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溢油保護(hù)器
電液閥
PLC
觸屏
摘要：儲(chǔ)運(yùn)廠火車裝車棧橋建3套5組10個(gè)鶴位的大鶴管自動(dòng)裝車系統(tǒng)。承擔(dān)著大慶煉化公司汽油、柴油和液化氣的火車裝車任務(wù)。經(jīng)過近幾年使用，設(shè)備故障率逐漸增多。尤其進(jìn)入冬季自動(dòng)裝車系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備受低溫的影響故障率明顯增加，大鶴管裝車系統(tǒng)也受低溫的影響頻繁出現(xiàn)問題。為了更多、更快、更好地完成成品油裝車外運(yùn)，解決今后生產(chǎn)出現(xiàn)的高庫存現(xiàn)象、增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，提高公司在市場(chǎng)中競(jìng)爭能力的目標(biāo)，以降低大鶴管自動(dòng)計(jì)量裝車系統(tǒng)的故障率為課題開展攻關(guān)。
大鶴管自動(dòng)計(jì)量裝車系統(tǒng)投入使用后，公司汽油年出廠能力達(dá)到200萬噸，柴油年出廠能力將達(dá)到200萬噸。儲(chǔ)運(yùn)廠的大鶴管自動(dòng)裝車系統(tǒng)采用可編程控制器（簡稱PLC），既能采集控制開關(guān)量，又能采集控制模擬量、數(shù)字量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、過程控制、聯(lián)鎖保護(hù)、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等功能，具有調(diào)試維護(hù)方便、穩(wěn)定性高、抗干擾能力強(qiáng)及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。而且還大大減少了操作人員和維護(hù)人員的工作量，實(shí)現(xiàn)了油品儲(chǔ)運(yùn)向自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化過渡的要求。所以確保設(shè)備長周期，安全平穩(wěn)的運(yùn)行是此次開展攻關(guān)任務(wù)的當(dāng)務(wù)之急。
1 大鶴管裝車系統(tǒng)現(xiàn)狀調(diào)查
通過收集全年儀表交接班和工作票記錄，從篩選出來火車工段的所有儀表控制系統(tǒng)的200次故障中，進(jìn)行歸類統(tǒng)計(jì)，從裝車付油聯(lián)鎖、鶴管運(yùn)動(dòng)聯(lián)鎖、油品選擇閥聯(lián)鎖、收油斗運(yùn)動(dòng)聯(lián)鎖、爬車啟動(dòng)聯(lián)鎖五個(gè)聯(lián)鎖條件中歸納故障原因。根據(jù)故障原因的類型，列出主要故障原因統(tǒng)計(jì)如下表：
表一 主要故障原因統(tǒng)計(jì)表
根據(jù)大鶴管控制系統(tǒng)主要故障原因統(tǒng)計(jì)表，繪制出裝車系統(tǒng)主要故障原因排列圖一如下：
圖一 主要故障原因排列圖
從排列圖可以看出，主要故障原因是“溢油保護(hù)器無回訊”和“觸摸屏故障”。
2 確定攻關(guān)目標(biāo)值
2.1 目標(biāo)值：根據(jù)大鶴管裝車計(jì)量系統(tǒng)的故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)，故障次數(shù)為200次，根據(jù)具體情況確定降低故障此時(shí)為50次，降低故障率為25%。
2.2 目標(biāo)值可行性分析
（1）攻關(guān)小組成員具有大專以上學(xué)歷的占77%，具有很好的專業(yè)知識(shí)；從事本職工作10年以上的占89%，具有很強(qiáng)的業(yè)務(wù)水平。
（2）此次活動(dòng)，分廠非常重視，各有關(guān)處室也在資金及技術(shù)上給予大力的支持和技術(shù)上的幫助。
為此：攻關(guān)小組成員認(rèn)為，將大鶴管裝車計(jì)量控制系統(tǒng)的故障由活動(dòng)前的200次降低為50次的目標(biāo)是可行的。
圖二 控制系統(tǒng)降低故障率圖
3 設(shè)備故障原因分析
應(yīng)用因果圖分析：2015年1月，攻關(guān)小組全體成員，針對(duì)大鶴管裝車控制系統(tǒng)的故障問題進(jìn)行了討論。小組成員結(jié)合表一控制系統(tǒng)主要故障原因構(gòu)成，應(yīng)用因果圖分析，見圖三。
圖三 控制系統(tǒng)故障的因果分析圖
根據(jù)圖三分析的末梢原因共12項(xiàng)，運(yùn)用到儀表維護(hù)中，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀察、檢查和試驗(yàn)，得出有些故障原因在平時(shí)維護(hù)中即時(shí)可解決，這些原因并不是主因，下面對(duì)末端因素逐條進(jìn)行確認(rèn)，找出“大鶴管控制系統(tǒng)故障”的主要原因。
4確定主要原因
攻關(guān)小組成員通過對(duì)圖三收集的資料在小組會(huì)議上進(jìn)行了分析，并確認(rèn)了控制系統(tǒng)故障率的5項(xiàng)末端因素是影響控制系統(tǒng)故障率較高的主要因素。現(xiàn)將分析過程敘述如下：
（1）維護(hù)經(jīng)驗(yàn)不足，新員工較多
小組成員提出，由于儀表維護(hù)人員流動(dòng)頻繁，使得各崗位人員不斷進(jìn)行調(diào)整，雖然這些人員都經(jīng)過培訓(xùn)并考試合格后頂崗操作，但由于這些工人頂崗操作時(shí)間短，維護(hù)經(jīng)驗(yàn)不足，在實(shí)際儀表維護(hù)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)裝車付油聯(lián)鎖、鶴管運(yùn)動(dòng)聯(lián)鎖、油品選擇閥聯(lián)鎖、收油斗運(yùn)動(dòng)聯(lián)鎖、爬車啟動(dòng)聯(lián)鎖五個(gè)聯(lián)鎖條件不清楚，導(dǎo)致大鶴管火車裝車系統(tǒng)故障率增加。
（2）爬車系統(tǒng)故障
爬車動(dòng)作時(shí)必須滿足鶴管上限位，油斗下限位，鶴管無動(dòng)作，油斗無動(dòng)作。如果沒有工作回訊，15秒后復(fù)位按鍵。前進(jìn)后退過程中遇到限位停止動(dòng)作。后退時(shí)可自動(dòng)走停爬車系統(tǒng)的故障,多數(shù)都是由于回訊不到位引起的。
（3）電液閥故障
首先介紹一下電液閥的原理，電液閥工作原理示意圖如下：
入口電磁閥（常開） 出口電磁閥（常閉）
圖四 電液閥的原理圖
電液閥是由主閥和兩個(gè)電磁閥組成。主閥響應(yīng)速度控制裝置是兩個(gè)小球閥，安裝于每個(gè)電磁閥和相應(yīng)的入口閥或出口閥之間。調(diào)整這些控制裝置（小球閥）以控制流入和流出膜片上方介質(zhì)的流量，以達(dá)到主閥開/關(guān)速度能基于使用介質(zhì)的粘度及壓力調(diào)整的目的。經(jīng)組員統(tǒng)計(jì)，電液閥故障多數(shù)是由于入口或出口電磁閥不帶電引起的。
（4）通訊電纜接觸不良，電源保險(xiǎn)松動(dòng)
在小組分析會(huì)上，工程師提出，觸摸屏故障現(xiàn)象有兩個(gè)，其一，系統(tǒng)啟動(dòng)后，PT觸屏不能進(jìn)行控制或輸入、輸出，域顯示為“#####”，原因是觸摸屏與plc之間的通訊有問題，電纜接觸不良。其二，系統(tǒng)啟動(dòng)后PT觸屏不亮，經(jīng)盧燕現(xiàn)場(chǎng)處理分析，觸屏24VDC電源沒有供上，電源保險(xiǎn)松動(dòng)。
（5）溢油保護(hù)器連接電纜斷，電源保險(xiǎn)絲燒斷
小組成員班長提出，大鶴管裝車的溢油探頭的螺旋線在火車撞車時(shí)容易被掛到附近的附件上被拉斷，進(jìn)入冬季氣溫較低，螺旋線護(hù)套較硬也容易抻壞，有時(shí)出現(xiàn)短路，電源保險(xiǎn)被燒壞。
（6）未按操作規(guī)程執(zhí)行，探頭與連接板距離過大
小組成員技師提出，個(gè)別值班人員在處理儀表故障時(shí)未按操作規(guī)程執(zhí)行，鶴管的上、下限位開關(guān)及收油斗的上、下限位開關(guān)調(diào)整的距離過大，檢測(cè)不到信號(hào)。
（7）靜電接地板接觸不良
技術(shù)組長提出通過傳感型靜電接地夾，可以自動(dòng)檢測(cè)整個(gè)靜電接地回路的電阻值。如果電阻超過規(guī)定值后自動(dòng)發(fā)出聲音和燈光報(bào)警，并能同時(shí)向第三方系統(tǒng)提供相應(yīng)的信號(hào)。例如：與微機(jī)發(fā)油系統(tǒng)相連，當(dāng)接地不良時(shí)，微機(jī)發(fā)油系統(tǒng)根據(jù)信號(hào)做出關(guān)閥、關(guān)泵等動(dòng)作，直至靜電接地有效連接。
（8）攝像系統(tǒng)無信號(hào)
攝像系統(tǒng)由攝像頭和監(jiān)視器兩部分構(gòu)成，攝像頭安裝在現(xiàn)場(chǎng)，監(jiān)視器安裝在防爆操作臺(tái)內(nèi)，每個(gè)鶴位安裝1臺(tái)，監(jiān)視點(diǎn)為大鶴管下方火車罐車與下一節(jié)火車罐車連接處，其功能是在控制室內(nèi)可監(jiān)視到爬車后退時(shí)的移動(dòng)位置，便于操作人員對(duì)爬車移動(dòng)時(shí)的控制操作。有小組成員提出攝像系統(tǒng)經(jīng)常無信號(hào)。
5 制定對(duì)策表
主要問題措施目標(biāo)負(fù)責(zé)人
溢油保護(hù)器無回訊更換為特制耐低溫的電纜降低維護(hù)量組員
觸摸屏故障重新裝機(jī) 緊固通訊電纜提高觸摸屏的使用壽命組員
爬車系統(tǒng)故障增加聯(lián)鎖保護(hù)提高火車裝車效率組員
電液閥故障增加伴熱及回路故障排除減少故障率組員
維護(hù)經(jīng)驗(yàn)不足，新員工較多進(jìn)行培訓(xùn)提高操作準(zhǔn)確率組員
表二 對(duì)策表
6 實(shí)施對(duì)策
（1）解決溢油保護(hù)器無回訊問題，降低維護(hù)量
對(duì)于火車裝油棧橋來講系統(tǒng)的安全性和可靠性是最重要的問題之一，必須得到有效保證。本系統(tǒng)采取如下措施保證系統(tǒng)的可靠性，位置傳感器選擇德國圖爾克產(chǎn)品；電源、中間繼電器、操作開關(guān)等都選擇進(jìn)口名牌產(chǎn)品，系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝的儀表設(shè)備及控制室安裝的儀表設(shè)備全部為本安或達(dá)到1區(qū)防爆標(biāo)準(zhǔn)。
現(xiàn)場(chǎng)溢油保護(hù)器更換為經(jīng)過在寒冷地區(qū)運(yùn)行的產(chǎn)品，低溫指標(biāo)-40℃， 各電纜接頭、各設(shè)備安裝均考慮低溫凍害問題，防止變形或凍裂。提高了在低溫環(huán)境下運(yùn)行穩(wěn)定性問題。
（2）降低觸摸屏故障，提高觸摸屏的使用壽命
觸摸屏安裝在正壓防爆臺(tái)上，每個(gè)鶴位配置1臺(tái)，其功能是供現(xiàn)場(chǎng)操作人員錄入裝車數(shù)據(jù)、裝車全過程的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示、同時(shí)顯示控制系統(tǒng)各執(zhí)行設(shè)備的工作狀態(tài)，如鶴管、爬車、閥門系統(tǒng)等各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀態(tài)和位置信號(hào)，以及帶控制點(diǎn)的工藝流程裝車過程畫面，狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警畫面等。
班長對(duì)操作臺(tái)斷電，打開控制臺(tái)門，緊固觸摸屏與plc之間的通訊電纜插頭，檢查PT觸屏與PLC連接的DP線及DP頭上的選擇開關(guān)是否為ON或OFF狀態(tài)。（兩頭的PLC的DP頭選擇ON中間的PLC的DP頭選擇OFF）
（3）降低爬車系統(tǒng)故障，提高火車裝車效率
系統(tǒng)設(shè)有操作控制聯(lián)鎖保護(hù)功能：
a.爬車動(dòng)作過程中鶴管動(dòng)作操作無效聯(lián)鎖保護(hù)功能；
b.鶴管上升和下降動(dòng)作過程中爬車動(dòng)作操作無效聯(lián)鎖保護(hù)功能。
c.鶴管上升和下降動(dòng)作過程中收油斗動(dòng)作操作無效聯(lián)鎖保護(hù)功能。
d.收油斗升降動(dòng)作過程中鶴管動(dòng)作操作無效聯(lián)鎖保護(hù)功能。
e.裝車過程中爬車、鶴管動(dòng)作操作無效聯(lián)鎖保護(hù)功能。
f.裝車過程中罐車靜電接地脫落或接觸不良時(shí)報(bào)警并延時(shí)停止裝車的聯(lián)鎖保護(hù)功能。
g.裝車過程中檢測(cè)到有溢油信號(hào)報(bào)警并立即停止裝車的聯(lián)鎖保護(hù)功能。
h.爬車移動(dòng)超行程報(bào)警并停止爬車移動(dòng)的聯(lián)鎖保護(hù)功能。
i.裝車過程中超量報(bào)警并關(guān)斷緊急切斷閥的聯(lián)鎖保護(hù)功能。
j.裝車時(shí)管道中油品無流速報(bào)警并切斷閥門的聯(lián)鎖保護(hù)功能。
k.裝車時(shí)管道中油品超速報(bào)警并對(duì)流速進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。
l.裝車結(jié)束后如靜電接地夾子不從車體摘下時(shí)爬車不能前進(jìn)，防止車體移動(dòng)損壞設(shè)備。
m.裝車結(jié)束后系統(tǒng)自動(dòng)提示操作人員進(jìn)行爬車后退，避免出現(xiàn)生產(chǎn)事故。
（4）減少電液閥故障，保證裝車安全
電液閥在系統(tǒng)中是流量控制閥門，通過控制系統(tǒng)的控制，可實(shí)現(xiàn)多級(jí)開啟和關(guān)閉，在本控制系統(tǒng)中電液閥的開啟分多次開啟后達(dá)到最大裝車流量，關(guān)閉時(shí)進(jìn)行多次關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)裝車結(jié)束時(shí)采用小流量控制結(jié)束裝車，這樣既可提高定量裝車控制精度又避免閥門突然關(guān)斷產(chǎn)生水擊，保證生產(chǎn)安全。
針對(duì)電液閥的重要性，小組成員工程師負(fù)責(zé)向哈爾濱天源石化工程有限責(zé)任公司進(jìn)行了咨詢，準(zhǔn)備對(duì)電液閥進(jìn)行保溫，防止動(dòng)作不靈活，經(jīng)確認(rèn)完全可行。此建議得到了車間采納，并于2014年9月6日開始施工，由班組技師具體負(fù)責(zé)。保溫后，液動(dòng)閥的故障率明顯降低。
（5）維護(hù)經(jīng)驗(yàn)不足，新員工較多
加大對(duì)員工的培訓(xùn)，重點(diǎn)培訓(xùn)電源系統(tǒng)，操作正壓防爆臺(tái)上的電源開關(guān)，給控制系統(tǒng)供電；將手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到自動(dòng)位置；通過觸摸屏上的觸摸組態(tài)按鍵來設(shè)定裝車數(shù)量和每個(gè)罐車的裝油量；然后通過操作觸摸屏上的“液壓站起動(dòng)”觸摸開關(guān)啟動(dòng)液壓站，觸摸屏上液壓站工作指示狀態(tài)變成綠色，證明液壓站已經(jīng)起動(dòng)；操作觸摸屏上的“爬車前進(jìn)”按鍵，起動(dòng)爬車將空罐車向大鶴管棧橋下拖動(dòng)，當(dāng)罐車被拖動(dòng)到大鶴管下方后停止爬車移動(dòng)，完成罐車在棧橋下的粗對(duì)位；待罐車停止后操作“爬車后退”按鍵，通過閉路監(jiān)視將爬車移回到罐車的后方，作好重車拖動(dòng)的準(zhǔn)備；操作人員將靜電接地保護(hù)器上的接地夾子夾在罐車上，在觸摸屏上看到靜電接地回訊指示燈變成綠色后，證明靜電接地保護(hù)器與罐車可靠連接；操作觸摸屏“鶴管移動(dòng)”按鍵控制大鶴管移動(dòng)，保證大鶴管處在火車罐車罐口的中心，完成鶴管與罐車的準(zhǔn)確對(duì)位；對(duì)位后，通過操作
“收油斗”觸摸開關(guān)提起收油斗，操作“鶴管下降”觸摸開關(guān)控制鶴管下降；當(dāng)鶴管下降到位后，其位置開關(guān)動(dòng)作發(fā)出信號(hào)，可編程序控制器接到信號(hào)后自動(dòng)開啟閥門作好開始裝車準(zhǔn)備，電話通知油泵房操作人員開始起泵，當(dāng)裝車計(jì)量值欲達(dá)到裝車設(shè)定量時(shí)，控制器發(fā)出關(guān)閥信號(hào)多次關(guān)斷閥門結(jié)束裝車。閥門關(guān)斷后，控制器自動(dòng)將大鶴管提起，落下收油斗完成一個(gè)裝車循環(huán)。
6、更換溢油探頭電纜，增加耐低溫?fù)闲怨?/p>
針對(duì)大鶴管溢油探頭電纜在冬季由于低溫變硬易掛斷故障，工程師想出辦法通過和電纜生產(chǎn)廠家溝通聯(lián)系，電纜生產(chǎn)廠給我們特制耐低溫電纜（大慶地區(qū)冬季零下-30℃），我們又聯(lián)系武漢中光溢油探頭廠家給定做耐低溫?fù)闲圆讳P鋼連接管和耐低溫電纜配套使用，改造了12套溢油探頭，投用后效果好。徹底解決了冬季由于低溫電纜變硬易掛斷故障。下圖是溢油探頭安裝支架及改造后效果圖。
圖五 溢油探頭安裝支架及螺旋線改造效果圖
圖六 改造前溢油探頭螺旋線
圖七 改造后安裝支架及溢油探頭螺旋線
7 效果檢查目標(biāo)值完成情況
（1）效果檢查
以上五條合理化建議全部采納后，在鞏固期的1、2、3三個(gè)月，大鶴管裝車控制系統(tǒng)的故障率由原來的100%（200次）下降到活動(dòng)后的25%（50次），下降了75%，達(dá)到了預(yù)期的效果。
（2）經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益
此項(xiàng)成果實(shí)施后，在活動(dòng)后的1、2、3三個(gè)月內(nèi)大鶴管裝車控制系統(tǒng)的故障率明顯降低，給企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算：
2014年11月，由于火車場(chǎng)1#線西觸摸屏故障，使此線火車停裝12小時(shí)，嚴(yán)重影響了成品油的銷售，使得高庫存現(xiàn)象更為明顯，影響了上游生產(chǎn)裝置的正常生產(chǎn)。一列車按20節(jié)槽車計(jì)算，每節(jié)槽車裝50噸成品油，每噸油按0.8萬元計(jì)算，得：
20節(jié)×50噸×0.8萬元=800萬元
從計(jì)算結(jié)果可以看出，一次系統(tǒng)故障，將影響我公司800萬元的銷售收入，如果出現(xiàn)200次儀表故障，將嚴(yán)重影響我公司全年的經(jīng)濟(jì)效益。
8 鞏固措施
（1）完善檢維修操作規(guī)程，標(biāo)準(zhǔn)化操作步驟。
（2）對(duì)觸摸屏程序進(jìn)行備份，以防觸摸屏故障時(shí)，隨時(shí)恢復(fù)用戶程序，同時(shí)對(duì)備用的觸摸屏進(jìn)行系統(tǒng)程序及用戶程序安裝，打到即插即用。
（3）將盤內(nèi)PLC的邏輯接地進(jìn)行加固，保證PLC得到良好的接地，減少PLC的故障率。
（4）工人本崗位學(xué)習(xí)時(shí)間短，操作經(jīng)驗(yàn)不足，車間組織進(jìn)行專業(yè)和操作培訓(xùn)，針對(duì)大鶴管控制系統(tǒng)，主要培訓(xùn)大鶴管控制方案、儀表原理及故障處理等知識(shí)，提高員工的崗位技能和操作經(jīng)驗(yàn)，定期考試，此項(xiàng)措施納入車間的經(jīng)濟(jì)考核細(xì)則中，并嚴(yán)格執(zhí)行。
（5）光纖傳感器液位監(jiān)視儀做好一定的儲(chǔ)備。
9 結(jié)束語
通過本次攻關(guān)活動(dòng)，大鶴管計(jì)量裝車控制系統(tǒng)的故障率明顯降低，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，我們還需進(jìn)一步降低大鶴管控制系統(tǒng)的故障率，專業(yè)廠已報(bào)技改準(zhǔn)備把原PLC控制系統(tǒng)更換為DCS集散控制系統(tǒng)。進(jìn)一步提高大鶴管裝車控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，使調(diào)試維護(hù)更方便、穩(wěn)定性更高、抗干擾能力更強(qiáng)及可靠性更高等。最重要的是能確保設(shè)備長周期，安全平穩(wěn)的運(yùn)行。
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