内容来源:《仪表问答 案例汇编》第一章第六节循环氢压缩机误超速报警联锁停机 114页(书籍详情见文末)
01基本情况
1.装置及单元简介
某连续重整装置采用引进的UOP专利技术的连续重整工艺技术及国产催化剂PS-VI,于2009年9月开始投入生产,设计规模为100万吨/年,年开工时间为8400h。
装置压缩机K-201为重整循环氢压缩机,氢气经升压与来自催化剂再生部分的还原气混合,进入重整循环氢压缩机K-201(SI26212/SI26213/SI26214)压缩升压。
2.回路及仪表简介
重整循环氢压缩机K-201设置了6个转速探头(也称透平转速探头,简称探头),其中1个转速(SI26209)用于现场指示,5个转速探头(
SI26210/SI26211/SI26212/SI26213/SI26214)进入SIS。SIS中2个转速探头(SI26210/SI26211)参与调速控制,另外3个转速探头(SI26212/SI26213/SI26214)参与电子三取二超速保护。现场转速探头品牌为AI-TEK,型号为70085-1010-412,于2009年投用;转速脉冲信号卡件厂家为TRICON,型号为PULSE INPUT 3511,于2009年投用。
3.环境及其他
天气情况:6月5日天气晴朗,全天气温 20~31℃ ,微风。
发生故障前,4月30日-5月30日,安排对重整循环氢压缩机K-201的汽轮机部分和压缩机部分开缸检修,对配套仪表检修维护,6月5日汽轮机单机试车。
02故障描述及处理过程
1.故障前工艺情况
6月5日,按照检修节点对汽轮机进行单机试车。检修前,生产装置运行正常,重整循环氢压缩机运行正常,转速没有异常及波动。
2.故障现象及描述
2021年6月5日对汽轮机开始单体试机,当主汽阀SIC-26210输出0-30%,汽轮机转速为零。当输出超过30%时,汽轮机转速超速,故障停机。根据SOE(图1),13时16分24秒,参与超速保护的探头PU1_K201(SI26212),PU2_K201(SI26213),PU3_K201(SI26214)故障(FALSE=0),三取二联锁停机。联锁停机后,转速探头又恢复正常。
3.故障影响范围
转速超速故障,三取二联锁停汽轮机,由于装置还在检修阶段,未对生产造成影响。
4.仪表及系统处理过程
(1)根据SOE,转速探头同时超速故障,造成汽轮机联锁停机。工艺、设备人员共同分析原因,初步分析多个探头同时故障的可能性较小,怀疑主汽阀存在问题,先对主汽阀行程重新进行校验,特别是30%开度位置。
装置设备人员对主汽阀行程进行检查,未发现问题,准备重新单体试机一次,现场工艺、设备人员关注实际开度和调节油压是否正常。当主汽阀开度30%以下,转速为零,只要主汽阀开度一大于30%,汽轮机就会再次超速联锁停机,现场主汽阀开度和调节油压匹配正常。查看图2,转速探头超速故障,导致汽轮机联锁停机。根据现场设备人员反应情况,现场未能明显听到汽轮机转动的声音,故判断汽轮机没有冲转起来,实际转速为0,或者很小,判断探头故障可能性较大。
(2)多个探头同时故障,初步怀疑存在干扰信号,安排对仪表转速探头多芯电缆线的屏蔽接地进行检查,发现在控制室机柜室内多芯电缆线屏蔽线已经断掉,马上安排对屏蔽线重新接地。接好以后,安排单体试机。当主汽阀开度大于30%时,汽轮机转速探头超速联锁停机(图3)
(3)多个探头同时故障,应该是一个共性问题,先对探头的阻值进行测量,结果在192Ω左右,静态阻抗正常。设备人员及仪表检修人员首先对检修记录进行核实,探头与齿轮盘安装间距正常,未发现问题;然后对SIS程序转速组态进行检查,未发现问题;最后对转速卡件硬件组态进行检查,发现其中脉冲卡件3511齿轮盘数值设置为1(初始值),根据实际情况,数值改为60(图4和图5)。
(4)数值修改后,汽轮机单体试机成功。
5.故障性质
这是一起因仪表组态错误造成单体试机联锁停机故障事件。
03故障原因分析
1.故障前仪表可靠性评价
检修完压缩机,施工单位未进行联锁回路调试,厂家工程师未对脉冲卡件组态信息进行检查确认,仪表管理人员未对组态进行核实、确认。由于各个环节存在问题,工作没有形成闭环,导致压缩机一开机造成转速超速停机。
2.失效分析
(1)直接原因
厂家工程师对脉冲卡件齿轮数值组态错误设置为1(原始设置60),相当于转速测量信号放大了60倍。当汽轮机转动时,低转速被放大60倍成为高转速,造成超速故障联锁停机。
(2)间接原因
由于其他项目新增卡件,SIS系统增加扩容机架,需要将本地机架改成远程机架。厂家工程师在组态过程中,未对原设置参数进行核实,在机架组态变更过程中,造成设定值初始化。
(3)管理原因
仪表管理人员未做好施工技术交底,对机架组态变更造成数值初始化风险认识不足。
在检修后,施工队伍未对检修回路进行回路调试,未按照检修标准执行。
在组态修改后,仪表管理人员未对修改的内容进行核实确认,管理上缺少验收环节。
04防范措施及建议
1.经验总结
(1)原始组态数据要留底存档,检修涉及到软件变化及组态修改时,应认真核对当时数据与原始数据,防止组态错误。平时更多关注软件程序,硬件组态修改关注相对较少。硬件组态虽然简单,但是容易疏忽,故应特别注意硬件相关参数是否会恢复设定值,参数设置是否准确。
(2) 多个相同测点发生故障时,应从共性方面分析问题,查找问题,逐项排查问题,特别是从检修过的地方,组态修改过的地方分析着手。
2.防范措施
(1)涉及组态修改,应提前做好备份,包括软件备件和硬件备份。组态完成后,需要同备份的内容进行逐项确认。
(2)涉及关键机组,关键设备,作业之前要求做好技术交底,对涉及的内容统计分析作业可能存在问题及风险,避免由于疏忽造成事故。
(3)对于控制系统变更卡件或修改组态应严格履行变更管理,充分进行变更风险评估,严格变更作业流程和施工监护确认,加强组态后回路校验和测试试验,严格变更管理的组态验收和现场验收,确保控制系统变更组态施工质量。
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