王玉江

（中海油化学股份有限公司，海南东方 572600）

合成氨

合成氨压缩机组PLC系统技术改造总结

王玉江

（中海油化学股份有限公司，海南东方 572600）

合成氨压缩机组联锁保护系统连续运行10a多后，系统硬件进入故障高发期，亟需改造。主要介绍改造过程中遇到的技术难题及处理情况。

PLC；改造；SIS

中海石油化学股份有限公司海南基地化肥一部合成氨压缩机组联锁保护系统采用的是MODICON的984－685系列PLC控制系统。系统于1995年投入使用，至2013年已运行18 a。该系统由于十几年的连续运行，出现了热备卡S911故障，系统硬件老化已进入故障高发期，加上备件停产短缺，系统单系列CPU运行状态，已经严重影响到压缩机组的稳定运行。利用2013年底的大修时间对合成氨压缩机组PLC控制系统进行了改造，成功将其改造为技术先进硬件完全冗余的TRICON安全仪表系统，改造后机组一次开车成功，为机组长周期安全稳定运行打下了坚实的基础。由于时间紧迫，图纸资料不全，在改造过程中遇到了很多难题，本文拟对克服的技术难题进行总结。

1 系统改造空间不足

原PLC系统包含天然气压缩机组（以下简称01机组）、空气压缩机组（以下简称02机组）和合成气压缩机组（以下简称07机组）三个机组的联锁保护功能。系统硬件分别布置在3个相邻的机柜中，热备冗余CPU安装在02K001机柜中，每个机组的数字量输入输出信号构成系统的1个远程I／O子站，通过分支电缆与系统连接，如图1、图2。因原PLC系统供电模块及卡件为非冗余配置，DI点未进行隔离，DO点只部分进行隔离，各机组机柜中PLC系统硬件只占用很小空间，新系统供电及卡件皆为冗余配置，DI、DO点全部进行隔离，硬件增加1倍以上，原有空间无法容纳。解决方法：在07K001机柜后面新增一个机柜放置主系统硬件，继电器及端子板放置在原系统各机柜位置处，主系统与端子板通过ECLO电缆连接，如图3。此方法优点：1）原接线无需变动，避免了跨柜接线问题；2）原系统空间有效利用，新占用空间最少；3）不影响将来机组控制系统进行改造，给机组控制系统整合留有余地。

图1 原PLC系统机柜配置图

图2 原PLC系统配置示意图

图3 新系统端子板布置图

2 机组高位油槽联锁改造

07机组高压缸密封油槽液位低联锁原设计为二选二联锁，一路信号LSLL07062A为浮子开关，另一路信号LSLL07062B由气动变送器加压力开关组合而成，如图4。气动变送器为高静压微差压型号，此型号备件已停产多年，2009年由于气动变送器故障，导致联锁降为单一联锁。此后想了很多办法都未能将此联锁恢复二选二功能。因气动仪表的可靠性较差，精度也低。随着电动仪表的不断发展，并有多种防爆措施，气动仪表逐渐被电动仪表所淘汰。在本次改造中将气动变送器改为电动变送器，系统硬件增加一块AI卡将此问题解决。具体回路连接如图5。

图4 LSLL07062联锁回路

浮子开关信号经过继电器隔离后接到新系统DI卡端子板上，电动差压变送器经过安全栅和防浪涌栅后接新系统入AI卡端子板上，在下位程序中变送器信号经过比较后输出内部开关量信号与浮子开关信号组成二选二逻辑，LSLL07062二选二联锁功能得以恢复。高位油槽液位低联锁LSLL07058、LSLL01064与LSLL07062联锁构成情况一样，气动变送器虽没有故障，但存在很大的风险，在改造中一并更改，不再赘述。

图5 LSLL07062联锁改造回路示意图

3 机组油系统气动仪表改造

01机组、07机组密封油采用气动仪表控制。以01机组为例，密封油控制系统组成如下：采用气动差压变送器测量高位密封油槽液位，其输出信号分两路，一路通过气电转换器送压控室盘柜显示，另一路送气动调节器作为测量值，气动调节器比较测量与给定的偏差，送出控制信号给气动阀门定位器来控制气动薄膜调节阀如图6。因气动变送器及气动调节器老化停产，机组运行存在较大风险。利用新系统功能取代气动仪表控制：PID控制模块替代气动调节器，电动变送器替代气动变送器，电气阀门定位器取代气动阀门定位器，如图7。改造后重新整定控制器PID参数，调校阀门，开车后控制精准稳定，调节品质有所提升，消除了气动仪表故障隐患，取消了气动调节器，备件费用大幅降低。同样方法，将07机组密封油控制系统改造，改造效果良好。

图6 原01机组密封油控制回路

4 系统逻辑编程方式改变

在充分解读原系统逻辑基础上，将原系统梯形图编程方式改为功能块图，通过联锁确认单反复调试验证，确保了新系统逻辑与原设计一致。新系统逻辑图增加位号及注释，功能块集成化，逻辑功能一目了然，便于理解查找，维护组态不易出错，维护及故障查找效率大大提高。原系统逻辑如图8，新系统逻辑如图9。

图7 技改后01机组密封油控制回路

图8 原系统逻辑图

图9 新系统逻辑图

5 盘柜仪表改造

合成01机组、07机组密封油槽液位通过气电转换器将气动变送器输出20－100 kPa气信号转换为4－20 m A电信号，再送给盘柜仪表显示及报警。以01机组密封油液位LI01061为例，其回路连接如下：气电转换器LY01061将4－20 m A信号经接线箱JB08送给配电器DS061，其输出接到盘柜仪表LI061显示及报警，如图10。

盘柜仪表为指针刻度显示仪表，显示精度较低，并且需要220 V AC供电，项目改造后供电回路重新配置，现场系统模拟量显示仪表供电全部为24VDC电源，新系统配置AI卡件，为便于监控操作，存在将盘柜仪表接入系统需求。经过测试盘柜仪表为电压型仪表，可以直接串在回路中再接入系统显示，将220 V AC电源取消后，LAH062、LAL063电子报警开关失效，其报警功能在系统下位中逻辑中实现，见图11。改造后将220 V AC电源及配电器DS061全部取消，只保留盘柜显示仪表LI061，同时系统画面增加液位显示百分数显示，读数更加直观，便于监控操作。

图10 盘柜仪表接线图

图11 密封油液位高低报警逻辑图

6 机组高位油槽仪表加装顶棚

压缩机组高位油槽仪表大多参与机组联锁，为A类关键仪表设备，由于设计缺陷，其顶部遮挡板一直未能安装，长期暴露在露天之下。经过10a多的使用，长时间风吹日晒雨淋，加速了仪表设备的老化。2011年连续出现过两起仪表故障，都是由于长期高温日晒引起，给装置的长周期运行带来了很大的隐患。因此，对高位槽仪表的防护是十分必要的。经过现场勘察，重新设计了仪表防护顶棚，见图12。利用库存的工字钢及角钢构成顶棚主体框架，顶部及侧边加装彩钢板封装。高位油槽增加防护顶棚后，将仪表全部遮挡起来，有效防止了强日晒、雷击、台风等恶劣天气对仪表的影响，对仪表设备起到了很好的保护，避免了联锁及控制仪表误动作导致的跳车事故，有利于装置长周期稳定运行。

图12 高位槽仪表顶棚设计图

7 其他技改

1）易受雷击影响的仪表回路增加浪涌保护栅及安全栅，保证仪表回路安全。

2）更换了故障的超速保护器，其供电方式由单一UPS供电改为两路UPS加一路市电的三路供电，确保供电安全。

3）输入输出回路全部增加隔离元器件。输入回路由无隔离变成全部隔离，输出回路由部分隔离变为全部隔离。

4）增加操作站工程师站，高标准增加上位监控画面及SOE事件记录功能。

5）增加上位画面联锁切除功能，便于切投联锁操作。

6）增加软报警灯屏，显示所有联锁报警信息，便于工艺监控及开停车操作。

7）历史数据存储及系统自诊断功能，方便保存和查阅各类数据和报表，便于生产管理及故障查找。

8 结束语

系统改造不仅消除了系统本身存在的各种问题，同时将现场仪表的存在多年的各种隐患故障消除，使得联锁投用率及完好率都达到100%，整个系统的可靠性和稳定性都得到了大幅提升。改造至今，合成压缩SIS系统运行正常，性能优良，工艺操作便捷，取得了良好的预期效果。

Technical reform Summary of PLCsystem for ammonia compressor unit

Wang Yu-jiang
（CNOOC chemical Limited by Share Ltd，Hainan 572600，China）

the interlocking protection system of ammonia compressor unit is running for more than ten years，and the system has a high risk of failure．The technical difficulties encountered in the process of transformation and the processing conditions are mainly introduced．

PLC；transformation；SIS

TQ113．266．4

B

1003-6490（2015）05-0001-05

2015－10－08

王玉江（1983－），男，工程师，工程硕士，目前在中海石油化学股份有限公司海南基地化肥一部从事大机组仪表技术管理工作。