防喘振阀全开故障原因分析

一、设备概况及简介

离心式压缩机，19年投用，原PLC控制系统GE90-70集成，系统控制器冗余，I/O卡件不冗余。由于控制系统使用多年，备件停止供应，在2013年仪表隐患治理项目中进行改造，为了保证机组喘振控制正确性，最终确定由公司完成系统升级，升级方案为GERx3iPLC控制系统，系统控制器冗余，I/O卡件不冗余。

二、故障经过20年4月27日13点01分42秒，公司炼油生产部气体分馏装置压缩机操作人员反映压缩机出口压力PT21入口流量FT20等10点参数显示为“0”，防喘振阀处于自动模式下自动全开。工艺操作人员立即将防喘振改为手动控制，强行进行关闭操作，未对装置造成大的影响。

三、原因分析

（一）过程检查及分析

1.喘振阀FCV20 全开分析

喘振图如上图所示，横坐标为压缩机入口流量FIT20，体积流量，纵坐标为出口压力PIT21与入口压力PIT20比值。喘振曲线中的黄色线为传振线，白色线为后背线，红色线为控制线，蓝色实心圈为工作点，随出入口压力、入口流量的变化而变化。出入口压力比与控制线交点为控制点，用绿色十字表示。正常操作时工作点在喘振控制线右侧运行，一旦出现流量偏低的情况，喘 振线将向左侧移动，当工作点靠近控制线时，防喘振控制阀将按照PID的调节，自动打开调节阀到一定开度，当工作点接触喘振线时将导致防喘振 阀迅速打开。当压缩机出口流量FIC2720故障为零时，工作点将回到坐标原点，进入喘振区，防喘振阀全开。

2、压缩机出口压力 PIT21、入口流量 FIT20显示为零分析：仪表维护人员对压缩机出口压力 PIT21、入口流量 FIT20等10个回种 及PLC 系统 AI02 模拟量输入卡开展检修工作，检查如下：

1.检查该卡件 24VDC 供电和运行状态正常，发现卡件运行灯、状态灯 指示正常；

2.利用万用表对该卡件所带的 10 个回路进行电流信号测量（正常测量 值应在 4-20mA 范围内），电流信号正常；排除了现场仪表故障及 24V 供 电故障；

3.断开AI02卡件回路通道供电保险端子，检查熔断保险正常，但重新上电后故障未恢复；

4.检查AI02卡件，安装牢固，无松动；拔下AI02卡件，检查底板和卡件插针，底板母槽及插针无损坏或弯折现象，排除卡件底板插针松动接触不良故障；

5.用笔记本电脑与PLC系统建立通讯，对AI02卡件进行故障诊断，发现在13:01:42 秒出现卡件丢失信息，与仪表参数显示为“0”时间一致；

6.拔下AI02卡件，重新安装卡件后故障消除，数据恢复正常；

7.更换故障卡件，投用正常。

（二）故障根本原因

1.直接原因：AI02卡件工作不稳定。根据上述检查处理过程，判断为PLC控制系统AI02卡件故障，导致卡件所带回路指示为“0”，其中压 缩机入口流量FT20为0触发防喘振阀FV21全开。卡件断电再次上电不能恢复的原因是，该供电是对AI卡件的独立供电，但卡件与底板之间管 脚仍处于连接状态，底板供电工作正常，无法对卡件重新初始化。重新插拔卡件确保卡件彻底断电，实现了卡件初始化功能（相当于对硬件的硬（冷）复位操作），重新上电后卡件恢复正常工作。但考虑到卡件性能的不稳定性，对故障卡件进行更换。

2.间接原因：I/O卡件不冗余。

3.管理原因：2013年该控制系统升级改造过程中，未对控制系统改造方案进行深入研究，未严格要求该系统实现I/O卡件冗余功能。

四、整改措施

1.核实该系统各类卡件储备情况，对已消耗的卡件及时补充，确保出现问题后及时处理。

2.PLC系统普遍存在I/O卡不冗余问题，普遍存在通道不是点点隔离问题。在以后控制系统升级改造项目实施过程中，要求关键机组控制系统处理器、通讯卡及I/O卡件达到全冗余，实现卡件的热备冗余和通道的点点 隔离功能，达到控制系统的本质安全。

五、总结与启示

1.强化长周期隐患排查工作。对不冗余、达到使用寿命的关键设备、配件 列计划逐年进行更换，确保控制系统、联锁仪表安全可靠运行。

2.强化控制系统的本质安全。针对本次设备故障，暴露出该控制系统 因I/O 卡件非冗余配置而未达到系统的本质安全，卡件或通道故障仍然会 导致机组非正常运行。在以后工作中，无论是新项目建设或老系统改造，  针对关键机组控制系统，要实现控制器、I/O 卡件、电源、网络达到全冗 余状态，如 SIS 系统、ITCC 系统，实现控制系统的本质安全，确保机组长 周期稳定运行。

3.强化应急反应能力。出现生产、设备问题后，相关人员抵达现场如何快速处置是缩小事故隐患影响的关键。针对本次设备故障，电仪运行中心仪 表维护人员抵达现场后，分析判断准确，并在较短时间内恢复卡件的运行，同时备件及时抵达现场，并积极组织更换。但在此期间，工艺处置不到位，应第一时间将防喘振阀切除改副线运行，恢复生产，而不是一味的等，最 终将事态扩大。因此在以后工作中，要求出现生产、设备问题后，在问题明确并采取相应措施前提下，各专业要积极配合组织恢复生产，确保问题不扩大化，减少影响和损失。