【壓縮機(jī)網(wǎng)】1、引言
氯氣壓縮機(jī)作為氯堿生產(chǎn)核心設(shè)備，其油壓系統(tǒng)對(duì)軸承潤(rùn)滑與軸向力平衡具有關(guān)鍵作用。本文結(jié)合某廠因電網(wǎng)波動(dòng)引發(fā)的氯氣壓縮機(jī)停機(jī)故障，重點(diǎn)分析輔助油泵聯(lián)鎖邏輯缺陷對(duì)設(shè)備造成的二次損傷，為同類機(jī)組保護(hù)邏輯優(yōu)化提供參考。
2、事件時(shí)序分析
2.1電網(wǎng)波動(dòng)與主電機(jī)狀態(tài)
·05:17:11：臨海線路差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘，電解氯氣壓縮機(jī)主電機(jī)失電；
·05:17:12.5（跳閘后1.5秒）：線路重合閘成功，主電機(jī)轉(zhuǎn)速由9683rpm驟降至約5000rpm（DCS采樣間隔限制未捕捉精確值）；
·05:17:14：轉(zhuǎn)速回升至8500rpm時(shí)過電流保護(hù)觸發(fā)二次跳閘。
2.2油壓系統(tǒng)失效過程
·05:17:14-05:17:21：主油泵停運(yùn)后油壓持續(xù)下降，軸振值/軸承溫度上升；
·05:17:34：設(shè)備反轉(zhuǎn)達(dá)8419rpm，油壓歸零導(dǎo)致推力瓦燒損，主油泵螺桿斷裂。
3、故障機(jī)理分析
3.1根本原因溯源
聯(lián)鎖邏輯缺陷：輔助油泵未自啟，主電源中斷后，聯(lián)鎖邏輯未能觸發(fā)輔助油泵啟動(dòng)，導(dǎo)致潤(rùn)滑中斷，SDA3550.1模塊誤用“on delay”功能塊，阻斷trip信號(hào)傳遞達(dá)10秒；
監(jiān)測(cè)盲區(qū)：DCS采樣周期（3秒）＞故障發(fā)展速度（1.5秒轉(zhuǎn)速驟降）；
材料疲勞：主油泵螺桿承受＞8500rpm反向扭矩時(shí)發(fā)生脆性斷裂，反轉(zhuǎn)損傷：系統(tǒng)恢復(fù)供電后電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)引發(fā)設(shè)備反轉(zhuǎn)，無油潤(rùn)滑加劇機(jī)械磨損。
3.2聯(lián)鎖邏輯缺陷驗(yàn)證
通過DCS組態(tài)與布萊恩原廠圖紙比對(duì)（圖1），發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵差異，見表2。
該錯(cuò)誤導(dǎo)致：
SDA3550.1斷開時(shí)，trip信號(hào)通道被阻斷10秒；Stop phase信號(hào)未生成，輔助油泵啟動(dòng)失?。籔V3557全開信號(hào)誤觸發(fā)，加劇系統(tǒng)擾動(dòng)。
初步分析，有三個(gè)原因?qū)е麓斯收习l(fā)生：
氯氣壓縮機(jī)停止后，輔助油泵未能啟動(dòng)，油壓為零，造成氯氣壓縮機(jī)推力瓦無油支承而干摩擦損壞，主油泵無油轉(zhuǎn)動(dòng)，主螺桿斷裂。
?。?）在事件發(fā)生后，儀表人員對(duì)氯氣壓縮機(jī)實(shí)際聯(lián)鎖理解分析判斷為：在氯氣壓縮機(jī)首先斷電運(yùn)行信號(hào)斷開后沒有條件啟動(dòng)輔助油泵（即此時(shí)沒有條件觸發(fā)啟動(dòng)輔助油泵）。
?。?）布萊恩氯氣壓縮機(jī)自控專家到廠后，據(jù)他了解主機(jī)首先斷電后應(yīng)該啟動(dòng)輔助油泵，但在查證DCS此事件邏輯確實(shí)沒有發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)后，專家與儀表人員核對(duì)實(shí)際聯(lián)鎖，確認(rèn)此時(shí)確實(shí)發(fā)不出啟動(dòng)信號(hào)，從而導(dǎo)致輔助油泵無法啟動(dòng)。
?。?）而后進(jìn)行實(shí)際聯(lián)鎖與外方提供氯氣壓縮機(jī)聯(lián)鎖原理圖逐步對(duì)比，發(fā)現(xiàn)第75頁SDA3550.1連接on delay 60s，與原理圖中off delay 60s不同。對(duì)此不同之處，三方分析確認(rèn)只有使用off delay 60s“延時(shí)關(guān)”功能塊，才能使SDA3550.1斷開（氯氣壓縮機(jī)突然斷電停止）延時(shí)10秒后觸發(fā)trip，才可以發(fā)出stop phase啟動(dòng)輔助油泵。而實(shí)際聯(lián)鎖中使用的on delay 60s“延時(shí)開”功能塊，所以當(dāng)SDA3550.1斷開（氯氣壓縮機(jī)突然斷電停止）首先發(fā)生時(shí)，所有trip（其它跳車信號(hào)）信號(hào)被屏蔽，不能發(fā)出stop phase啟動(dòng)輔助油泵。
（4）在此事件中，延時(shí)10秒后只發(fā)出了使往廢氯氣處理的PV3557全開信號(hào)，沒有發(fā)出啟動(dòng)輔助油泵信號(hào)。
?。?）三方認(rèn)定應(yīng)將聯(lián)鎖中on delay 60s改為off delay 60s，使在SDA3550.1斷開（氯氣壓縮機(jī)突然斷電停止），首先發(fā)生時(shí)任一trip(其它跳車信號(hào))信號(hào)都可以發(fā)出stop phase啟動(dòng)輔助油泵，從而始終有潤(rùn)滑油，保證氯氣壓縮機(jī)各軸瓦有油潤(rùn)滑及冷卻，以保護(hù)氯氣壓縮機(jī)的安全。
4、優(yōu)化方案與驗(yàn)證
4.1邏輯修正
將SDA3550.1關(guān)聯(lián)功能塊由on delay改為off delay；關(guān)鍵參數(shù)采樣周期壓縮至0.5秒，配置環(huán)形緩沖區(qū)存儲(chǔ)前10秒數(shù)據(jù)；
增設(shè)反轉(zhuǎn)監(jiān)測(cè)模塊（新增轉(zhuǎn)速方向傳感器）；
聯(lián)鎖邏輯實(shí)施“設(shè)計(jì)-組態(tài)-測(cè)試”交叉驗(yàn)證（誤差率＜0.1%）；
增加輔助油泵一級(jí)負(fù)荷，保證斷電時(shí)，氯氣壓縮機(jī)軸瓦能正常潤(rùn)滑。保證無論任何情況下，油壓低時(shí)立即自動(dòng)啟動(dòng)輔助油泵，以及油壓低保護(hù)報(bào)警及停車。
4.2調(diào)試結(jié)果
模擬斷電測(cè)試：輔助油泵在1.2秒內(nèi)自啟成功；
油壓維持≥0.15MPa，滿足ASME潤(rùn)滑保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。
邏輯圖改前與改后見下圖：
5、FMEA分析（故障模式與影響分析）
6、HAZOP分析（危險(xiǎn)與可操作性研究）
7、系統(tǒng)性預(yù)防措施
7.1設(shè)計(jì)階段控制
邏輯安全驗(yàn)證流程：
建立聯(lián)鎖邏輯“三方會(huì)簽”制度（工藝/儀表/安全部門），要求：
mermaidCopy Code graph LR
A[原廠設(shè)計(jì)圖]-->B(邏輯分解測(cè)試)
B-->C{通過FTA故障樹驗(yàn)證}
C-->|是|D[生成SIL等級(jí)證書]
C-->|否|E[重新設(shè)計(jì)并迭代]
斷電工況模擬測(cè)試：在調(diào)試階段增加以下測(cè)試項(xiàng)：
模擬0.5秒～5秒瞬時(shí)斷電，驗(yàn)證輔助油泵啟動(dòng)響應(yīng)時(shí)間（要求≤2秒）；
測(cè)試油壓衰減曲線，驗(yàn)證蓄能器容量是否滿足τ=0.15MPa/s的衰減速率。
7.2運(yùn)維監(jiān)控強(qiáng)化
實(shí)時(shí)健康度評(píng)估：開發(fā)設(shè)備狀態(tài)評(píng)估模型，輸入?yún)?shù)包括：
textCopy Code
H(t)=α·(P_oil/P_min)+β·(1-|N_actual-N_set|/N_set)+γ·e^(-t/τ)
α、β、γ為權(quán)重系數(shù)，τ為軸承熱時(shí)間常數(shù)）。
動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：當(dāng)H(t)<0.8時(shí)自動(dòng)觸發(fā)二級(jí)報(bào)警，H(t)<0.6時(shí)執(zhí)行緊急停機(jī)。
7.3人員能力建設(shè)
情景化培訓(xùn)體系：每季度開展“故障重現(xiàn)”演練，包括：
使用仿真平臺(tái)復(fù)現(xiàn)本次事故（調(diào)節(jié)邏輯塊參數(shù)、油壓衰減速率等變量）；
受訓(xùn)人員需在10分鐘內(nèi)完成：故障診斷→邏輯修正→重啟驗(yàn)證全流程；
知識(shí)管理系統(tǒng)：建立“故障代碼-根本原因-處理方案”數(shù)據(jù)庫(kù)，支持模糊搜索與智能推送。
8、結(jié)論
?。?）聯(lián)鎖邏輯配置錯(cuò)誤是本次故障的根本誘因，功能塊類型的誤用導(dǎo)致保護(hù)機(jī)制失效；
?。?）建議對(duì)關(guān)鍵機(jī)組開展聯(lián)鎖邏輯專項(xiàng)核查，建立“設(shè)計(jì)-實(shí)施-驗(yàn)證”三重校驗(yàn)機(jī)制；
?。?）優(yōu)化后的off delay配置可提升斷電工況下設(shè)備保護(hù)可靠性。
【壓縮機(jī)網(wǎng)】1、引言
氯氣壓縮機(jī)作為氯堿生產(chǎn)核心設(shè)備，其油壓系統(tǒng)對(duì)軸承潤(rùn)滑與軸向力平衡具有關(guān)鍵作用。本文結(jié)合某廠因電網(wǎng)波動(dòng)引發(fā)的氯氣壓縮機(jī)停機(jī)故障，重點(diǎn)分析輔助油泵聯(lián)鎖邏輯缺陷對(duì)設(shè)備造成的二次損傷，為同類機(jī)組保護(hù)邏輯優(yōu)化提供參考。
2、事件時(shí)序分析
2.1電網(wǎng)波動(dòng)與主電機(jī)狀態(tài)
·05:17:11：臨海線路差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘，電解氯氣壓縮機(jī)主電機(jī)失電；
·05:17:12.5（跳閘后1.5秒）：線路重合閘成功，主電機(jī)轉(zhuǎn)速由9683rpm驟降至約5000rpm（DCS采樣間隔限制未捕捉精確值）；
·05:17:14：轉(zhuǎn)速回升至8500rpm時(shí)過電流保護(hù)觸發(fā)二次跳閘。
2.2油壓系統(tǒng)失效過程
·05:17:14-05:17:21：主油泵停運(yùn)后油壓持續(xù)下降，軸振值/軸承溫度上升；
·05:17:34：設(shè)備反轉(zhuǎn)達(dá)8419rpm，油壓歸零導(dǎo)致推力瓦燒損，主油泵螺桿斷裂。
3、故障機(jī)理分析
3.1根本原因溯源
聯(lián)鎖邏輯缺陷：輔助油泵未自啟，主電源中斷后，聯(lián)鎖邏輯未能觸發(fā)輔助油泵啟動(dòng)，導(dǎo)致潤(rùn)滑中斷，SDA3550.1模塊誤用“on delay”功能塊，阻斷trip信號(hào)傳遞達(dá)10秒；
監(jiān)測(cè)盲區(qū)：DCS采樣周期（3秒）＞故障發(fā)展速度（1.5秒轉(zhuǎn)速驟降）；
材料疲勞：主油泵螺桿承受＞8500rpm反向扭矩時(shí)發(fā)生脆性斷裂，反轉(zhuǎn)損傷：系統(tǒng)恢復(fù)供電后電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)引發(fā)設(shè)備反轉(zhuǎn)，無油潤(rùn)滑加劇機(jī)械磨損。
3.2聯(lián)鎖邏輯缺陷驗(yàn)證
通過DCS組態(tài)與布萊恩原廠圖紙比對(duì)（圖1），發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵差異，見表2。
該錯(cuò)誤導(dǎo)致：
SDA3550.1斷開時(shí)，trip信號(hào)通道被阻斷10秒；Stop phase信號(hào)未生成，輔助油泵啟動(dòng)失?。籔V3557全開信號(hào)誤觸發(fā)，加劇系統(tǒng)擾動(dòng)。
初步分析，有三個(gè)原因?qū)е麓斯收习l(fā)生：
氯氣壓縮機(jī)停止后，輔助油泵未能啟動(dòng)，油壓為零，造成氯氣壓縮機(jī)推力瓦無油支承而干摩擦損壞，主油泵無油轉(zhuǎn)動(dòng)，主螺桿斷裂。
?。?）在事件發(fā)生后，儀表人員對(duì)氯氣壓縮機(jī)實(shí)際聯(lián)鎖理解分析判斷為：在氯氣壓縮機(jī)首先斷電運(yùn)行信號(hào)斷開后沒有條件啟動(dòng)輔助油泵（即此時(shí)沒有條件觸發(fā)啟動(dòng)輔助油泵）。
?。?）布萊恩氯氣壓縮機(jī)自控專家到廠后，據(jù)他了解主機(jī)首先斷電后應(yīng)該啟動(dòng)輔助油泵，但在查證DCS此事件邏輯確實(shí)沒有發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)后，專家與儀表人員核對(duì)實(shí)際聯(lián)鎖，確認(rèn)此時(shí)確實(shí)發(fā)不出啟動(dòng)信號(hào)，從而導(dǎo)致輔助油泵無法啟動(dòng)。
?。?）而后進(jìn)行實(shí)際聯(lián)鎖與外方提供氯氣壓縮機(jī)聯(lián)鎖原理圖逐步對(duì)比，發(fā)現(xiàn)第75頁SDA3550.1連接on delay 60s，與原理圖中off delay 60s不同。對(duì)此不同之處，三方分析確認(rèn)只有使用off delay 60s“延時(shí)關(guān)”功能塊，才能使SDA3550.1斷開（氯氣壓縮機(jī)突然斷電停止）延時(shí)10秒后觸發(fā)trip，才可以發(fā)出stop phase啟動(dòng)輔助油泵。而實(shí)際聯(lián)鎖中使用的on delay 60s“延時(shí)開”功能塊，所以當(dāng)SDA3550.1斷開（氯氣壓縮機(jī)突然斷電停止）首先發(fā)生時(shí)，所有trip（其它跳車信號(hào)）信號(hào)被屏蔽，不能發(fā)出stop phase啟動(dòng)輔助油泵。
（4）在此事件中，延時(shí)10秒后只發(fā)出了使往廢氯氣處理的PV3557全開信號(hào)，沒有發(fā)出啟動(dòng)輔助油泵信號(hào)。
?。?）三方認(rèn)定應(yīng)將聯(lián)鎖中on delay 60s改為off delay 60s，使在SDA3550.1斷開（氯氣壓縮機(jī)突然斷電停止），首先發(fā)生時(shí)任一trip(其它跳車信號(hào))信號(hào)都可以發(fā)出stop phase啟動(dòng)輔助油泵，從而始終有潤(rùn)滑油，保證氯氣壓縮機(jī)各軸瓦有油潤(rùn)滑及冷卻，以保護(hù)氯氣壓縮機(jī)的安全。
4、優(yōu)化方案與驗(yàn)證
4.1邏輯修正
將SDA3550.1關(guān)聯(lián)功能塊由on delay改為off delay；關(guān)鍵參數(shù)采樣周期壓縮至0.5秒，配置環(huán)形緩沖區(qū)存儲(chǔ)前10秒數(shù)據(jù)；
增設(shè)反轉(zhuǎn)監(jiān)測(cè)模塊（新增轉(zhuǎn)速方向傳感器）；
聯(lián)鎖邏輯實(shí)施“設(shè)計(jì)-組態(tài)-測(cè)試”交叉驗(yàn)證（誤差率＜0.1%）；
增加輔助油泵一級(jí)負(fù)荷，保證斷電時(shí)，氯氣壓縮機(jī)軸瓦能正常潤(rùn)滑。保證無論任何情況下，油壓低時(shí)立即自動(dòng)啟動(dòng)輔助油泵，以及油壓低保護(hù)報(bào)警及停車。
4.2調(diào)試結(jié)果
模擬斷電測(cè)試：輔助油泵在1.2秒內(nèi)自啟成功；
油壓維持≥0.15MPa，滿足ASME潤(rùn)滑保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。
邏輯圖改前與改后見下圖：
5、FMEA分析（故障模式與影響分析）
6、HAZOP分析（危險(xiǎn)與可操作性研究）
7、系統(tǒng)性預(yù)防措施
7.1設(shè)計(jì)階段控制
邏輯安全驗(yàn)證流程：
建立聯(lián)鎖邏輯“三方會(huì)簽”制度（工藝/儀表/安全部門），要求：
mermaidCopy Code graph LR
A[原廠設(shè)計(jì)圖]-->B(邏輯分解測(cè)試)
B-->C{通過FTA故障樹驗(yàn)證}
C-->|是|D[生成SIL等級(jí)證書]
C-->|否|E[重新設(shè)計(jì)并迭代]
斷電工況模擬測(cè)試：在調(diào)試階段增加以下測(cè)試項(xiàng)：
模擬0.5秒～5秒瞬時(shí)斷電，驗(yàn)證輔助油泵啟動(dòng)響應(yīng)時(shí)間（要求≤2秒）；
測(cè)試油壓衰減曲線，驗(yàn)證蓄能器容量是否滿足τ=0.15MPa/s的衰減速率。
7.2運(yùn)維監(jiān)控強(qiáng)化
實(shí)時(shí)健康度評(píng)估：開發(fā)設(shè)備狀態(tài)評(píng)估模型，輸入?yún)?shù)包括：
textCopy Code
H(t)=α·(P_oil/P_min)+β·(1-|N_actual-N_set|/N_set)+γ·e^(-t/τ)
α、β、γ為權(quán)重系數(shù)，τ為軸承熱時(shí)間常數(shù)）。
動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：當(dāng)H(t)<0.8時(shí)自動(dòng)觸發(fā)二級(jí)報(bào)警，H(t)<0.6時(shí)執(zhí)行緊急停機(jī)。
7.3人員能力建設(shè)
情景化培訓(xùn)體系：每季度開展“故障重現(xiàn)”演練，包括：
使用仿真平臺(tái)復(fù)現(xiàn)本次事故（調(diào)節(jié)邏輯塊參數(shù)、油壓衰減速率等變量）；
受訓(xùn)人員需在10分鐘內(nèi)完成：故障診斷→邏輯修正→重啟驗(yàn)證全流程；
知識(shí)管理系統(tǒng)：建立“故障代碼-根本原因-處理方案”數(shù)據(jù)庫(kù)，支持模糊搜索與智能推送。
8、結(jié)論
?。?）聯(lián)鎖邏輯配置錯(cuò)誤是本次故障的根本誘因，功能塊類型的誤用導(dǎo)致保護(hù)機(jī)制失效；
?。?）建議對(duì)關(guān)鍵機(jī)組開展聯(lián)鎖邏輯專項(xiàng)核查，建立“設(shè)計(jì)-實(shí)施-驗(yàn)證”三重校驗(yàn)機(jī)制；
?。?）優(yōu)化后的off delay配置可提升斷電工況下設(shè)備保護(hù)可靠性。
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