输气管道压气站压缩机紧急关断（GMR）系统常见故障及对策

1 压气站场GMR系统的组成和作用
GMR系统由CPU冗余、输入传感器冗余、输出冗余三部分组成。基于已有的90-70系列和Genius I/O技术，可配置成单重化、双重化和三重化系统。CPU一般配置成双重或三重冗余，该系统可以具有容错功能，每一个系统都能独立处理数据。运行时，生成的数据在两台处理器中进行比较。图1是GMR系统基本组成图，CPU与I/O模块间采用Genius总线通信。GMR系统一般涵盖从传感器到终端元件的所有元件，包括传感器、输入电路、逻辑控制器、输出电路、终端元件、电源及附属元件（如接线端子、安全栅、电缆等）等。

图1 压缩机紧急关断模块冗余（GMR）系统示意图
在石油天然气管道压缩机控制系统中，常用的GMR系统传感(变送)器信号有以下几种[1,2]：
1)压力信号：压力变送器；
2)温度信号：热电偶，热电阻；
3)流量信号：节流装置，流量计等；
4)液位信号：液位开关，浮筒等液位变送器。
三个离散通道输入：三选二机制。出现通道异常情况下，引入两个状态量，如果只有两个好的输入通道可用，双冗余状态量（duplex state）被使用，如果只有一个输入通道可用，则引入默认状态。如果三通道中有一个通道失效，则GMR软件使用组态中的已设定的双重表决值来替代第三个实际输入，再进行三选二；如果三通道中有两个通道失效，表决不进行，是第三个通道的值还是默认的状态被选用，取决于GMR软件中为输入组组态好的表决适应模式。具体为采用3-2-1-0表决模式时，GMR软件采用1选1模式，即提供给应用程序的输入量为第三个通道的值。采用3-2-0表决方式，则选用默认量为该输入应用程序使用值。
单个离散通道输入：对于一个非表决的输入组，实际输入可直接提供给应用程序使用。对于一个有表决的输入组，表决模式应设置为3-2-1-0.
Genius输出模块冗余：一般有H-模式组、I-模式组和T-模式组三种方式。对于离散输出量，GMR系统软件不起冗余表决作用，而在相应的模块进行表决。Genius模拟量输出模块不支持冗余表决。在一个CPU扫描周期内对输出扫描过程中，CPU发送非表决数据和物理输出到Genius模块。
压缩机模块冗余紧急关断系统（Genius Modular Redundancy）是压气站场压缩机控制系统的重要组成部分，当压缩机运行出现紧急情况时，GMR系统能提前预警，必要时迅速实现压缩机的保压停车和泄压停车，避免喘振等对机组造成的损坏。本文以川气东送各压气站PCL503压缩机运行维护经验为基础，从输入传感器、ESD PLC、I/O模块和主要执行机构（防喘振阀、电动阀）着手，总结压缩机紧急关断模块冗余系统常见的故障，提出对应的处理对策。
2 输入传感器故障
常见故障1：压力变送器故障
实例：某压气站压缩机进口汇管压变PIT205（精度：0.075级）在停机状态压变值达到9.1Mpa，发现异常后，对比现场与HMI读数都为9.1Mpa，怀疑变送器本身故障，拆开后盖检查发现接线端子进水。烘干后，读数恢复正常。某压气站出站压变PIT103无显示，现场测负极线接地，经维修厂家检测后发现是传感器损坏，更换传感器后恢复正常。某压气站本地分输压变就地读数模糊不清，重新插拔表头后无变化，更换新表头读数显示正常。

图2 压力变送器现场图
    解决方法：
压变一般采用两线制接法。变送器常见“故障”，表现为现场和HMI读数一致都异常，现场和HMI都无读数。排除故障的方法，首先从接线回路考虑，看是否有接线松动、供电异常、短路、断路、接地发生。当排除以上可能原因后，需拆开变送器本身，检查是否电子元件、接线端子是否进水。检查变送器设置，设置不正确会导致读数不正常。上述措施