鲁 兵，刘宝科

（中国石油兰州石化公司，甘肃兰州 730060）

0 引言

活性炭吸附单元是油气回收系统的重要组成部分，单元的电动阀如果发生故障将影响整改系统的正常运行，为了保证系统的正常运行，需要对该故障进行分析研究。

1 工艺流程

1.1 工艺总流程

某炼厂航煤汽车零装栈桥油气回收系统采用“冷凝+膜分离+活性炭”吸附工艺。工艺流程如下：

（1）将鹤位排出的油气收集进入到集气总管。

（2）集气总管上的压力传感器压力信号和现场流量信号同时满足，反馈给控制系统。

（3）控制系统通过变频器调节变频风机抽气能力，实时跟踪装车的排气速度。

（4）尾气先经过预冷器，然后通过冷凝出口低温气与入口常温气进行换热降温，回收冷量，随后进入冷凝系统。

（5）尾气经过预冷器换热后进入冷凝单元，油气在冷凝单元中通过分梯度冷凝的方式将绝大部分油气转化为液体油直接回收至储罐。分凝后的低浓度油气和进气进行回热交换至近常温状态，进入压缩单元。

（6）压缩单元由压缩机等组成，将低温常压油气压缩成高温高压气体后进入膜单元。

（7）不凝气体经过非多孔性橡胶态高分子气体分离膜，利用膜两侧的压差作为分离动力，分离膜对不同气体的透过速度不同，不凝气中的有机气体比空气更优先地通过膜，使有机气体与空气分离。富集的油气经过管线返回冷凝单元重新冷凝液化，膜组件透余侧气体为低浓度气体，进入活性炭吸附单元。

（8）经过膜处理的非渗透气继续进入两个并联罐组成的活性炭吸附单元进行活性炭吸附处理。活性炭吸附末端干净气体直接达标排放，达到吸附饱和的吸附罐则进入真空解析过程，同时，并联的另一活性炭吸附罐进入吸附过程。

（9）解析后的高浓度气体进入集油罐进行吸收处理，少量未被吸收的油气进入冷凝系统的下一个循环。

（10）集油罐装满后通过自带油泵自动输送至污油回收装置。

1.2 吸附单元工艺

活性炭吸附单元阀组动作启动累计时间包括入口引风机P101 启动时间、吸附罐V107、V108 切换时间（60 min）、脱附时间（50 min）、破真空时间（30 s）。吸附罐V107、V108 吸附解析操作如下：

（1）电动阀MV105 为打开状态，MV107 处于初始打开状态，MV103 处于关闭状态，吸附罐V107 开始吸附。

（2）电动阀MV105 累计打开60 min（P101 启动时间）后，同时打开阀门MV108，2 s 后打开阀门MV106，同时关闭阀门MV104，10 s 后关闭电动阀MV105，同时关闭MV107，打开MV103。到位后启动真空泵P103，吸附罐V107 开始脱附，真空泵P103 累计启动时间50 min 后停止，同时关闭MV103。到位后打开阀门MV111 进行破真空补氮气操作，MV111 打开30 s后关闭，V107 罐完成吸附脱附循环。

（3）电动阀MV106 累计打开60 min（P101 启动时间）后，同时打开阀门MV107，2 s 后打开阀门MV105，同时关闭阀门MV103，10 s 后关闭电动阀MV106，同时关闭MV108，打开MV104。到位后启动真空泵P103，吸附罐V108 开始脱附，真空泵P103 累计启动时间50 min 后停止，同时关闭MV104。到位后打开阀门MV112 进行破真空补氮气操作，MV112 打开30 s后关闭，V108 罐完成吸附脱附循环。

（4）重复2、3 过程。如果P101 停止运行，则吸附停止、计时停止；P101 打开，则吸附启动、计时开始。

工艺流程如图1 所示。

图1 工艺流程

2 故障分析及处理

2.1 故障现象

吸附单元电动阀MV105 手动、自动均无法开、关操作，检查发现电动阀电机定子绕组烧毁。吸附塔V107 不能正常使用，顺控制电动阀电机的正转和反转。控制系统程序输出打开电动阀命令，PLC 输出通道Q2.5 接通，继电器KA18-1 线圈得电，继电器触点KA18-1 闭合，接触器KM18-1 得电，接触器触头KM18-1序控制无法正常运行，需要手动操作。

2.2 电动阀控制系统组态

油气回收系统的控制系统由西门子S7-200 SMART（CN226）PLC 及WINCC 软件组成。电动阀MV105 控制开关程序如图2、图3 所示，其中的符号地址及释义见表1。

图2 电动阀MV105 开控制程序

图3 电动阀MV105 关控制程序

表1 电动阀开/关程序段中的符号、地址及注释

从程序可以看出，电动阀MV105 的打开有2 种情况，一种是吸附程序逻辑运算输出，一种是上位系统画面“手动”打开命令。阀门打开中断（停止）有4 种情况，分别是电动阀全开位置反馈、电动阀关闭控制输出信号、上位系统画面“手动”关闭命令以及吸附程序逻辑输出。电动阀MV105 的关闭控制也是2 种情况，一种是吸附程序逻辑运算输出，一种是上位画面“手动”关闭信号。关闭控制输出停止有4 种情况，分别是电动阀全关位置反馈、电动阀打开控制输出、上位画面手动打开信号以及吸附程序逻辑输出。

2.3 电动阀电气接线

电动阀电气接线如图4 所示，电动阀的打开和关闭实际上是闭合，电动阀电机得电，开始转动。接触器触头KM18-1 断开，电机转动停止。控制系统程序输出关闭电动阀命令，PLC 输出通道Q2.6 接通，继电器KA18-2 线圈得电，继电器触点KA18-2 闭合，接触器KM18-2 得电，接触器触头KM18-2 闭合，电动阀电机得电，开始反向转动。接触器触头KM18-2 断开，电机转动停止。

2.4 故障原因

从PLC 控制程序和电动阀的接线可以看出，在电动阀打开或关闭自动过程中，如果阀门卡涩，电机将一直处于上电状态，势必会造成电流增大，直至烧毁电机绕组。阀门质量不过关，供应商设计的电气接线不正规是电动阀电机绕组烧毁的根本原因。

3 故障处理

3.1 更新电动阀

采购原型号电动阀或者其他厂商的代用电动阀，使用改进后的接线方式接线。

3.2 电动阀接线改进

PLC 程序保持不变，对其接线进行改进。在控制机柜内重新配线，拆除继电器到接触器的信号线，改用直流供电备用回路（24～30 V）供电。为了保护PLC 系统供电的安全性，电动阀开关反馈信号回路增加熔断器FU1、FU2，继电器KA28-1、KA28-2。电气接线如图5 所示。

图5 电动阀更换后电气接线原理

3.3 电动阀联调

（1）电动阀现场放置“就地”位置，现场手动开、关电动阀，运行正常。

（2）电动阀现场放置“远程”位置，将系统切换至“手动”状态，使用上位控制系统，测试开、关电动阀，运行正常。

（3）电动阀现场放置“远程”位置，将系统切换至“自动”状态，使用上位控制系统观察电动阀运行状况，运行正常。

4 结束语

电动阀接线方式改进后，运行已有一年时间，再未出现电动执阀线圈损坏的情况，其他电动阀也可以按照此方案进行改进。自控人员在项目设计阶段、验收阶段应对仪表相关问题进行研判，综合考虑可靠性、经济性、可维修性等问题，保证系统的正常运行。