1  引言

內(nèi)蒙古天野化工尿素系統(tǒng)二氧化碳?jí)嚎s機(jī)控制系統(tǒng)采用505e調(diào)速控制器，3300軸振動(dòng)軸位移監(jiān)視器，多點(diǎn)打印報(bào)警聯(lián)鎖溫度儀，ys-80防喘振控制系統(tǒng)及繼電器聯(lián)鎖控制停車(chē)系統(tǒng)組成。505e調(diào)速控制器，3300軸振動(dòng)軸位移控制器，多點(diǎn)打印報(bào)警聯(lián)鎖溫度儀安裝在就地控制室，ys-80防喘振控制系統(tǒng)和繼電器聯(lián)鎖控制停車(chē)系統(tǒng)安裝在中央控制室內(nèi)。自96年投產(chǎn)以來(lái)，每年由于二氧化碳?jí)嚎s機(jī)停車(chē)造成尿素生產(chǎn)中斷達(dá)近20次，其中90%以上是由于控制系統(tǒng)誤運(yùn)動(dòng)作停車(chē)造成的。由于所出的控制系統(tǒng)故障都屬于軟故障，5年多未查找出真正原因。有一次一天跳了3次車(chē)，將二氧化碳?jí)嚎s機(jī)密封損壞，更換給密封停了2天。二氧化碳?jí)嚎s機(jī)組系統(tǒng)的頻繁停車(chē)，給公司帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。2001年底，我們經(jīng)過(guò)逐項(xiàng)排查，認(rèn)真分析了故障原因，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了一次徹底整改，很好地解決了問(wèn)題，使機(jī)組能夠長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，達(dá)到了整改目的。

2  系統(tǒng)故障分析

2.1 短路接地故障

二氧化碳?jí)嚎s機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)采用繼電器聯(lián)鎖系統(tǒng)，220vac供電，來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)有60多個(gè)，來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)控制室控制盤(pán)的有20多個(gè)，聯(lián)鎖系統(tǒng)只設(shè)計(jì)一個(gè)空氣開(kāi)關(guān)供電。由于建廠(chǎng)期間安裝施工不規(guī)范，現(xiàn)場(chǎng)穿線(xiàn)管內(nèi)的電纜在拉電纜時(shí)有的已破損，這就出現(xiàn)了穿線(xiàn)管內(nèi)破損電纜處在震動(dòng)狀態(tài)瞬間接地打火現(xiàn)象。有的接線(xiàn)盒內(nèi)使用了無(wú)絕緣把的線(xiàn)鼻子，電線(xiàn)與接頭處無(wú)絕緣，用黑膠布簡(jiǎn)單包扎就安裝上去，有的黑膠布的地方接觸到外殼，隨著時(shí)間增加，黑膠布絕緣下降，出現(xiàn)對(duì)地瞬間打火現(xiàn)象。上述兩種打火情況出現(xiàn)后，都會(huì)引起空氣開(kāi)關(guān)跳閘聯(lián)鎖邏輯系統(tǒng)失電，機(jī)組停車(chē)。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)干擾信號(hào)

現(xiàn)場(chǎng)接線(xiàn)盒密封不嚴(yán)進(jìn)入蒸汽，至使接線(xiàn)端子絕緣下降，出現(xiàn)聯(lián)鎖系統(tǒng)繼電器線(xiàn)圈電壓有時(shí)是100多伏，莫明其妙的吸合。有時(shí)該釋放時(shí)不釋放，造成邏輯出現(xiàn)混亂而停車(chē)。

2.3 繼電器觸頭松開(kāi)

繼電器由于質(zhì)量問(wèn)題，使用時(shí)間不長(zhǎng)就出現(xiàn)了通電繼電器常開(kāi)觸頭不能閉合和時(shí)斷時(shí)接的情況，出現(xiàn)莫明其妙的跳車(chē)。有時(shí)是報(bào)警觸頭松開(kāi)出現(xiàn)報(bào)警，而跳車(chē)觸頭沒(méi)有松開(kāi)面沒(méi)有跳車(chē)，故障千奇百怪。

3  技改解決方案

3.1 短路接地故障查找及解決

我們所碰到的短路接地故障99%是瞬間打火，主開(kāi)關(guān)跳閘現(xiàn)象。打火結(jié)束后故障消失，用500v電阻表也測(cè)不著短路點(diǎn)。面對(duì)上百個(gè)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)，只能一個(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)排查，用了近2天時(shí)間，發(fā)現(xiàn)穿線(xiàn)管內(nèi)有一處電纜破了，在振動(dòng)狀態(tài)下碰壁打火短路接地。由于穿線(xiàn)管內(nèi)電纜有余量，剪掉電纜破損一節(jié)重新接好，故障消失。

對(duì)于接線(xiàn)盒內(nèi)數(shù)十處使用了沒(méi)帶絕緣把的接線(xiàn)片，采用黑膠布包扎絕緣，絕緣降低短路接地瞬間打火，故障時(shí)有時(shí)無(wú)，外觀(guān)觀(guān)察不出任何痕跡，只有把接線(xiàn)片取下來(lái)才能發(fā)現(xiàn)下面有打火時(shí)燒焦的痕跡。這種故障查找費(fèi)了好大的事，經(jīng)過(guò)三番五次查找才得以確定。更換了帶絕緣把的接線(xiàn)片，故障消失。

對(duì)于一處接線(xiàn)使用了多股軟線(xiàn)，沒(méi)用接線(xiàn)片壓接，而是在接線(xiàn)柱上纏繞了3圈也沒(méi)有壓接墊片就進(jìn)行了緊固，結(jié)果在振動(dòng)狀態(tài)下逐漸松開(kāi)，較長(zhǎng)的多股軟線(xiàn)碰壁打火短路接地造成主開(kāi)關(guān)跳閘停車(chē)。把多股軟線(xiàn)重新用線(xiàn)鼻子壓接接好后，故障消除。

為了盡快鎖定短路點(diǎn)，我們對(duì)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的80多組信號(hào)都加裝了帶保險(xiǎn)的接線(xiàn)端子，經(jīng)試驗(yàn)，只要有短路點(diǎn)，相應(yīng)保險(xiǎn)端子立即熔斷，很快就鎖定短路點(diǎn)，查找故障極其方便，縮短了停車(chē)查找故障時(shí)間。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)干擾信號(hào)故障解決

面對(duì)莫名其妙的繼電器吸合或斷開(kāi)，造成的停車(chē)百思不得其解，最終在打開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)全部接線(xiàn)盒時(shí)發(fā)現(xiàn)多數(shù)接線(xiàn)盒內(nèi)由于進(jìn)了蒸汽，接線(xiàn)端子發(fā)生銹蝕，絕緣下降，從而引發(fā)干擾信號(hào)既接線(xiàn)端子間的串電現(xiàn)象，造成聯(lián)鎖系統(tǒng)誤動(dòng)作停車(chē)。根據(jù)上述原因，重新更換了所有接線(xiàn)盒內(nèi)接線(xiàn)端子及重新更換線(xiàn)盒密封圈，故障徹底消除。

繼電器觸頭松開(kāi)故障查找。最初幾次的跳車(chē)后，查dcs所有記錄，只有最終跳車(chē)結(jié)果信號(hào)，沒(méi)有第一故障信號(hào)。經(jīng)分析，我公司的二氧化碳?jí)嚎s機(jī)繼電器聯(lián)鎖系統(tǒng)報(bào)警記錄是dcs開(kāi)關(guān)量卡i/o點(diǎn)接到一組繼電器的剩余觸頭上完成的。dcs開(kāi)關(guān)量i/o來(lái)記錄繼電器觸頭的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，其它觸頭用于聯(lián)鎖連接(一個(gè)繼電器共有4組觸頭)。dcs報(bào)警記錄只能做到1秒間隔，而繼電器聯(lián)鎖系統(tǒng)跳車(chē)，在十幾毫秒之內(nèi)就已完成，所以dcs打印出來(lái)的信號(hào)只是在同一時(shí)刻內(nèi)，先后分不清楚。再加上初期繼電器觸頭松開(kāi)使處于臨界狀態(tài)，快速時(shí)通時(shí)斷，跳車(chē)結(jié)束后故障又消失，這就對(duì)查找故障及判斷故障來(lái)極大困難。

后來(lái)幾次出現(xiàn)了跳車(chē)報(bào)警，但實(shí)際沒(méi)有跳車(chē)，故障原因鎖定在繼電器部分觸頭松開(kāi)是主要原因，判斷為繼電器質(zhì)量原因。

最后一次停車(chē)，發(fā)現(xiàn)繼電器常開(kāi)觸頭帶電時(shí)已徹底松開(kāi)，故障為繼電器質(zhì)量原因最終確定。

全部更換了日本原裝繼電器后，故障排除。在繼電器聯(lián)鎖跳車(chē)信號(hào)最終輸出繼電器前加一延時(shí)繼電器，延時(shí)1-2秒，這時(shí)dcs報(bào)警打印可以打印出第一故障，但由于對(duì)機(jī)組會(huì)造成的危害尚不清楚，最后取消了延時(shí)。

3.3 plc事故順序信號(hào)系統(tǒng)

技改項(xiàng)目增加一套plc事故順序信號(hào)系統(tǒng)(soe)。soe系統(tǒng)plc采用三菱q06h plc代替dcs專(zhuān)門(mén)做開(kāi)關(guān)量變化時(shí)刻記錄用，利用q06h實(shí)現(xiàn)高速soe功能。新的系統(tǒng)將繼電器開(kāi)關(guān)量信號(hào)改接到plc開(kāi)關(guān)量輸入卡，如附圖所示。dcs所需的開(kāi)關(guān)量信號(hào)通過(guò)rs485通訊口實(shí)現(xiàn)。

 附圖  plc事故順序信號(hào)系統(tǒng)

通過(guò)梯形圖軟件編程，報(bào)警記錄周期小于1/4毫秒，比目前市場(chǎng)的soe(事故順序記錄)儀表快出4倍多，每次停車(chē)都可以清楚地打印出第一故障，這種辦法可以很好解決繼電器聯(lián)鎖機(jī)組控制系統(tǒng)快速停車(chē)而報(bào)警記錄打印慢的問(wèn)題。

plc具有抗干擾能力強(qiáng)使用壽命長(zhǎng)運(yùn)行速度塊的特點(diǎn)。用它來(lái)做soe可以達(dá)<0.25ms/256點(diǎn)，完全滿(mǎn)足各類(lèi)高速soe的需要。配接dcs可以實(shí)現(xiàn)與plc的通訊，方便實(shí)現(xiàn)記錄存儲(chǔ)打印功能。采用plc一個(gè)掃描周期為時(shí)間的基本單位(分辨率)，并且一個(gè)掃描周期向一秒計(jì)數(shù)器(如d227數(shù)據(jù)寄存器)計(jì)數(shù)一次，秒計(jì)數(shù)器(d227)一秒末清零一次。當(dāng)有聯(lián)鎖點(diǎn)(i/o)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，將系統(tǒng)時(shí)鐘月、日、時(shí)、分、秒及秒計(jì)數(shù)器(d227)當(dāng)前值計(jì)入plc的一組數(shù)據(jù)寄存器保存。根據(jù)二氧化碳?jí)嚎s機(jī)控制系統(tǒng)聯(lián)鎖點(diǎn)在故障停車(chē)后，不是馬上恢復(fù)，而是在確認(rèn)復(fù)位或開(kāi)車(chē)后恢復(fù)的特點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)每一聯(lián)鎖點(diǎn)只有兩條時(shí)間記錄，即斷開(kāi)一條閉合一條，是固定寄存器記錄方式，固定記錄方式與傳統(tǒng)soe棧式記錄方式不同，無(wú)用信息不會(huì)將記錄緩沖區(qū)頂滿(mǎn)。當(dāng)然再次開(kāi)車(chē)前或后一定要打印本次故障停車(chē)事件順序記錄，否則再次停車(chē)后，上次故障停車(chē)事件順序記錄將被沖掉。為了提高系統(tǒng)抗干擾能力，plc(i/o)各點(diǎn)都加20毫秒軟延時(shí)。q06h plc通訊模塊采用qj71c24 rs485串行通訊模塊，與dcs通訊時(shí)不占plc cpu時(shí)間，而plc cpu與qj71c24交換數(shù)據(jù)采用并行方式，速度極快，不影響plc cpu掃描周期，從而plc可以實(shí)現(xiàn)分辨率小于1/4毫秒高速采集記錄。

4  結(jié)束語(yǔ)

公司二氧化碳控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)2001年11月底的徹底整改，獲得極大成功，6年來(lái)，尚未發(fā)生過(guò)一次因控制系統(tǒng)原因造成的停車(chē)，給我公司創(chuàng)造了很好的經(jīng)濟(jì)效益,。也創(chuàng)造了大機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行的最好記錄。

儀表控制系統(tǒng)軟故障瞬間來(lái)去。故障發(fā)生時(shí)造成停車(chē)，停車(chē)后故障又不復(fù)存在，這種故障是儀表人員最頭疼的。還有干擾信號(hào)干擾電壓等也是最棘手的，給查找故障帶來(lái)極大的困難。公司5年多二氧化碳?jí)嚎s機(jī)頻繁停車(chē)查不出原因就是例子。但是通過(guò)遵循電氣原理抓住停車(chē)現(xiàn)象的蛛絲馬跡，認(rèn)真分析故障原因，最終發(fā)現(xiàn)了停車(chē)幾種故障原因，進(jìn)行了科學(xué)合理的整改，解決了多年控?cái)_企業(yè)的老大難問(wèn)題，因此創(chuàng)造了6年多儀表控制系統(tǒng)不停車(chē)的同類(lèi)機(jī)組的最好成績(jī)。