劉宗林

(福建聯(lián)合石油化工有限公司，福建 泉州，362800)

某石化公司乙烯裝置采用蒸汽裂解法生產乙烯、丙烯產品，作為下游聚乙烯裝置、聚丙烯裝置及環(huán)氧乙烷/乙二醇(EO/EG)裝置的原料[1]。乙烯裝置的非計劃停車將直接影響到下游裝置的穩(wěn)定運行。2020年4月23日，該公司乙烯裂解壓縮機突然停機，造成裝置停工，通過對事件調查，確定機組停機的根本原因并制定相應防范措施，以確保機組穩(wěn)定運行。

1 事件調查

1.1 事件記錄

根據案例事件順序記錄(SOE)信息分析，速關閥(T&T閥)首先出現(xiàn)關閉，0.4 s后出現(xiàn)T&T閥控制油壓力低低控制聯(lián)鎖信號，無其他聯(lián)鎖信號觸發(fā)。

1.2 T&T閥相關流程

T&T閥受控制油壓力控制，油壓低低聯(lián)鎖值為0.93 MPa，聯(lián)鎖時T&T閥泄壓關閉。無其他相關控制信號，該閥在開車之初由現(xiàn)場手輪搖開。T&T閥相關控制流程，如圖1所示。

圖1 T&T閥相關控制流程示意

2 事件檢查

2.1 SOE分析

根據T&T閥信號聯(lián)鎖，SOE分析檢查跳車電磁閥情況如下：

1)裂解氣壓縮機跳車電磁閥由2組4臺電磁閥組成，每組分別有2路220 V UPS供電。

2)現(xiàn)場檢查4臺跳車電磁閥接線正常、無松動。對涉及到電磁閥的接線箱及相關連接線情況同時檢查，未發(fā)現(xiàn)異常。

3)通過收集日常巡檢記錄，跳車電磁閥一直處于關閉狀態(tài)，特別是后路XY106A和XY107B電磁閥處于關閉狀態(tài)，但同一油路上2臺電磁閥中間短管就地壓力表PG108B和PG109B顯示為零，經與機組廠家溝通，該短管油壓顯示是為了監(jiān)控第一道電磁閥是否泄漏，因此油壓為零是正?，F(xiàn)象。

2.2 控制油壓力檢查

檢查3臺控制油壓力變送器PT115A/B/C無報警信息，阻尼時間為0.4 s，變送器測量正常。

在檢查過程中發(fā)現(xiàn)，T&T閥控制油壓與調速閥控制油壓為同一管路供給，檢查停機前后調速閥控制油壓力為1.616 MPa和1.597 MPa，T&T閥控制油壓力為1.592 MPa和1.309 MPa。由此說明，T&T閥關閉后，控制油總管壓降達0.283 MPa左右。

2.3 機柜內情況檢查

對壓縮機機組機柜檢查，發(fā)現(xiàn)該機組控制柜內空開CB212處于跳閘狀態(tài)，該空開控制PSU104穩(wěn)壓電源模塊。

進一步檢查，該機柜內4路電源均處于失電狀態(tài)，PSU102和PSU104穩(wěn)壓電源模塊、跳車電磁閥B組電源以及扭矩變送器電源由同一級輸入電源控制，4路電源均由同一隔離開關ISL202控制，對ISL202的上一級供電電源柜檢查，發(fā)現(xiàn)電源柜內空開2ACB6也是處于跳閘狀態(tài)。因此，判斷PSU104穩(wěn)壓電源模塊可能存在短路問題，造成兩級空開跳閘。

檢查PSU104穩(wěn)壓電源模塊，內部干凈清潔無異物，但絕緣板被擊穿燒糊一個角，判斷故障位置是穩(wěn)壓電源模塊內部電路的一個高功率的調整開關放大管被擊穿，使其接地端帶電短路，然后再對接地的散熱片放電。因存在兩級跳閘，所以可以排除穩(wěn)壓電源過載的原因。

回顧電源模塊檢修記錄，該電源模塊在2018年大修期間進行了更換。結合機組停機事件記錄，扭矩變送器在停機時出現(xiàn)失電報警，因此，造成機組跳車電磁閥失電的原因是機柜內PSU104穩(wěn)壓電源模塊出現(xiàn)短路，造成穩(wěn)壓電源模塊空開及上一級空開跳閘，因跳車電磁閥與穩(wěn)壓電源模塊由同一電源控制，因此造成跳車電磁閥失電。

在核對配電回路空開配置時，發(fā)現(xiàn)電源柜空開額定電流為16 A，低于HG/T 20509—2014《儀表供電設計規(guī)范》中的相關要求[2]。

2.4 停機期間測試情況

在裂解氣壓縮機停機期間對于電磁閥及T&T閥檢查測試如下：

1)跳車電磁閥內漏情況測試。跳車電磁閥測試流程如圖2所示。

圖2 跳車電磁閥流程示意

a)將XY106B和XY107A電磁閥關閉，打開后路電磁閥XY106A和XY107B及手閥1和2觀察PG108A和PG109A，未發(fā)現(xiàn)明顯泄漏。

b)將XY106B和XY107A電磁閥打開，關閉后路XY106A和XY107B電磁閥，并打開手閥1和2觀察PG108B和PG109B，未發(fā)現(xiàn)明顯泄漏。

c)在2路電磁閥中間短管油壓PG108B和PG109B為零時，關閉4臺電磁閥，將手閥1和2打開，先后測試B組電磁閥XY107B和XY106B供電失電和A組電磁閥XY107A和XY106A供電失電，觀察中間短管油壓充壓后情況，未發(fā)現(xiàn)明顯泄漏。

2)T&T閥關閉時，2路跳車電磁閥中間短管均無壓力情況下，分別測試A，B兩組供電失電時油壓的波動情況。測試過程中油壓均出現(xiàn)波動，B組電磁閥失電時，PT115C壓力瞬間降低0.328 MPa；A組電磁閥失電時，PT115C壓力瞬間降低0.217 MPa，但都未達到聯(lián)鎖值。

3)在T&T閥打開至透平轉速500 r/min左右時，測試B組跳車電磁閥失電對控制油油壓的影響。測試過程中油壓出現(xiàn)波動，但都未達到聯(lián)鎖值。

4)在測試過程中，當某次B組電磁閥失電時，對就地壓力表連續(xù)視頻監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)在電磁閥失電瞬間，就地壓力表PG108A和PG109A瞬間油壓分別降低至0.6 MPa，0.55 MPa左右，在0.16 s內油壓恢復。

基于上述現(xiàn)場測試，跳車電磁閥在短時間內沒有存在明顯泄漏，但在同一油路上2臺電磁閥間油壓為零的情況下，任何一組跳車電磁閥失電均會造成T&T閥控制油油壓波動，因此，判斷兩電磁閥中間油路間距過長會造成其中一組跳車電磁閥失電時油壓出現(xiàn)波動。同時，結合控制油壓力變送器阻尼時間，判斷，多次測試未出現(xiàn)聯(lián)鎖信號原因為變送器阻尼時間大于控制油壓瞬間波動時間，使得變送器未能第一時間輸出波動信號，因此未出現(xiàn)測試過程聯(lián)鎖信號。

由此驗證事件記錄，T&T閥先因油壓下降關閉，同時T&T閥全開到位信號丟失，在T&T閥關閉后又因油壓下降出現(xiàn)了控制油壓低低聯(lián)鎖信號。

2.5 跳車電磁閥失電時油壓波動分析

現(xiàn)場跳車電磁閥選用的是角閥，采用“步步高”方式安裝，潤滑油回油箱總管安裝基本與最高位的電磁閥在同一水平，由此判斷，無論何時同一油路上2臺電磁閥中間短管內始終會存在控制油，不應出現(xiàn)空管部分。進一步檢查發(fā)現(xiàn)，安裝在同一油路上2臺電磁閥中間短管處的就地壓力表PG108B和PG109B有較長的一段引壓管，且壓力表安裝位置遠高于回油箱總管?；谠摤F(xiàn)場情況分析，因壓力表安裝位置高于回油箱總管，所以存在積氣且因安裝位置導致壓力表引壓管內的氣體將無法排除，使得在中間短管壓力為零的情況下，就地壓力表至引壓管一次閥部分始終會存在空管，進而導致電磁閥失電時，就地壓力表引壓管出現(xiàn)充管過程，導致總管油壓出現(xiàn)波動。

失電過程分析，XY106B電磁閥失電，PG108B的引壓管進行充管，空管部分約3.95 m，引壓管為φ12 mm×1.5 mm，經計算，空管容積可達0.251 L。結合T&T閥控制油用量4.2 m3/h分析，1.167 L/s，在電磁閥失電過程中，引壓管充管量占到T&T閥控制油用量的21.5%。

綜合分析上述測試情況，在B組電磁閥失電過程，PG108B的引壓管在0.16 s內充管0.251 L，使得T&T閥控制油用量瞬間降低，最終造成T&T閥關閉。若出現(xiàn)A組電磁閥失電，XY107A電磁閥失電，PG109B的引壓管進行充管，空管部分約3.45 m，引壓管為φ12 mm×1.5 mm，經計算，空管容積可達0.219 L。由此也可以驗證，在測試過程中為什么B組電磁閥失電時PT115A/B/C油壓瞬間降低會比A組電磁閥失電時高一些。

3 原因分析

根據檢查、測試等情況分析事件原因，如下：

1)T&T閥全開到位信號消失分析。從事件記錄信息分析，T&T閥全開到位信號消失后0.2 s收到全關到位信號，因此說明閥門實際關閉，開到位信號消失實際為T&T閥關閉造成的。

2)跳車電磁閥失電原因分析。因機柜內PSU104穩(wěn)壓電源模塊短路造成了上級CB212及上一級2ACB6跳閘，造成同級供電電源給跳車電磁閥的B組電源失電?；谠O計規(guī)范，穩(wěn)壓電源模塊配電回路與上級電源回路開關容量配置不合理。

3)T&T閥關閉分析。B組跳車電磁閥XY106B和XY107B打開瞬間造成PG108B就地壓力表引壓管部分出現(xiàn)充壓過程，使得T&T閥控制油壓瞬間降低，導致T&T閥關閉。

4)T&T閥關閉后控制油總管壓力觸發(fā)聯(lián)鎖信號分析。因B組跳車電磁閥動作打開，因變送器阻尼未能及時收集到壓降，而通過測試可知，電磁閥打開對中間短管充壓過程最大壓降達到0.328 MPa，查事件記錄T&T閥關閥時間為0.2 s，因此關閥后將出現(xiàn)0.283 MPa壓力降，因而在該過程中控制油總管壓力降約為0.611 MPa，基本接近聯(lián)鎖值。因此，出現(xiàn)控制油總管壓力低低聯(lián)鎖觸發(fā)。

4 改進措施

對于裂解氣壓縮機跳車電磁閥失電、油壓波動等情況，改進措施如下：

1)對故障的電源模塊進行更換。

2)對現(xiàn)有壓力表PG108B和PG109B，盡最大可能縮短引壓管長度。同時，與機組制造商溝通，評估同一油路上的2臺電磁閥中間就地壓力表引壓管測量方式的影響并確認改為法蘭式測量的可行性。

3)改進跳車電磁閥供電電源，由電源柜直接供電，不與機柜內其他現(xiàn)場儀表共用電源。

4)對同類機組控制油路系統(tǒng)存在的類似問題進行排查并制定整改計劃。

5)對電源配置開展普查，對多級配電系統(tǒng)供電電源配置不滿足規(guī)范要求的制定改進計劃。

5 結束語

通過對穩(wěn)壓電源模塊、機柜間檢查、停機測試及油壓波動分析，找出裂解氣壓縮機停機原因，并提出防范措施以避免類似事件再次發(fā)生，確保機組平穩(wěn)運行，為乙烯裝置的“安、穩(wěn)、長、優(yōu)”運行奠定基礎。