K101及 K102机组仪表技术改造浅析

K101及 K102机组仪表技术改造浅析

赵斌

塔里木油田公司塔中油气开发部工程项目部 新疆库尔勒市 841000

摘要：本文通过K101及K102机组仪表改造的目的及原因、检修的范围及具体内容、技术改造质量及费用控制措施以及技术改造存在的风险评估及HSE注意事项进行了深入浅出的分析，希望对相关行业工作者提供一定的帮助。

关键词：机组仪表;技术改造;联锁;二选二

一、改造的目的及原因

1、设备目前运行情况及存在的问题

某化工装置鼓风机K101及引风机K102从开车运行8年多来，现场仪表偶尔出现故障，主要表现为：

1.1 机组轴承温度测量在DCS出现波动或跳变现象，现在检查发现TE2284接线盒内有油，温度变送器浸泡后电子元件损坏。

1.2 机组轴承振动多次出现测量在DCS出现波动或跳变现象。

1.3 鼓风机和引风机排气压力在冬季出现冻堵现象，冬季设备运行时两台设备排气压力联锁一直处于联锁切除状态。和生产部领导沟通时，反应鼓风机和引风机排气压力联锁实际上没有什么意义，建议在检修时由生产部提出取消两台机组排气压力联锁。

1.4 机组现场振动、轴位移等测量仪表使用4-20Ma转换器，故障率高、抗干燥能力差，多次出现由于现场仪表问题引起测量值波动；机组状态监测采集数据困难，需要在现场采集。

对于1.1和1.2仪表运行过程中出现的问题，仪表值班员和技术管理人员现场检查，发现现场接线盒内有油，现场设备保洁人员踩、踏仪表，仪表抗干扰能力差等原因造成。

2、不进行技术改造可能存在的影响及风险，有何应对措施

鼓风机K101和引风机K102轴承振动，经过联锁优化后都是二选二，可靠性高；机组轴承温度现有14个轴承温度，只有透平推力轴承上的4个温度可以做二选二联锁，其余设备每个轴承上只有一个测温点，且用于联锁控制，可靠性极低，一旦温度探头出现磨损或故障就会引起设备误动作联锁停车。

鼓风机K101和引风机K102处于化肥装置的前端，一旦出现机组跳车，将直接造成后续工段紧急停车，给化工装置长周期安全运行带来诸多安全隐患。

如果以上问题不进行技术改造，直接影响到化工装置的长周期运行，特别是鼓风机K101和引风机K102轴承温度仪表单点联锁控制。通过以下措施得以保证设备长周期运行。

■ 透平和风机径向轴承增加温度测量点共8个（K101/K102各4个），实现二选二联锁控制。

■ 齿轮箱径向轴承（6个）各增加一个温度检测探头。

■ 在机组周围增加仪表信号线槽盒，规范仪表信号线。

■ 排汽压力引压管重新调整。

■ 振动、位移、键相仪表改造为Bently3500仪表。

3、技术改造后预期达到的效果或目标

通过机组仪表检修、技术改造后，仪表测量准确，机组仪表完好率100%，机组仪表投用率100%，可实现二选二联锁控制，设备联锁投用率100%，仪表运行可靠性大大提高，实现设备长周期运行。

二、检修的范围及具体内容

1、技术改造范围

化工装置K101、K102透平和风机径向轴承增加温度测量点；在K101/102齿轮箱轴瓦上增加温度探头；在机组K101/K102周围增加仪表信号线槽盒，规范仪表信号线；K101排汽压力引压管重新调整，电伴热重新敷设、保温重新包扎；新增加Bently 3500控制系统。

2、技术改造内容

2.1 K101/K102透平和风机径向轴承增加温度测量点，实现二选二联锁控制。

1）机械专业打开K101透平和风机径向轴承上盖。

2）仪表专业完成径向轴承温度探头的安装，共4个。

3）仪表专业完成增加温度探头的信号接线，现场接线箱JB11内安装温度变送器，利用JB11内备用电缆将新增加温度测量信号送到ESD机柜。

4）中控室ESD利用备用AI通道，增加4个安全栅 ，并完成组态。

5）联锁测试。

6） K102透平和风机径向轴承增加4个温度点同2.1中1-3步骤工作内容相同。

2.2齿轮箱径向轴承（6个）各增加一个温度检测探头，以实现机组齿轮箱轴承温度“二选二”联锁控制。

2.3在机组K101/K102周围增加仪表电缆槽盒。

为了规范仪表信号电缆走向，避免设备保洁人员对仪表信号电缆的影响，在机组透平及齿轮箱周围搭建仪表电缆槽盒，透平和齿轮箱仪表电缆更换、重新穿线。

2.4 K101排汽压力引压管重新调整，电伴热重新敷设、保温重新包扎。

1）K101排汽管线头道取压阀后增加四通接头，PT2151、PT 2152、PT 2153三个压力变送器在头道阀后分别取压至变送器，在头道阀后三个引压管上增加三个冷凝罐。

2）在三个冷凝罐前增加蒸汽伴热或微热管，并做保温。

3）在三个冷凝罐后至变送器增加电伴热，并做保温。

4）现场操作盘下仪表做保温并预制铝皮做防护。

2.3 机组振动、轴位移、键相改造为Bently 3500仪表（共2套）

1）现场检测仪表改造包括：TK101透平振动4个、轴位移2个、键相1个，齿轮箱轴承振动6个以及风机K101机壳振动4个，共17个轴承检测仪表改造为Bently3300仪表。每套仪表包括探头、前置放大器和延伸电缆。

2）控制室内增加Bently 3500系统

机组现场轴承振动、轴位移以及机组键相信号全部进入Bently 3500系统，在系统内实现轴承位移的数据采集，在Bently 3500系统内实现轴承振动、轴位移“二选二”联锁控制功能，并将联锁控制信号送到ESD系统实现机组联锁停车。Bently 3500系统和DCS系统以RS485冗余通讯，实现机组轴承检测信号送到DCS，在DCS画面上监测机组振动、轴位移测量值。机组状态监测系统在Bently 3500内采集数据，实现机组状态监测功能。

3、仪表信号电缆测算

3.1 需要增加的仪表电缆

■ 透平径向轴承增加2个温度，需要电缆3*2=6芯。

■ 风机径向轴承增加2个温度，使用温度变送器，需要电缆2*2=4芯

■ 齿轮箱径向轴承增加6个温度，需要电缆3*6=18芯

■ Bently轴承振动仪表由4-20Ma电流变送器改造成前置放大器，需要增加电缆1*17=17芯

3.2 电缆敷设方案

■ 敷设电缆一根，26X2X1.5mm² ，从现场到DCS，电缆长度450米，用于机组BENTLY振动（17个）等仪表使用。

■ 现场增加接线箱一个，用于机组BENTLY振动等仪表（17个）前置放大器的安装。

■ 现有机组振动等仪表（17个）电缆改为温度仪表使用。

■ ESD系统振动使用通道改为增加温度仪表使用，ESD系统不增加任何卡件。

■ 机组振动、轴位移联锁在BENTLY 3500系统内实现，联锁信号以硬接线送到ESD内。

■ 机组振动、轴位移测量信号以RS485通讯方式送到DCS系统监视。

三、技术改造质量及费用控制措施

1、检修质量严格按照附件中机组仪表检修记录及质量进行验收，在检修中严把质量关。对于质量关键节点需要进行中间验收后方可进行下一步工作。

2、检修费用控制在预算之内。

四、 技术改造存在的风险评估及HSE注意事项

环境污染

机械伤人

3.损坏设备

五、结束语

该改造项目于2019年7月16日检修期间完成，改造后效果非常好，至今未出现过以前类似故障现象，由于采用二选二方式，大大提高了仪表可靠性，取得了预期效果，达到了既定目标。

参考文献：

1、鼓风机操作维护手册

2、引风机操作维护手册

3、自动化仪表施工验收规范GB50093-2013

作者简介：

赵斌，男，江苏沛县人，1995年6月毕业于石油大学（华东）生产自动化专业，2015年12月毕业于西安石油大学，取得工程硕士学位，现就职于塔里木油田公司塔中油气开发部工程项目部，高级工程师。