楊利豐，李 政，耿昊天

（中化泉州石化有限公司，福建 泉州 362103）

10 萬噸/年EVA 裝置是引進(jìn)的ExxonMobil Chemical 工藝技術(shù)的聚烯烴裝置[1]。其工況苛刻，設(shè)計壓力高達(dá)200 MPa，控制及聯(lián)鎖邏輯復(fù)雜，開車難度大，國內(nèi)同類型裝置較少，對設(shè)備及高壓超高壓控制閥門的穩(wěn)定可靠性要求極高。高壓超高壓閥門在裝置安裝建設(shè)、閥門調(diào)試，及吹掃初期階段就存在控制邏輯功能設(shè)計不完善，設(shè)備及回路接線設(shè)計錯誤，以及在吹掃初期階段部分電動高壓閥門出現(xiàn)不同程度的閥桿銹蝕、閥桿轉(zhuǎn)動，行程固定指示件與鞍架摩擦，聯(lián)軸器內(nèi)件磨損嚴(yán)重等問題，氣動高壓閥門的智能定位器存在抗電磁干擾能力差，閥門行程超調(diào)，動作響應(yīng)延遲，回訊開關(guān)的防爆一體接線盒進(jìn)水導(dǎo)致電路損壞，液壓超高壓閥門的反饋放大器LWA 工作不穩(wěn)定，伺服閥漏油等多項問題。

高壓超高壓閥門存在的控制聯(lián)鎖邏輯功能及設(shè)備隱患問題不解決，對裝置投料開工以及后期裝置安全平穩(wěn)連續(xù)運(yùn)行會產(chǎn)生較大影響，高壓超高壓特殊閥門控制優(yōu)化及可靠性提升的攻關(guān)工作勢在必行。

1 高壓超高壓閥門的控制功能聯(lián)鎖邏輯設(shè)計優(yōu)化

1.1 控制功能的設(shè)計優(yōu)化

1）電動高壓閥門MZV-108/MZV-286/MZV-309/MZV-311/MZV-315/MZV-325 在DCS 系統(tǒng)中未設(shè)計電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)程/就地狀態(tài)指示、電動閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)公共報警、閥門步進(jìn)停止控制功能。通過增加控制電纜，充分利用電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的“STOP/MAINTAIN”技術(shù)功能特性，優(yōu)化電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制功能和報警功能，確保了該閥門的運(yùn)行可靠穩(wěn)定、控制精準(zhǔn)。

2）電動高壓閥門MZV-280/MZV-826 在DCS 系統(tǒng)中未設(shè)計電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)程/就地狀態(tài)指示，電動閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)公共報警，閥門步進(jìn)停止控制功能。需要增加這些功能，MZV-318/MZV-319 在DCS 系統(tǒng)原設(shè)計圖紙中無開閥、關(guān)閥控制信號，增加相應(yīng)的開關(guān)閥的控制連接設(shè)計，增加控制電纜，由總包院修改現(xiàn)場電動高壓閥門接線。并增加電動高壓閥門在聯(lián)鎖狀態(tài)后DCS 系統(tǒng)中手操器的MV 跟蹤狀態(tài)，重新設(shè)計修改完善邏輯控制功能，使高壓閥門達(dá)到后期操作無擾動平穩(wěn)狀態(tài)。

3）氣動高壓閥門PZV-014A 原設(shè)計控制功能為智能閥門定位器失電、氣源失氣、聯(lián)鎖電磁閥失電時閥門全開，后期專利商要求變更為智能閥門定位器失電、氣源失氣時閥門全開，電磁閥聯(lián)鎖得電時閥門全開。修改控制邏輯后，還需要更改現(xiàn)場電磁閥的氣路連接，最終完成專利商的新要求。優(yōu)化當(dāng)聯(lián)鎖條件激活后，強(qiáng)制DCS 系統(tǒng)的控制器模式為手動控制模式，MV 的輸出信號為故障安全狀態(tài)100%。

4）對氣動高壓閥門LZV-253 優(yōu)化，當(dāng)聯(lián)鎖條件激活后動作，強(qiáng)制DCS 系統(tǒng)的控制器模式為手動控制模式，MV 的輸出信號為故障安全狀態(tài)0%。

5）對液壓超高壓閥門XZV-009/XZV-010/XZV-011/XZV-012/XZV-013/XZV-014/XZV-015，通過優(yōu)化聯(lián)鎖邏輯，當(dāng)聯(lián)鎖條件激活后，強(qiáng)制DCS 系統(tǒng)的控制器模式為手動控制模式，MV 的輸出信號為故障安全狀態(tài)0%。

6）優(yōu)化液壓超高壓閥門XZV-016 聯(lián)鎖邏輯，當(dāng)聯(lián)鎖條件激活后，強(qiáng)制DCS 系統(tǒng)的控制器模式為手動控制模式，MV 的輸出信號為故障安全狀態(tài)100%。

7）優(yōu)化液壓超高壓閥門PZV-805 聯(lián)鎖邏輯，采用超馳旁路控制。當(dāng)反應(yīng)器分解聯(lián)鎖觸發(fā)關(guān)閉HPLDV 閥后，超馳所有其它的聯(lián)鎖關(guān)閉HPLDV 閥門信號條件。

8）根據(jù)專利商的關(guān)鍵回路和復(fù)雜回路控制策略，DCS系統(tǒng)控制器輸出為0%對應(yīng)全關(guān)閉閥門（輸出-6.9%信號，確保閥門緊密關(guān)閉）。

控制系統(tǒng)DCS 控制器[2]輸出100%對應(yīng)于全開閥門（輸出106.9%信號，確保閥門絕對全開）。

對于故障開啟控制閥，DCS 控制器輸出100%對應(yīng)4 mA 模擬輸出，DCS 控制器輸出0%對應(yīng)20 mA 模擬輸出。因此，在經(jīng)過數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器之前，控制器輸出必須反轉(zhuǎn)。

對于故障關(guān)閉的控制閥，當(dāng)DCS 控制器輸出為0%時，對應(yīng)4 mA 模擬輸出；當(dāng)DCS 控制器輸出為100%時，對應(yīng)20 mA 模擬輸出。因此，控制器輸出直接通過數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器。

控制系統(tǒng)設(shè)置必須按照相應(yīng)的配置規(guī)定進(jìn)行實施，控制系統(tǒng)的功能文件對橫河VP 控制系統(tǒng)的要求大部分符合專利商要求，只有MV 輸出-6.9%、106.9%信號的規(guī)定要求在DCS 集成工廠FAT 階段沒有實施。在本次的高壓超高壓閥門可靠性優(yōu)化中，增加了MV 輸出-6.9%緊密關(guān)閉閥門功能，由于橫河DCS 系統(tǒng)不支持-6.9%的設(shè)置，通過把專利商要求的-6.9%輸出的電流值與橫河DCS 系統(tǒng)MV 輸出電流值相對應(yīng)，把此值做為輸出限值，就滿足了緊密關(guān)閉閥門的控制功能要求。

1.2 聯(lián)鎖邏輯審查修改及設(shè)計優(yōu)化

1） 液壓超高壓閥門XZV-009/XZV-010/XZV-011/XZV-012/XZV-013/XZV-014/XZV-015/XZV-016/XZV-017/XZV-018，從DCS 系統(tǒng)送SIS 系統(tǒng)的閥門模式控制信號原設(shè)計為通訊方式。為保證控制安全可靠，按照規(guī)范要求修改為硬接線方式。聯(lián)鎖發(fā)生后，從SIS 系統(tǒng)發(fā)送到DCS 系統(tǒng)的聯(lián)鎖ILOCK_SYS 狀態(tài)信號，原邏輯設(shè)計為通訊方式，為保證控制安全可靠，修改為硬接線方式，XZV-017/XZV-018 邏輯漏項缺少一路DO 輸出，由總包院增加相應(yīng)的控制電纜及現(xiàn)場相關(guān)設(shè)施。

2）在SIS 系統(tǒng)增加液壓超高壓閥門PZV-805 來自DCS系統(tǒng)來的復(fù)位信號，確保復(fù)位信號可靠。關(guān)閥邏輯設(shè)計錯誤，優(yōu)化后取消一路DO 輸出，修改了兩個錯誤的聯(lián)鎖邏輯條件TSHHH415、TSHH200 的因果關(guān)系。

3）液壓超高壓閥門XZV-806 邏輯漏項缺少一路DO輸出，由總包增加相應(yīng)的控制電纜及現(xiàn)場相關(guān)設(shè)施。

4）對液壓高壓閥門XZV-265 修改了錯誤的聯(lián)鎖邏輯條件YZL-CM100 的因果關(guān)系。邏輯漏項缺少一路DO 輸出，要求總包院增加相應(yīng)的控制電纜及現(xiàn)場相關(guān)設(shè)施。

5）修改液壓高壓閥門XZV-272 聯(lián)鎖邏輯條件YZLCM100 的因果關(guān)系，在輔操臺上增加了開關(guān)閥回訊指示燈信號，對于工藝安全操作起到警示作用。

6）液壓超高壓閥門XZV-807 修改了錯誤的聯(lián)鎖邏輯條件PZT-805，TSHHH-800 的功能錯誤及動作關(guān)系。

7）氣動高壓閥門PZV-014A 原邏輯未設(shè)計關(guān)閥控制信號，一并按照硬接線方式進(jìn)行增加。修改了聯(lián)鎖邏輯條件PZT-805，TSHHH-800 的功能錯誤及動作因果關(guān)系。

8）氣動高壓閥門LZV-253，原邏輯未設(shè)計超馳開關(guān)，應(yīng)進(jìn)行增加。

9）氣動高壓閥門XZV-273/XZV-274/XZV-275/HV-276/XZV-310/XZV-312/XZV-316/XZV-326/XZV-879 DCS系統(tǒng)側(cè)設(shè)計了開閥、關(guān)閥控制信號，SIS 系統(tǒng)側(cè)未設(shè)計功能及邏輯，進(jìn)行了開閥、關(guān)閥控制信號的增加。

10）電動高壓閥門MZV-108 在DCS 系統(tǒng)側(cè)設(shè)計了開閥、關(guān)閥控制信號，SIS 系統(tǒng)側(cè)未設(shè)計相應(yīng)的開關(guān)閥的控制連接，而且開閥、關(guān)閥的邏輯功能錯誤，不能正常控制閥門，閥門步進(jìn)邏輯控制功能設(shè)計錯誤。增加相應(yīng)的開關(guān)閥的控制連接，修改開關(guān)閥門、閥門停止的邏輯控制，及對閥門步進(jìn)邏輯控制功能修改。

11） 電 動 高 壓 閥 門MZV-286/MZV-309/MZV-311/MZV-315/MZV-325 在DCS 系統(tǒng)側(cè)設(shè)計了開閥、關(guān)閥控制信號，SIS 系統(tǒng)側(cè)未設(shè)計相應(yīng)的開關(guān)閥的控制連接，應(yīng)增加相應(yīng)的開關(guān)閥的控制連接。

12）電動高壓閥門MZV-280 在DCS 系統(tǒng)側(cè)設(shè)計了閥門的手/自動MODE 選擇功能，SIS 系統(tǒng)側(cè)未設(shè)計相應(yīng)的控制連接，而且開閥、關(guān)閥的邏輯功能錯誤，不能正常控制閥門，閥門步進(jìn)邏輯控制功能設(shè)計錯誤。增加相應(yīng)的手/自動MODE 選擇功能的控制連接，修改開關(guān)閥門、閥門停止的邏輯控制，及對閥門步進(jìn)邏輯控制功能修改。邏輯輸出漏項缺少去輔操臺開關(guān)閥回訊、閥門準(zhǔn)備好等指示燈信號，要求設(shè)計增加相應(yīng)的控制電纜及相關(guān)設(shè)施。增加閥門聯(lián)鎖ILOCK_SYS 狀態(tài)信號給DCS 系統(tǒng)，實現(xiàn)閥門手操器操作無擾動。

13）電動高壓閥門MZV-826 在DCS 系統(tǒng)側(cè)設(shè)計了開閥、關(guān)閥控制信號，SIS 系統(tǒng)側(cè)未設(shè)計相應(yīng)的開關(guān)閥的控制連接。在DCS 系統(tǒng)側(cè)設(shè)計了閥門的手/自動MODE 選擇功能，SIS 系統(tǒng)側(cè)未設(shè)計相應(yīng)的控制連接，而且開閥、關(guān)閥的邏輯功能錯誤，不能正?？刂崎y門，閥門步進(jìn)邏輯控制功能設(shè)計錯誤。增加相應(yīng)的手/自動MODE 選擇功能的控制連接，修改開關(guān)閥門、閥門停止的邏輯控制，及對閥門步進(jìn)邏輯控制功能修改。增加閥門聯(lián)鎖ILOCK_SYS 狀態(tài)信號給DCS 系統(tǒng)，實現(xiàn)閥門手操器無擾動操作。

14）電動高壓閥門MZV-318/MZV-319 在DCS 系統(tǒng)側(cè)設(shè)計了開閥、關(guān)閥控制信號，SIS 系統(tǒng)邏輯圖未設(shè)計相應(yīng)的開關(guān)閥邏輯控制，修改增加開關(guān)閥的控制連接，增加開閥、關(guān)閥的邏輯功能，增加閥門步進(jìn)邏輯控制功能設(shè)計，增加開關(guān)閥門、閥門停止的控制邏輯。

2 實施的主要攻堅措施

通過高壓超高壓控制閥的專利商控制策略規(guī)定、TechnipFMC 文件[3]、總包設(shè)計院圖紙的審查，以及對裝置建設(shè)、吹掃階段出現(xiàn)的設(shè)備問題進(jìn)行逐一分析，分類研究，結(jié)合現(xiàn)場實際情況采取了不同的措施，主要創(chuàng)新點及改進(jìn)如下：

1）逐臺梳理高壓超高壓閥門的控制方案、控制邏輯圖、控制功能、回路設(shè)備接線，以及高壓閥門參與聯(lián)鎖的動作關(guān)系，把設(shè)計、缺陷、功能及施工錯誤進(jìn)行修改完善。

2）調(diào)研國內(nèi)同類型裝置高壓超高壓閥門現(xiàn)狀，從使用情況、維護(hù)維修、備件儲備、故障解決方法及頻次等方面進(jìn)行對標(biāo)，制定本裝置閥門改進(jìn)優(yōu)化措施。

3）高壓電動閥門聯(lián)軸器內(nèi)的球頭與推力件摩擦力大，導(dǎo)致閥桿轉(zhuǎn)動的問題，采取改造球頭及推力件接觸面精細(xì)研磨，在聯(lián)軸器內(nèi)注入潤滑油，及二硫化鉬鋰基酯潤滑等保護(hù)螺紋，減小閥桿推力件與球頭的摩擦力，避免閥桿大范圍轉(zhuǎn)動。

4）超高壓液壓三通閥門關(guān)閉不嚴(yán)，反應(yīng)器無法保壓的問題，在裝置的高壓閥門實驗站通過多次試驗調(diào)整，測出液壓油路調(diào)壓閥最佳工作位置點，調(diào)整好油缸的關(guān)閉壓力，在高壓閥門實驗站通過高壓測試超高液壓三通閥能夠嚴(yán)密關(guān)閉。

5）通過高壓閥門閥桿除銹和采取防腐措施，解決了高壓電動閥閥桿嚴(yán)重銹蝕問題。

6）超高壓液壓閥XZV-016 DCS 控制系統(tǒng)給全關(guān)信號，現(xiàn)場閥門關(guān)閉，但DCU 回訊顯示值在6%～10%之間波動，DCU 紅燈亮，出現(xiàn)錯誤信息。對LWA 進(jìn)行零點調(diào)整后，第一次給信號關(guān)閉閥門時，DCU 回訊顯示值為0%，但是之后再給信號開關(guān)閥門，DCU 回訊顯示值在6%～10%之間出現(xiàn)不規(guī)律數(shù)值，而且DCU 會出現(xiàn)報錯信息，此方法試驗測試2 ～3 次后，問題仍無法消除，更換新LWA 后，DCS 控制系統(tǒng)給全關(guān)信號，現(xiàn)場閥門關(guān)閉，DCU 回訊顯示值在0%左右，數(shù)值穩(wěn)定沒有波動現(xiàn)象，投用使用至今未出問題。

7）超高壓液壓閥PZV-805 閥門正常投用過程中，DCS控制系統(tǒng)輸出信號沒有改變時，現(xiàn)場伺服閥[4]油管會出現(xiàn)不規(guī)律的振蕩，現(xiàn)場閥門會出現(xiàn)開關(guān)的波動現(xiàn)象，且持續(xù)時間2 min ～3 min，關(guān)閉液壓油后沒有振動現(xiàn)象。更換新LWA 后，現(xiàn)場油管沒有波動振蕩，現(xiàn)場閥門也沒有出現(xiàn)開關(guān)閥門的頻繁波動現(xiàn)象，投用至今未出現(xiàn)問題，換下的LWA 由工廠進(jìn)行修理，為企業(yè)節(jié)省設(shè)備購置費(fèi)用。

8）超高壓液壓閥PZV-805 現(xiàn)場伺服閥本體控制油缸密封蓋處漏油，拆下測繪密封圈尺寸，加工更換后伺服閥工作正常。

9）數(shù)字控制單元DCU[5]輸出反饋閥位信號在DCS 系統(tǒng)中沒有顯示，通過對DCU 輸出反饋閥位至DCS 信號的測量及計算，找到了問題，是DCU 輸出反饋閥位信號與DCS系統(tǒng)卡件不匹配導(dǎo)致的無法顯示。在超高壓液壓閥DCU 的輸出端機(jī)柜側(cè)增加9 臺信號放大器，解決了因為DCU 的輸出負(fù)荷能力與DCS 不匹配導(dǎo)致的閥位反饋指示不正常問題。

10）整定高壓電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制參數(shù)，解決高壓電動閥小信號不動作問題，使閥門達(dá)到2%～3%偏差動作。

11）聯(lián)合外修單位制定了針對高壓電動閥門的維修及加工方案，修復(fù)了高壓電動閥的聯(lián)軸器內(nèi)磨損、聯(lián)軸器內(nèi)兩半環(huán)擠壓變形、聯(lián)軸器定位銷轉(zhuǎn)動損壞閥桿，及錯位、閥座損壞內(nèi)漏等問題，確保其能長周期正常運(yùn)行。

12）高壓超高壓液壓閥門閥位Limit 限位開關(guān)存在設(shè)計缺陷，閥門開關(guān)到位后不能正確反饋信號，提出整改辦法在閥桿固定環(huán)上增加黑金屬螺釘后，閥位Limit 限位開關(guān)工作正常，更換隨廠家設(shè)備配套的普通防爆格蘭，采用進(jìn)口雙密封形式，并且改變了其它高壓閥門的回訊開關(guān)防爆接線口的錯誤安裝固定方向，避免了回訊開關(guān)因進(jìn)水引起設(shè)備故障。

13）根據(jù)高壓閥門氣動智能定位器[6]現(xiàn)場實際使用情況，設(shè)計加工氣動智能閥門定位器安裝支架，更換抗電磁干擾性較強(qiáng)、穩(wěn)定、工作可靠的智能閥門定位器，同時也保證了氣動高壓閥門的穩(wěn)定性和可靠性。

14）高壓電動閥門行程指示件與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的鞍架刮擦嚴(yán)重，原因是閥桿轉(zhuǎn)動帶動閥門行程指示件一同旋轉(zhuǎn)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的鞍架刮擦，影響閥門的開關(guān)速度及打開關(guān)閉的時間。采取攻堅措施一是針對廠家的設(shè)計缺陷對閥門行程指示件進(jìn)行切削改造，二是采用尼龍材料，自行設(shè)計加工了閥門行程指示件防磨擦保護(hù)件，經(jīng)過實驗及投用，效果明顯，徹底解決燈籠架的磨損問題。

3 實施效果

經(jīng)過攻關(guān)后高壓超高壓閥門投用穩(wěn)定可靠，達(dá)到項目攻堅的預(yù)期目標(biāo)，相關(guān)的各級人員也全方位得到了提升。

1）通過自行設(shè)計加工防摩擦保護(hù)套件，局部加注潤滑脂，增加反饋指示放大器[7]，采用高可靠性智能定位器替換問題定位器，以及重新設(shè)計智能閥門定位器反饋支架，設(shè)計防雨罩，調(diào)整液壓三通閥調(diào)壓閥，調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制參數(shù)，優(yōu)化聯(lián)鎖控制設(shè)置方案，調(diào)整回訊開關(guān)固定方向，對易銹蝕部件進(jìn)行除銹防腐等一系列措施，徹底解決了高壓超高壓閥門存在的故障隱患，為裝置順利開車創(chuàng)造了有利條件。

2）減少EVA 裝置高壓超高壓閥門發(fā)生故障導(dǎo)致停車的影響，避免企業(yè)效益損失每天近200 萬元～420 萬元。

3）提升了裝置特殊設(shè)備的管理水平，通過利用各種專業(yè)技術(shù)的應(yīng)用，增強(qiáng)了各工種之間的協(xié)作配合，加強(qiáng)及規(guī)范企業(yè)管理，提高工作效率。

4）通過特殊設(shè)備的維護(hù)，對于工人的技能和業(yè)務(wù)素質(zhì)有了新的更高的要求，技術(shù)的更新進(jìn)步也促進(jìn)員工綜合素質(zhì)的不斷提升。

5）通過項目的實施，收集了進(jìn)口設(shè)備的全部技術(shù)文件及數(shù)據(jù)信息，為員工的技術(shù)培訓(xùn)做好課件，培養(yǎng)更多的專有人才，使裝置在最佳的生產(chǎn)狀態(tài)下長周期運(yùn)行，有效地提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，使企業(yè)獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

保障裝置設(shè)備安全生產(chǎn)不是一句口號，特別是對超高壓裝置更是極大的挑戰(zhàn)。為了超高壓閥門設(shè)備的可靠運(yùn)行，除了設(shè)備本身的質(zhì)量過關(guān)，還需要企業(yè)工廠設(shè)備的先進(jìn)管理及人員的預(yù)知維修與技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。本次的高壓超高壓優(yōu)化工作只是開始，將來還有更大的技術(shù)挑戰(zhàn)需要去攻克完成。