(shù)調(diào)整及校驗，重新調(diào)校GCV、NCV、IGV、SRV兩個伺服控制閥門，根據(jù)需要重新調(diào)整伺服控制卡零點(diǎn)、滿度及PI參數(shù)。調(diào)試后靜態(tài)調(diào)試閥門跟蹤迅速，控制精確，閥門精度達(dá)到1級，能夠很好地滿足生產(chǎn)需要。

5 結(jié)束語

燃機(jī)超溫跳車原因為為GCV與NCV伺服控制卡調(diào)節(jié)不穩(wěn)定，控制參數(shù)出現(xiàn)漂移，控制失調(diào)所致。重新調(diào)校伺服控制系統(tǒng)開車后，伺服閥門控制精準(zhǔn)，高低壓軸轉(zhuǎn)速控制穩(wěn)定，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，可靠性，為裝置的穩(wěn)定可靠及長周期運(yùn)行打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

作者簡介

陳海庭（1972-），男，助理工程師，技師。目前在中海石油化學(xué)股份有限公司海南基地電儀部從事儀表運(yùn)行維護(hù)工作。

王玉江（1983-），男，工程師，工程碩士。目前在中海石油化學(xué)股份有限公司海南基地化肥一部從事大機(jī)組儀表技術(shù)管理工作。

作者單位

中海油化學(xué)股份有限公司 海南省東方市 572600