往复式压缩机仪控单元安全性改造

摘 要：往复式压缩机是油气处理系统常见的大型核心设备，因此其运行的可靠性、安全性也就成为研究的重要内容，本文以冀东油田南堡联合站压缩机为例，针对PLC失灵后压缩机无法正常停机的设计缺陷，结合压缩机PLC逻辑及高压侧控制回路的设计原理，对控制方式进行改造，实现了PLC死机后的自动停机功能，提高了压缩机运行的安全性。

关键词：压缩机 PLC 改造

引言

南堡联合站共有3台JGD/6大型往复式压缩机，承担着为海上来气增压使之达到天然气处理分离所需压力和将商品天然气外输任务，是油气处理的重要环节。本文主要针对2011年12月南堡联合站2#、3#原料气压缩机同时非正常停机的问题进行故障分析，并对相应的改造进行了阐述总结。

1.现状调查

2011年12月30日7：10左右中控室工控机显示2#、 3#原料气压缩机同时停机，值班人员检查压缩机现场实际处于运行状态，用于压缩机控制的PLC已死机，无法进行手动控制。按下压缩机旁紧急停车按钮，仍不能停止设备，最后通过与供电公司联系，在高压侧10kv开关柜内手动强制停机。

2.原因分析

通过查找压缩机PLC设计图纸及高压侧接线图并进行分析，发现以下三点问题：

2.1启停信号类型存在缺陷

PLC在死机或者失电后，即使按下停机按钮，PLC也无法接到停机指令，更无法将停机指令发出。这是因为其原设计中PLC发出的启动、停机指令均为点动信号（常态下为开点，需要发出停机指令时，闭合相应回路1秒后，然后断开），这就导致了常态下（无论压缩机运行与否），停机回路永远为断开信号，即使PLC死机后，也无法改变此种信号状态。当压缩机在正常运行期间，PLC输出至高压侧的信号线缆出现人为破坏或者其他断缆情况时，即使操作人员在现场按下紧急停机按钮时，压缩机PLC发出的停机信号也无法传至高压侧控制柜内，压缩机仍无法停机。

2.2急停功能设计存在缺陷

急停与常规停机信号同时接入PLC模块，且PLC停机输出指令只有唯一一条。不符合紧急停机与常规停机按照不同安全等级区别设计的理念。当压缩机PLC突发性死机、失电或控制屏失灵时，操作人员无法使用急停按钮停机。在无PLC监控保护的情况下运行，短时间会造成气阀损坏，严重时可造成压缩机出口压力超压，法兰刺漏。气缸活塞杆断裂，最后引发重大事故。

2.3缺少远程停机功能

设计中虽有急停按钮，在其处在压缩机控制柜旁，当出现压缩机厂房大量泄漏时，操作人员无法及时进入厂房停止设备，存在安全隐患，需要增设远程停机按钮，以实现远程异地停机功能。如发生压缩机厂房大量泄漏时，操作人员无法进入厂房内对压缩机紧急停机，可能会导致更严重的次生事故。

3.改造措施

针对上述三点问题，我们对压缩机PLC控制逻辑，自控ESD系统控制逻辑、高压侧合闸、跳闸回路逐一深入分析，找出其根本原因并按计划逐一进行如下改造。

3.1 PLC停机控制线路改造

考虑到PLC产品特性，在PLC失电或者死机时，IO模块中的DO点均可恢复安全位置（带电时为闭合状态时，PLC失灵后自动转换为常开位置），新增PLC模块DO触点一对，将其组态为常开点（PLC带电时触点闭合、故障时触点自动断开），将其接入新增的3#继电器线圈， 如图1，

图1改造后压缩机PLC端停机控制图

然后将3#继电器的常闭触点J3接入10kV压缩机开关柜内的主电机跳闸回路。如图2。通过以上改造实现PLC失效或者信号断缆后压缩机自动停机的功能。

图2改造后高压端压缩机停机控制图

3.2 改变急停信号接线点

通过分析，我们认为紧急停机方式应该与常规停机方式有所区别，且其安全级别要高于常规停机。急停按钮线路应该直接接入高压侧控制模块，以确保设备在紧急情况下无条件停机。

因此，我们将原有急停按钮常闭触点接通至高压侧控制回路的电源点，当急停按钮处于正常位置时，高压侧控制回路供电正常；当急停按钮处于紧急位置时，高压侧控制回路供电失效，实现主电机电源自动断开。当设备进行检维修工作时，可按下急停按钮，即使高压侧操作失误，也不会导致设备启动。

3.3增设异地远程停机功能

为了实现异地远程停机功能，我们将利用现有的ESD系统，在其机柜间内部增加DO4输出点一对，通过对ESD系统组态，将其DO4设置为长期带电状态，线路接入4#继电器线圈，

然后将4#继电器辅助触点中的常闭点接入高压侧主电机跳闸回路中，在中控室ESD控制盘设置三套压缩机紧急停车按钮，其信号接入ESD系统。

4. 结论

1、通过对压缩机PLC和高压侧主电机控制线路的改造、结合安全级别要求，增设了远程停机功能，实现了PLC故障和控制线断路时的自动停机功能。消除了潜在的安全隐患。

2、实现了远程停机给功能，为快速、安全应对压缩机厂房天然气大量泄漏等突发性事故提供了可靠地技术保障。

作者简介：郝磊（1983-）男，汉，河南南阳人，冀东油田油气集输公司，设备管理员，本科学历，管理设备方向。

朱瑞（1983-）男，汉，河北唐山人，冀东油田油气集输公司，设备工程师，本科学历，管理设备方向。