1  引言

内蒙古天野化工尿素系统二氧化碳压缩机控制系统采用505e调速控制器，3300轴振动轴位移监视器，多点打印报警联锁温度仪，ys-80防喘振控制系统及继电器联锁控制停车系统组成。505e调速控制器，3300轴振动轴位移控制器，多点打印报警联锁温度仪安装在就地控制室，ys-80防喘振控制系统和继电器联锁控制停车系统安装在中央控制室内。自96年投产以来，每年由于二氧化碳压缩机停车造成尿素生产中断达近20次，其中90%以上是由于控制系统误运动作停车造成的。由于所出的控制系统故障都属于软故障，5年多未查找出真正原因。有一次一天跳了3次车，将二氧化碳压缩机密封损坏，更换给密封停了2天。二氧化碳压缩机组系统的频繁停车，给公司带来巨大的经济损失。2001年底，我们经过逐项排查，认真分析了故障原因，对控制系统进行了一次彻底整改，很好地解决了问题，使机组能够长期连续运行，达到了整改目的。

2  系统故障分析

2.1 短路接地故障

二氧化碳压缩机联锁系统采用继电器联锁系统，220vac供电，来自现场的开关量信号有60多个，来自现场控制室控制盘的有20多个，联锁系统只设计一个空气开关供电。由于建厂期间安装施工不规范，现场穿线管内的电缆在拉电缆时有的已破损，这就出现了穿线管内破损电缆处在震动状态瞬间接地打火现象。有的接线盒内使用了无绝缘把的线鼻子，电线与接头处无绝缘，用黑胶布简单包扎就安装上去，有的黑胶布的地方接触到外壳，随着时间增加，黑胶布绝缘下降，出现对地瞬间打火现象。上述两种打火情况出现后，都会引起空气开关跳闸联锁逻辑系统失电，机组停车。

2.2 现场干扰信号

现场接线盒密封不严进入蒸汽，至使接线端子绝缘下降，出现联锁系统继电器线圈电压有时是100多伏，莫明其妙的吸合。有时该释放时不释放，造成逻辑出现混乱而停车。

2.3 继电器触头松开

继电器由于质量问题，使用时间不长就出现了通电继电器常开触头不能闭合和时断时接的情况，出现莫明其妙的跳车。有时是报警触头松开出现报警，而跳车触头没有松开面没有跳车，故障千奇百怪。

3  技改解决方案

3.1 短路接地故障查找及解决

我们所碰到的短路接地故障99%是瞬间打火，主开关跳闸现象。打火结束后故障消失，用500v电阻表也测不着短路点。面对上百个来自现场的信号，只能一个点一个点排查，用了近2天时间，发现穿线管内有一处电缆破了，在振动状态下碰壁打火短路接地。由于穿线管内电缆有余量，剪掉电缆破损一节重新接好，故障消失。

对于接线盒内数十处使用了没带绝缘把的接线片，采用黑胶布包扎绝缘，绝缘降低短路接地瞬间打火，故障时有时无，外观观察不出任何痕迹，只有把接线片取下来才能发现下面有打火时烧焦的痕迹。这种故障查找费了好大的事，经过三番五次查找才得以确定。更换了带绝缘把的接线片，故障消失。

对于一处接线使用了多股软线，没用接线片压接，而是在接线柱上缠绕了3圈也没有压接垫片就进行了紧固，结果在振动状态下逐渐松开，较长的多股软线碰壁打火短路接地造成主开关跳闸停车。把多股软线重新用线鼻子压接接好后，故障消除。

为了尽快锁定短路点，我们对来自现场的80多组信号都加装了带保险的接线端子，经试验，只要有短路点，相应保险端子立即熔断，很快就锁定短路点，查找故障极其方便，缩短了停车查找故障时间。

3.2 现场干扰信号故障解决

面对莫名其妙的继电器吸合或断开，造成的停车百思不得其解，最终在打开现场全部接线盒时发现多数接线盒内由于进了蒸汽，接线端子发生锈蚀，绝缘下降，从而引发干扰信号既接线端子间的串电现象，造成联锁系统误动作停车。根据上述原因，重新更换了所有接线盒内接线端子及重新更换线盒密封圈，故障彻底消除。

继电器触头松开故障查找。最初几次的跳车后，查dcs所有记录，只有最终跳车结果信号，没有第一故障信号。经分析，我公司的二氧化碳压缩机继电器联锁系统报警记录是dcs开关量卡i/o点接到一组继电器的剩余触头上完成的。dcs开关量i/o来记录继电器触头的开关状态，其它触头用于联锁连接(一个继电器共有4组触头)。dcs报警记录只能做到1秒间隔，而继电器联锁系统跳车，在十几毫秒之内就已完成，所以dcs打印出来的信号只是在同一时刻内，先后分不清楚。再加上初期继电器触头松开使处于临界状态，快速时通时断，跳车结束后故障又消失，这就对查找故障及判断故障来极大困难。

后来几次出现了跳车报警，但实际没有跳车，故障原因锁定在继电器部分触头松开是主要原因，判断为继电器质量原因。

最后一次停车，发现继电器常开触头带电时已彻底松开，故障为继电器质量原因最终确定。

全部更换了日本原装继电器后，故障排除。在继电器联锁跳车信号最终输出继电器前加一延时继电器，延时1-2秒，这时dcs报警打印可以打印出第一故障，但由于对机组会造成的危害尚不清楚，最后取消了延时。

3.3 plc事故顺序信号系统

技改项目增加一套plc事故顺序信号系统(soe)。soe系统plc采用三菱q06h plc代替dcs专门做开关量变化时刻记录用，利用q06h实现高速soe功能。新的系统将继电器开关量信号改接到plc开关量输入卡，如附图所示。dcs所需的开关量信号通过rs485通讯口实现。

 附图  plc事故顺序信号系统

通过梯形图软件编程，报警记录周期小于1/4毫秒，比目前市场的soe(事故顺序记录)仪表快出4倍多，每次停车都可以清楚地打印出第一故障，这种办法可以很好解决继电器联锁机组控制系统快速停车而报警记录打印慢的问题。

plc具有抗干扰能力强使用寿命长运行速度块的特点。用它来做soe可以达<0.25ms/256点，完全满足各类高速soe的需要。配接dcs可以实现与plc的通讯，方便实现记录存储打印功能。采用plc一个扫描周期为时间的基本单位(分辨率)，并且一个扫描周期向一秒计数器(如d227数据寄存器)计数一次，秒计数器(d227)一秒末清零一次。当有联锁点(i/o)状态发生变化时，将系统时钟月、日、时、分、秒及秒计数器(d227)当前值计入plc的一组数据寄存器保存。根据二氧化碳压缩机控制系统联锁点在故障停车后，不是马上恢复，而是在确认复位或开车后恢复的特点，所以设计每一联锁点只有两条时间记录，即断开一条闭合一条，是固定寄存器记录方式，固定记录方式与传统soe栈式记录方式不同，无用信息不会将记录缓冲区顶满。当然再次开车前或后一定要打印本次故障停车事件顺序记录，否则再次停车后，上次故障停车事件顺序记录将被冲掉。为了提高系统抗干扰能力，plc(i/o)各点都加20毫秒软延时。q06h plc通讯模块采用qj71c24 rs485串行通讯模块，与dcs通讯时不占plc cpu时间，而plc cpu与qj71c24交换数据采用并行方式，速度极快，不影响plc cpu扫描周期，从而plc可以实现分辨率小于1/4毫秒高速采集记录。

4  结束语

公司二氧化碳控制系统经过2001年11月底的彻底整改，获得极大成功，6年来，尚未发生过一次因控制系统原因造成的停车，给我公司创造了很好的经济效益,。也创造了大机组长周期运行的最好记录。

仪表控制系统软故障瞬间来去。故障发生时造成停车，停车后故障又不复存在，这种故障是仪表人员最头疼的。还有干扰信号干扰电压等也是最棘手的，给查找故障带来极大的困难。公司5年多二氧化碳压缩机频繁停车查不出原因就是例子。但是通过遵循电气原理抓住停车现象的蛛丝马迹，认真分析故障原因，最终发现了停车几种故障原因，进行了科学合理的整改，解决了多年控扰企业的老大难问题，因此创造了6年多仪表控制系统不停车的同类机组的最好成绩。