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[摘 要]XX 制氧厂23500 Nm3/h空分设备配套的空压机防喘振阀，在短短3个月的时间里多次非正常打开，严重影响了设备的稳定运行。经过对故障现象进行分析，发现防喘振阀频繁打开的故障源。并进行了处理，同时对控制系统进行了完善，增加了报警功能，使此类故障发生时能够迅速查出出现问题的部位。
[关键词]防喘振阀 故障 空压机 轻载
中图分类号：TM121.1.3 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2015）25-0056-01
前言
空分设备由空压机、空冷系统、分子筛纯化系统、热交换系统、精馏系统、膨胀机、氧压机、氮压机、液体储槽等组成。其中空压机为流程的源头，如果它出现故障，则影响到整个流程的生产。空压机设有防喘振控制系统。防喘振控制系统的主要作用是在空压机出现危险状况，比如超压、喘振等情况发生时，能够快速的打开阀门，保证机组的安全。正常情况下防喘振阀与入口导叶配合依据设定值调节机组出口压力，保证流程调整压力需求。如果防喘振系统出现故障，轻则无法保证流程的稳定，重则造成设备轻载或故障停车，严重影响公司氧氮氩用气需求。
1 存在问题
XX制氧厂23500 Nm3/ h空分设备配套国外某公司生产的RIK90-4型空压机。它的DCS使用的是美国FOXBORO公司的I/A Series控制系统。空压机防喘振阀在3个月中多次非正常打开，其中两次造成空压机轻载，其后续设备停车，三次突然开大，使空压机出口压力突然降低，严重影响了流程的稳定。对比参数曲线以及报警历史发现：轻载时空压机防喘振阀突然全开，同时空压机导叶立即开大，入口流量也紧随变大，出口压力减小。同时报警记录里先有空冷塔出口压力PIAS1102压力低报警，18 s后才有了PIAS1102压力低低报警。波动时空冷塔出口压力PIAS1102低报警，防喘振阀FV1001开度达30%左右，后又自动关闭。查出造成防喘振阀突然打开的原因成为解决问题的关键。
2 故障原因分析
2.1 控制回路故障引起防喘振阀动作
2.1.1 干扰造成传输信号变化
信号电缆周围有动力电缆或大型用电设备等均会对传输信号造成干扰，影响控制系统的稳定性。对周围环境进行检查，未发现干扰源。
2.1.2 气路故障引起输出压力变化
执行机构的动力来自气源压力，气源压力变化会影响到执行机构推力的大小。查供气气源压力曲线未变化；减压阀没有漏气或堵塞现象，输出压力稳定；三位两通电磁阀切换正常，无泄漏或堵塞现象；阀门定位器输出压力稳定；快速放气阀动作灵敏，无漏气现象；阀头膜片无漏气现象。气路正常。
2.1.3 电路故障引起输出信号变化
阀门动作传输信号是电信号，电路故障会导致阀门接收故障信号而动作。查信号传输导线无老化或损坏现象，接线端子无松动现象；信号转换卡件无异常；电磁阀线圈正常；阀门定位器自检正常。电路正常。
2.1.4 防喘振阀本体故障引起执行机构动作异常
微机中改变防喘振阀电磁阀带电条件，使电磁阀带电，把调节器打手动，分别给执行机构0%～100%之间的几个动作信号，现场观察调节阀动作灵敏可靠，无卡滞现象，微机中反馈跟踪正常，阀位信号正常。改变电磁阀带电条件，使电磁阀失电，防喘振阀快速全开。执行机构动作正常。
2.2 控制条件变化引起防喘振阀动作
2.2.1 机组出口压力测量值突变
与防喘振阀控制相关的有调节回路、轻载逻辑、紧急轻载程序等。紧急轻载程序激活的条件是电机运转且自动轻载按扭选择UNLOAD或者轻载逻辑图中UZ1004.BO05为0时（放空电磁阀失电）。正常运行中操作人员不会把自动轻载按钮打到UNLOAD位置的，所以造成空压机轻载的原因只能是电磁阀失电。图1为空压机轻载逻辑图。
由图1轻载逻辑图中可以看出造成电磁阀失电的条件。查曲线及报警记录后判断放空电磁阀失电的原因可能是FY1003.BO01这个条件造成。FY1003是个高级计算模块CALCA，它通过入口差压与出口压力之间的复杂计算，当运行状态接近喘振时FY1003.BO01置1，使电磁阀失电放空，从而保证空压机安全运行。从计算模块FY1003细目中查到FY1003中RI01定义的是PI1020.PNT， RI03定义的是FI1002.PNT。PI1020是空压机机组出口压力，位置在总貌流程图上；FI1002是入口差压。查PI1020曲线发现其在空压机轻载过程中有3秒钟的突变，期间入口导叶和防喘振阀跟随其变化。突变趋势如图2所示。
2.2.2 突变对调节系统的影响
空压机入口导叶控制系统入口导叶调节器和防喘振阀调节器PI1020有关，通过分析得知，造成空压机防喘振阀频繁打开的根本原因是PI1020的测量值突变。由于PI1020突变，使FY1003.BO01置1，轻载逻辑UZ1004.BO05为零，防喘振阀电磁阀SV1001A、SV1001B失电，空压机轻载。如果正常测量，测量值应该缓慢上升或下降，而不可能突变，这是个不正常现象，说明PI1020测量回路出现了故障。
3 处理措施
3.1 使用稳定变送器及卡件通道
PI1020使用变送器更换为备用变送器，更换后对其进行设置、校验、通讯。同时，为确保其稳定性，把其测量通道更换。并在微机中重新组态。试验正常后空压机加载，系统恢复运行。
3.2 优化控制方式
工艺人员调整压力平时都是观察空冷塔出口压力PI1102，这次出问题的机组出口压力PI1020画在总貌流程图上，而且没做报警，不能及时发现其故障。如果因数据突变引起故障，趋势图不一定能够显示出来，但系统只要采集到一次数据，报警信息就可留下。同时此次故障点PI1020在防喘振控制中是个隐性控制条件，不宜引起重视。研究决定把PI1020加上报警，优化控制方式，使以后类似事故发生时能第一时间发现问题，缩短故障处理时间。
4 结束语
1）通过此次处理，彻底消除了机组出口压力PI1020测量值突变的根源，解决了空压机防喘振阀频繁打开问题，使其恢复了稳定控制，保证了机组稳定运行。
2）针对此次问题的设计缺陷优化过控制方式后，即使机组出口压力PI1020不在空压机画面上，如果测量值高于设定值，报警信息会第一时间反应出来并留下报警记录，方便问题的判断，避免了复杂的查找过程中造成的经济损失。
作者简介
张立（1983-），男，工程师，2006年毕业于郑州大学测控技术与仪器专业，学士学位，现任安阳钢铁股份有限公司制氧厂安全生产科调度主任。
[关键词]防喘振阀 故障 空压机 轻载
中图分类号：TM121.1.3 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2015）25-0056-01
前言
空分设备由空压机、空冷系统、分子筛纯化系统、热交换系统、精馏系统、膨胀机、氧压机、氮压机、液体储槽等组成。其中空压机为流程的源头，如果它出现故障，则影响到整个流程的生产。空压机设有防喘振控制系统。防喘振控制系统的主要作用是在空压机出现危险状况，比如超压、喘振等情况发生时，能够快速的打开阀门，保证机组的安全。正常情况下防喘振阀与入口导叶配合依据设定值调节机组出口压力，保证流程调整压力需求。如果防喘振系统出现故障，轻则无法保证流程的稳定，重则造成设备轻载或故障停车，严重影响公司氧氮氩用气需求。
1 存在问题
XX制氧厂23500 Nm3/ h空分设备配套国外某公司生产的RIK90-4型空压机。它的DCS使用的是美国FOXBORO公司的I/A Series控制系统。空压机防喘振阀在3个月中多次非正常打开，其中两次造成空压机轻载，其后续设备停车，三次突然开大，使空压机出口压力突然降低，严重影响了流程的稳定。对比参数曲线以及报警历史发现：轻载时空压机防喘振阀突然全开，同时空压机导叶立即开大，入口流量也紧随变大，出口压力减小。同时报警记录里先有空冷塔出口压力PIAS1102压力低报警，18 s后才有了PIAS1102压力低低报警。波动时空冷塔出口压力PIAS1102低报警，防喘振阀FV1001开度达30%左右，后又自动关闭。查出造成防喘振阀突然打开的原因成为解决问题的关键。
2 故障原因分析
2.1 控制回路故障引起防喘振阀动作
2.1.1 干扰造成传输信号变化
信号电缆周围有动力电缆或大型用电设备等均会对传输信号造成干扰，影响控制系统的稳定性。对周围环境进行检查，未发现干扰源。
2.1.2 气路故障引起输出压力变化
执行机构的动力来自气源压力，气源压力变化会影响到执行机构推力的大小。查供气气源压力曲线未变化；减压阀没有漏气或堵塞现象，输出压力稳定；三位两通电磁阀切换正常，无泄漏或堵塞现象；阀门定位器输出压力稳定；快速放气阀动作灵敏，无漏气现象；阀头膜片无漏气现象。气路正常。
2.1.3 电路故障引起输出信号变化
阀门动作传输信号是电信号，电路故障会导致阀门接收故障信号而动作。查信号传输导线无老化或损坏现象，接线端子无松动现象；信号转换卡件无异常；电磁阀线圈正常；阀门定位器自检正常。电路正常。
2.1.4 防喘振阀本体故障引起执行机构动作异常
微机中改变防喘振阀电磁阀带电条件，使电磁阀带电，把调节器打手动，分别给执行机构0%～100%之间的几个动作信号，现场观察调节阀动作灵敏可靠，无卡滞现象，微机中反馈跟踪正常，阀位信号正常。改变电磁阀带电条件，使电磁阀失电，防喘振阀快速全开。执行机构动作正常。
2.2 控制条件变化引起防喘振阀动作
2.2.1 机组出口压力测量值突变
与防喘振阀控制相关的有调节回路、轻载逻辑、紧急轻载程序等。紧急轻载程序激活的条件是电机运转且自动轻载按扭选择UNLOAD或者轻载逻辑图中UZ1004.BO05为0时（放空电磁阀失电）。正常运行中操作人员不会把自动轻载按钮打到UNLOAD位置的，所以造成空压机轻载的原因只能是电磁阀失电。图1为空压机轻载逻辑图。
由图1轻载逻辑图中可以看出造成电磁阀失电的条件。查曲线及报警记录后判断放空电磁阀失电的原因可能是FY1003.BO01这个条件造成。FY1003是个高级计算模块CALCA，它通过入口差压与出口压力之间的复杂计算，当运行状态接近喘振时FY1003.BO01置1，使电磁阀失电放空，从而保证空压机安全运行。从计算模块FY1003细目中查到FY1003中RI01定义的是PI1020.PNT， RI03定义的是FI1002.PNT。PI1020是空压机机组出口压力，位置在总貌流程图上；FI1002是入口差压。查PI1020曲线发现其在空压机轻载过程中有3秒钟的突变，期间入口导叶和防喘振阀跟随其变化。突变趋势如图2所示。
2.2.2 突变对调节系统的影响
空压机入口导叶控制系统入口导叶调节器和防喘振阀调节器PI1020有关，通过分析得知，造成空压机防喘振阀频繁打开的根本原因是PI1020的测量值突变。由于PI1020突变，使FY1003.BO01置1，轻载逻辑UZ1004.BO05为零，防喘振阀电磁阀SV1001A、SV1001B失电，空压机轻载。如果正常测量，测量值应该缓慢上升或下降，而不可能突变，这是个不正常现象，说明PI1020测量回路出现了故障。
3 处理措施
3.1 使用稳定变送器及卡件通道
PI1020使用变送器更换为备用变送器，更换后对其进行设置、校验、通讯。同时，为确保其稳定性，把其测量通道更换。并在微机中重新组态。试验正常后空压机加载，系统恢复运行。
3.2 优化控制方式
工艺人员调整压力平时都是观察空冷塔出口压力PI1102，这次出问题的机组出口压力PI1020画在总貌流程图上，而且没做报警，不能及时发现其故障。如果因数据突变引起故障，趋势图不一定能够显示出来，但系统只要采集到一次数据，报警信息就可留下。同时此次故障点PI1020在防喘振控制中是个隐性控制条件，不宜引起重视。研究决定把PI1020加上报警，优化控制方式，使以后类似事故发生时能第一时间发现问题，缩短故障处理时间。
4 结束语
1）通过此次处理，彻底消除了机组出口压力PI1020测量值突变的根源，解决了空压机防喘振阀频繁打开问题，使其恢复了稳定控制，保证了机组稳定运行。
2）针对此次问题的设计缺陷优化过控制方式后，即使机组出口压力PI1020不在空压机画面上，如果测量值高于设定值，报警信息会第一时间反应出来并留下报警记录，方便问题的判断，避免了复杂的查找过程中造成的经济损失。
作者简介
张立（1983-），男，工程师，2006年毕业于郑州大学测控技术与仪器专业，学士学位，现任安阳钢铁股份有限公司制氧厂安全生产科调度主任。