甲醇装置转化系统阀门电磁阀双冗余改造研究

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摘 要：甲醇，作为一种新型石化原料，不仅在化工上有其重要作用，还可以作为优秀的替代能源，有效减少常规能源燃烧过程中的环境污染，发展前景极大，不少公司都投入了大量人力物力进行设备技术的引入，然而早期的转化系统自动化水平不高、稳定性不够、能源消耗大，逐渐无法满足社会发展需求了，需要我们进行有效的改造。本文针对于转化系统的电磁阀，做出了几项合理改进，总结如下。

关键词：甲醇装置 电磁阀 气路互补

一、问题的提出

此次改造研究主要针对本公司年产量7万吨的甲醇装置，从2007年4月投产至今，并无显著问题，装置运行稳定性一直在可以接受的水准内，然而在安全管理制度改革的大前提下，由电磁阀故障引起的不必要停车逐渐被上升到亟需改进的地步，相关技术人员为此投入了相当大的精力。

通常情况下，导致电磁阀故障的因素是管道振动和环境温度，在振动大的情况下，电磁阀端子极有可能松动，在温度大的情况下，电磁阀很有可能错误地跳闸，这都是应该避免动作。

基于此，技术人员对转化系统阀门的电磁阀进行了双路改造，实现了双冗余，其意义在于，首先，单一电磁阀内部出现故障（常见情况为线圈故障）时，不会影响另一电磁阀，因而整个阀门的动作不会出现问题；其次，单一电磁阀所在电路支路电信号不正常（常见情况为电路断线、支路短路、线路接地松动、电磁阀端子松动等），仅会导致该支路跳闸，而不会影响整个阀门的动作；再次，每条支路连接一个DO，因此，任意一个DO出现故障，也不会影响整个阀门的动作；最后，即便单一电磁阀支路存在物理损坏，只要这个损坏没有影响到系统气路，都可以在不停机的情况下，进行在线处理。

二、双冗余改造的具体措施

冗余改造，是提升自动化系统安全稳定与可靠性的有效措施，比较常见的就是服务器系统采用的多CPU多GPU多控制卡技术、精密测量中的三冗余变送器装置、turbine调速器采取的多线圈技术等，然而本改造计划所需的电磁阀双冗余改造技术，还缺乏相应的实例参考，受客观条件的影响，具体实现方案需要本企业技术人员独立设计。上面已提及，本改造涉及的对象，是转化系统的阀门电磁阀，其工作条件非常恶劣，而保证其稳定运行又至关重要，经过深入研究，技术人员选取了以并联电路，保证气路互补的改造方案，以实现阀门电磁阀的联锁。

具体操作过程如下：

首先，系统必须已停车一段时间，环境温度适宜进行改造。这时技术人员将控制器调整至编程状态，因本系统控制器为TRICON系列，故其编程软件为Tristation1131，位于操作台ESD系统中，通过该软件，添加一个电磁阀_2逻辑DO2模块，组态完毕后，下装程序，并运行软件。

其次，需要找到电磁阀_2逻辑DO2的电路输出端，该输出端位于控制台ESD控制柜中。技术人员随后在调节阀上安装了另一个电磁阀，使其与控制台电路输出端口相接，完成了新增支路的逻辑设计与实际安装。

再次，还需要对气路进行改造，以实现气路互补。主要工作为更新风压表的连接与配置，设计安装支撑件，并进行泄漏检测。

最后，也是最重要的一步，就是运行检测，检测前提为阀门定位器、改进后的双冗余电磁阀同时供气，具体步骤为：第一，利用Tristation1131软件，强制对原有电磁阀输出1端口供电，而保持新增电磁阀输出2端口的失电状态，这时调节阀可以对阀门的动作进行准确控制；第二，同样利用该软件，强制对新增电磁阀输出2端口供电，而保持原有电磁阀输出1端口的失电状态，这时调节阀依旧可以对阀门的动作进行准确控制；第三，同样利用该软件，强制对原有电磁阀输出1端口和新增电磁阀输出2端口供电，这时调节阀可以对阀门的动作进行准确控制；第四，同样利用该软件，保持原有电磁阀输出1端口和新增电磁阀输出2端口的失电状态，这时调节阀联锁关闭，失去调解作用。该测试可以保证，在原有电磁阀输出1端口和新增电磁阀输出2端口中，只要有一个还能得电，就能保证调节阀的连锁作用。

完成以上步骤后，甲醇装置转化系统就能够再度开车了。

三、改造项目的评价与收获

1.对改造项目的评价

首先，改造的基础是停车状况下，对TRICON控制器的程序改造，而改造程序又是以原有的电磁阀程序为基础进行的，可以有效保证逻辑上的准确性，因而该改造方案在实施风险上相对较小，基本不会产生逻辑错误。

其次，从线路添加上来看，事实上技术人员仅仅是添加了一个电磁阀，并且将电磁阀与控制柜相连，实施难度不大，施工上安全便捷迅速。

再次，方案的人力物力投入较小，整个项目的完成时间，仅1个工作日不到，所耗费的设备仅仅是冗余电缆、电磁阀以及其他一些周边设备，性价比非常高。

最后，实践证明，此方案能有效保证甲醇设备运行的安全稳定性，改造一年有余，企业尚未发生一次电磁阀故障所引发的设备停运故障。

总之，经过这样一个小小的改造，本企业获益良多，在较少的投入下，有效减少了设备故障停车率，保证了设备开车时间，进而保证了企业的效益，还减少了相关的管理维护开销，降低了投入，变相增加了企业的经济效益，实践价值极大，值得推广。

2.通过本项目改造所得到的收获

通过这次的改造项目，笔者获益良多，总结起来，有如下四点。

首先，所谓的改造并不需要有多彻底，性价比才是追寻的极致要求，事实上，我们完全可以通过更为先进的控制技术，完全替换掉本设备的控制台，也可以达到保证电磁阀稳定运行的目的，但那样的投入太过巨大，而且实际意义相同，性价比不高，没有应用价值。

其次，所谓的改造并不需要凭空设想一个新方案，旧方案中合理的地方是可以而且应该拿来借鉴的，事实上，电磁阀的双冗余技术还有很多其他的实现方案，但我们安装新电磁阀的方案，和原有电磁阀的方案类似，这是经过长期实践证明有效的方案，完全可以借鉴，而且新技术的施行，必须经过合理的实践检验，这个变相增加的投入也完全可以避免。

再次，不管理论有多么正确，在改造完毕实际开车之前，我们都有必要进行实践验证，本例是通过停车条件下，装置部分供气，并通过Tristation1131实现的。只有有效地验证，才能真正保证改造的合理性，绝不能轻视。

最后，这个改造项目是笔者参与的第一个电磁阀双冗余改造，其技术经验必将为笔者以后的工作带来极好的经验，促进笔者更好地成长。

四、结束语

从上面的讨论不难看出，这一电磁阀双冗余改造系统，建立在解决实际问题的基础上，经过了技术人员的科学合理分析，且改造完成之后，进行了有效的验证，保证了其安全性与有效性。而实践又证明，这是一个有效地改进，做到了真正意义上的信号联锁，在投入运行之后，使本企业完全避免了因电磁阀故障引起的停车事件。改造的工作量本身不大，但性价比极高，不仅使企业受益良多，还让笔者学到了不少东西，为笔者以后进行设备维护改进工作奠定了良好的经验基础。总之，对甲醇装置转化系统的阀门电磁阀进行双冗余改造，效果极好，值得大力推广应用。

参考文献

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