吳紅忠
(焦作煤業(yè)集團(tuán)開元化工有限責(zé)任公司,河南 焦作)
焦作煤業(yè)(集團(tuán))開元化工有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“開元化工”)一期20 萬t/a 離子膜燒堿項(xiàng)目采用離子膜法制堿生產(chǎn)工藝,目前已連續(xù)運(yùn)行12年。通過對(duì)離子膜燒堿裝置運(yùn)行中控制儀表出現(xiàn)的異常情況而導(dǎo)致停車的原因進(jìn)行分析,總結(jié)出快速有效的處理措施和解決方案,以供同行參考。
2014年5月28日, 氯氫合成崗位系統(tǒng)聯(lián)鎖畫面顯示“氯壓機(jī)CM501 ?!笔壮鲂盘?hào),進(jìn)一步查找氯壓機(jī)聯(lián)鎖畫面顯示 “氯壓機(jī)前軸承軸振動(dòng)SF (故障)”導(dǎo)致氯壓機(jī)聯(lián)鎖停機(jī)。
(1)直接原因:氯壓機(jī)內(nèi)置的軸振動(dòng)傳感器發(fā)生軟故障。
(2)間接原因:自2011年8月氯壓機(jī)投用以來,沒有按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行氯壓機(jī)的預(yù)防性檢修,也沒有要求廠家按期進(jìn)行售后維護(hù)服務(wù)。
(1)對(duì)氯壓機(jī)的各類傳感器線路、接點(diǎn)進(jìn)行排查,按照設(shè)備使用說明書的規(guī)定,科學(xué)制定設(shè)備設(shè)施各部位、部件的檢查、維護(hù)、檢修、更換周期等管理辦法,層層落實(shí),責(zé)任到人,嚴(yán)格落實(shí)監(jiān)督;加強(qiáng)備品備件的管理,做到有備無患。
(2)立即開展專業(yè)、全面、認(rèn)真的隱患排查治理工作,使管理和現(xiàn)場(chǎng)并重,發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)按照“五定”要求認(rèn)真整改到位,彌補(bǔ)管理漏洞,確保系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。
(3)加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的檢查、維護(hù)和運(yùn)行管理,根據(jù)實(shí)際情況制定防止類似事故再次發(fā)生的防范措施,同時(shí)加強(qiáng)設(shè)備日常使用管理,確保設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)。
2016年11月13日零點(diǎn)班, 氯壓機(jī)突然跳停,造成燒堿系統(tǒng)聯(lián)鎖停車,經(jīng)排查及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)為氯壓機(jī)非驅(qū)動(dòng)軸承溫度熱電阻異常。
2.2.1 直接原因
(1)儀表工對(duì)現(xiàn)場(chǎng)處理熱電偶、熱電阻性能不夠了解,不能及時(shí)準(zhǔn)確進(jìn)行異常情況處理。
(2)儀表工檢測(cè)操作存在錯(cuò)誤,萬用表不能隨便對(duì)檢測(cè)端線走上走下, 因?yàn)槿f用表上有電壓,數(shù)值會(huì)增加電壓。
(3)儀表熱電阻出現(xiàn)異常故障。
(4)熱電阻連接線接觸不良。
2.2.2 間接原因
(1)調(diào)度第一時(shí)間對(duì)事故情況判斷不清楚,沒有及時(shí)有效對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指導(dǎo)。
(2)現(xiàn)場(chǎng)值班人員向分廠主管領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)不及時(shí)、不清楚,給下步搶險(xiǎn)工作增加了難度,延長了停車時(shí)間。
(1)加強(qiáng)崗位培訓(xùn),使每個(gè)操作工對(duì)控制儀表元件性能都熟知熟會(huì); 對(duì)異常情況處置程序化,避免違章操作。
(2)提升調(diào)度的現(xiàn)場(chǎng)處置能力,能夠快速準(zhǔn)確處理現(xiàn)場(chǎng)各種異常情況。
(3)優(yōu)化對(duì)現(xiàn)場(chǎng)異常情況的匯報(bào)流程,使匯報(bào)內(nèi)容簡(jiǎn)單快速準(zhǔn)確,給調(diào)度指揮搶險(xiǎn)縮短時(shí)間。
2017年1月10日, 氯壓機(jī)水分析儀運(yùn)行指標(biāo)(位號(hào)QT5451)數(shù)值由0.855×10-6瞬間升至500×10-6(報(bào)警值150×10-6,聯(lián)鎖值480×10-6),氯壓機(jī)聯(lián)鎖保護(hù)停機(jī),導(dǎo)致燒堿系統(tǒng)聯(lián)鎖停車。
氯氣壓縮機(jī)二級(jí)冷卻器老化, 出現(xiàn)漏點(diǎn)后發(fā)生冷卻水泄漏,少量冷卻水進(jìn)入氯氣系統(tǒng),造成氯氣在線水分析儀數(shù)值超過聯(lián)鎖值,系統(tǒng)聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致系統(tǒng)停車。
(1)加強(qiáng)設(shè)備巡檢、定檢工作。
(2)建立和完善氯壓機(jī)冷卻器強(qiáng)制更換制度,對(duì)冷卻器運(yùn)行3年后進(jìn)行強(qiáng)制更換,并常備1 臺(tái)冷卻器,以便泄漏時(shí)及時(shí)更換,避免因冷卻管泄漏導(dǎo)致氯堿裝置系統(tǒng)頻繁停車。
2017年2月24日7:07, 氯堿系統(tǒng)突然發(fā)生停車事故,DCS 監(jiān)控畫面顯示氯壓機(jī)聯(lián)鎖顯示為TT-5481SF 聯(lián)鎖停氯壓機(jī)。 壓縮機(jī)電機(jī)u 相繞組溫度TT-5481 顯示在24日07:00:46 突然由79.121 ℃下降為下限-56.166 ℃,07:07:52 氯壓機(jī)停車,氯堿系統(tǒng)聯(lián)鎖停車。
7:40 左右儀表工檢查現(xiàn)場(chǎng)TT-5481 溫度探頭接線, 測(cè)量溫度探頭電阻值為125 Ω, 對(duì)應(yīng)溫度為64.59 ℃, 溫度探頭測(cè)點(diǎn)正常; 此時(shí)DCS 監(jiān)控畫面TT-5481 顯示值仍為-56.166 ℃,接著排查TT-5481的溫度變送器(溫度變送器原理是將現(xiàn)場(chǎng)溫度探頭的PT100 熱電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量的4~20 mA 信號(hào),變送器接收PT100 探頭熱電阻信號(hào),將熱電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換為4~20 mA 信號(hào)傳送到中控DCS 顯示),將TT-5482 的溫度探頭測(cè)點(diǎn)更換至TT-5481 的溫度變送器,TT-5481 顯示無變化; 將TT-5481 的探頭測(cè)點(diǎn)換至TT-5482 的溫度變送器上,DCS 監(jiān)控畫面TT-5482 顯示正常; 將TT-5481、 TT-5482 各自恢復(fù)原接線路,TT-5481、 TT-5482 均正常, 由此可以判斷本次單系統(tǒng)停車是由于TT-5481 溫度變送器出現(xiàn)軟故障引起的設(shè)備事故。 為避免TT-5481 溫度變送器再次出現(xiàn)軟故障,維修分廠更換新的溫度變送器, 經(jīng)過與TT-5482 溫度變送器交叉核對(duì)后,確認(rèn)TT-5481 更換溫度變送器后顯示正常,在此期間發(fā)現(xiàn)探頭和溫變間接線連接排也有老化現(xiàn)象并對(duì)接線排進(jìn)行了更換。 再次確認(rèn)各項(xiàng)指標(biāo)正常后,氯壓機(jī)正常開機(jī)運(yùn)行,具備開車條件。
(1)氯壓機(jī)廠房?jī)?nèi)溫度較高,TT-5481 溫度變送器內(nèi)部元件因長期運(yùn)行發(fā)生軟故障是造成此次事故的直接原因。
(2)儀表定檢項(xiàng)目存在缺陷,現(xiàn)場(chǎng)排查不到位,未對(duì)探頭和溫變間接線連接排等進(jìn)行排查是造成此次事故的重要原因。
(3)管理制度不完善,未根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境對(duì)溫變、探頭等儀表元件采取定檢或強(qiáng)制更換措施是造成此次事故的重要原因。
(4)崗位技能培訓(xùn)不到位,儀表工對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表問題排查不全面是造成此次事故的間接原因。
(1)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡查力度,每月2 次對(duì)控制儀表外觀及運(yùn)行狀況進(jìn)行詳細(xì)檢查,并做好記錄。
(2)加強(qiáng)儀表管理,由機(jī)電部組織修訂電氣、儀表定檢和維修操作規(guī)程,并對(duì)定檢項(xiàng)目再次進(jìn)行梳理,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行條件完善定檢維護(hù)內(nèi)容。
(3)強(qiáng)化儀表工崗位技能培訓(xùn),注重實(shí)操和理論結(jié)合,提高儀表工發(fā)現(xiàn)問題并迅速解決問題的能力。
(4)每半年檢修期間,對(duì)變送器進(jìn)行參數(shù)校對(duì),緊固壓線螺絲(包括探頭和溫變間接線連接排),并做好記錄。
(5)每年更換探頭和溫變間接線連接排,每6年強(qiáng)制更換溫度變送器,如期間出現(xiàn)波動(dòng)或異常應(yīng)及時(shí)更換,并做好記錄。
2017年5月6日02:59,3#、4# 電解槽準(zhǔn)備送電, 由于4# 整流柜內(nèi)純水壓力表指針卡死在下限值位置,造成PLC 控制聯(lián)鎖,不具備開車送電條件。直到03:26 開始正常送電,延誤開車時(shí)間27 min。
現(xiàn)場(chǎng)整流操作工巡查不到位,未能對(duì)開車條件進(jìn)行詳細(xì)認(rèn)真的確認(rèn)。
(1)動(dòng)力分廠加強(qiáng)儀表管理,對(duì)參與聯(lián)鎖的儀表設(shè)備在開車前認(rèn)真排查確認(rèn)。
(2)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡檢工作,及時(shí)發(fā)現(xiàn)儀表隱患并及時(shí)處理。
6月13日15:50,由于1#氫壓機(jī)小回流閥風(fēng)管斷裂,回流自控閥全打開,泵后壓力竄回泵前,泵前壓力升高,導(dǎo)致氯氫壓差聯(lián)鎖,燒堿系統(tǒng)停車。
(1)1# 氫壓機(jī)氣液分離器振動(dòng)大, 氣源管有舊傷痕,氣源管斷裂導(dǎo)致閥門處于故障狀態(tài)。
(2)儀表工責(zé)任心不強(qiáng),對(duì)氣源管沒有定期認(rèn)真檢查是事故的直接原因。
(3)維修分廠管理人員責(zé)任心不強(qiáng),對(duì)儀表管理重視程度不夠, 對(duì)非計(jì)劃停車管控措施不到位,沒有根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況安排定期更換氣源管是事故的主要原因。
(1)維修分廠加強(qiáng)儀表管理,對(duì)可能引起非計(jì)劃停車的因素再次認(rèn)真排查梳理。
(2)維修分廠安排儀表人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)重要儀表定期排查,半月一次對(duì)關(guān)鍵部位認(rèn)真檢查。
(3)維修分廠每三年對(duì)氫壓機(jī)氣源管進(jìn)行定期強(qiáng)制更換。
2018年5月15日08:10,儀表維護(hù)接到電解中控反映2# 電解槽槽電壓波動(dòng)大(460~505 V 波動(dòng)),08:25 儀表維護(hù)工到工程師站查看組態(tài),08:30 左右儀表維護(hù)工詢問電解中控2# 電解槽槽電壓是否存在聯(lián)鎖,中控答復(fù)2#電解槽槽電壓無聯(lián)鎖,可以校正儀表,隨后儀表維護(hù)工(DCS 機(jī)柜間)與電氣工段段長(整流現(xiàn)場(chǎng))配合檢查2# 電解槽電壓(EI_3230B)的信號(hào)電流, 檢查前再次確認(rèn)2# 電解槽槽電壓有無聯(lián)鎖, 得到電解中控2# 電解槽槽電壓無聯(lián)鎖的答復(fù)后, 在01SC1 柜RA1/2 端子板撥動(dòng)線標(biāo)管查找線號(hào)(看不到線號(hào)),測(cè)量結(jié)果為0,呼叫電氣無應(yīng)答, 出機(jī)柜間電解主控反映2# 電解槽因電位差由-0.01 V 突降至-5 V(歷時(shí)1 s)已于08:34:39 聯(lián)鎖跳停(聯(lián)鎖值為±1 V)。
(1)5月15日08:34:38 之前電位差顯示數(shù)值在規(guī)定范圍內(nèi),之后1 s 左右由-0.01 V 突降至-5 V導(dǎo)致單槽跳停,08:34:39 之后電位差顯示數(shù)值在規(guī)定范圍內(nèi),由此可以判斷不是電解槽本身導(dǎo)致電位差波動(dòng)引起的停槽事故。
(2)儀表維護(hù)工在查找槽電壓信號(hào)線時(shí)撥動(dòng)線標(biāo)管(含電位差線標(biāo)管),在撥動(dòng)線標(biāo)管過程中可能會(huì)造成接線松動(dòng)、 接觸不良等問題導(dǎo)致信號(hào)丟失,從而導(dǎo)致單槽跳停。
(3)信號(hào)傳輸問題。 可能在此段時(shí)間內(nèi)2#電解槽電位差信號(hào)確實(shí)丟失,從而導(dǎo)致單槽跳停。
(1)維護(hù)人員在處理問題時(shí),對(duì)于維護(hù)過程中可能涉及到的儀表點(diǎn)須全部確認(rèn)無誤后再作業(yè),作業(yè)時(shí)必須一人作業(yè)、一人監(jiān)護(hù)。 涉及到系統(tǒng)聯(lián)鎖停車的檢修項(xiàng)目,應(yīng)由工段長以上人員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)。
(2) 機(jī)柜內(nèi)查找儀表信號(hào)接線位置時(shí), 通過DCS 組態(tài)查找確定, 原則上不允許撥動(dòng)線標(biāo)管,必須通過撥動(dòng)線標(biāo)管才能確定具體位置的首先要確定撥動(dòng)范圍內(nèi)的信號(hào)有無聯(lián)鎖,如有聯(lián)鎖必須在解除聯(lián)鎖后再作業(yè)。
7月6日21:55:25,氫氣系統(tǒng)PICA6016C 壓力由7.6 kPa 開始迅速下降,3# 氫氣泵自動(dòng)閥由20.269%開始逐步開大, 但氫氣壓力繼續(xù)持續(xù)下降。DCS 操作工用對(duì)講機(jī)通知班長到氫氣崗位檢查異常情況。
21:55:38, 氯氫DCS 操作工發(fā)現(xiàn)3# 自動(dòng)閥自動(dòng)開啟但氫氣壓力還在下降,自動(dòng)閥跟蹤不了氫氣壓力后, 立即將3# 氫氣泵的自動(dòng)閥由自動(dòng)控制切換到手動(dòng)控制并將自動(dòng)閥開啟度由23.223%逐步調(diào)整到50.266%。 但在調(diào)整過程中氫氣壓力繼續(xù)下降到-7.045 kPa。 氯氫班長到達(dá)3# 氫氣泵處,發(fā)現(xiàn)3#氫氣泵自動(dòng)閥閥桿朝向南北位置,自動(dòng)閥處于關(guān)閉狀態(tài), 立即用對(duì)講機(jī)通知DCS 崗位將1# 氫氣泵自動(dòng)閥打開進(jìn)行調(diào)整,同時(shí)又聯(lián)系儀表人員前來處理。
氯氫DCS 另外一名操作工發(fā)現(xiàn)氫氣壓力下降,3# 氫氣泵自動(dòng)閥打開后氫氣壓力沒有上漲趨勢(shì)時(shí),在21:56:08 立即將1# 氫氣泵回流由0 調(diào)整到12.503%, 氫氣壓力開始上漲。 但此時(shí)氫氣壓力為-6.972 kPa,氫氣泵前為負(fù)壓。 為了避免氫氣泵前負(fù)壓時(shí)間過長,氫氣系統(tǒng)抽入空氣可能引起系統(tǒng)爆炸,DCS 操作工隨即又將1# 氫氣泵自動(dòng)閥由12.503%開啟到90%。 1#氫氣泵自動(dòng)閥開啟到90%時(shí), 氫氣泵前壓力由-7.045 kPa 上升到8.779 kPa。在調(diào)整1# 氫氣泵自動(dòng)閥期間, 因氯氫壓差波動(dòng)較大, 造成1#、4# 電解槽單槽氯氫壓差超過9 kPa 后聯(lián)鎖跳停。
因氫氣泵前壓力上漲過快,21:56:26, 氯氫DCS 操作工將1# 氫氣泵自動(dòng)閥由90%開度關(guān)閉到17.509%, 氫氣泵前壓力由21.380 kPa 下降到6.679 kPa,在調(diào)整氫氣泵自動(dòng)閥期間,因氫氣壓差波動(dòng)較大,5#、7#、8#、2#、6# 電解槽因氯氫壓差超過-1 kPa 后聯(lián)鎖跳停。
經(jīng)落實(shí),7月5日維修分廠儀表對(duì)3# 氫氣泵自動(dòng)閥進(jìn)行過維修, 并更換了風(fēng)管減壓閥,7月6日19:30 左右儀表工接到氯氫操作工通知3# 氫氣泵自動(dòng)閥打不開,儀表工到現(xiàn)場(chǎng)后與其共同對(duì)閥門進(jìn)行處理,該閥是氣關(guān)閥,把氣源斷開,閥門打開正常,然后與中控結(jié)合給定不同信號(hào)進(jìn)行調(diào)試,正常后交付給工藝人員,20:07 氯氫開3#氫氣泵運(yùn)行。
(1)由于中控人員調(diào)整1#氫氣泵自動(dòng)閥開度過大,在泵前壓力上漲后未及時(shí)調(diào)整,造成1#、4#電解槽聯(lián)鎖跳停,后在調(diào)整氫氣泵自動(dòng)閥期間,因氫氣壓差波動(dòng)較大,造成5#、7#、8#、2#、6#電解槽因氯氫壓差相繼聯(lián)鎖跳停。
(2)3# 氫氣泵自動(dòng)閥跟蹤不及時(shí),出現(xiàn)卡頓,不能及時(shí)調(diào)整到位,起不到調(diào)節(jié)作用是造成本次聯(lián)鎖停車的主要原因。
(1)拆卸和檢查3# 氫壓機(jī)自動(dòng)閥,保證跟蹤調(diào)整到位,避免自動(dòng)閥因跟蹤調(diào)整不及時(shí)處理不及時(shí)而造成生產(chǎn)事故。
(2)一分廠規(guī)范工藝操作、完善操作方法,制定氫氣泵自動(dòng)閥手動(dòng)調(diào)節(jié)頻率及最大開度,避免出現(xiàn)大幅調(diào)整開度,造成系統(tǒng)壓力波動(dòng),導(dǎo)致聯(lián)鎖。
(3)一分廠加強(qiáng)職工培訓(xùn),增強(qiáng)職工應(yīng)急處置能力,冷靜處置突發(fā)事件。
2月20日20:31 左右調(diào)度室操作臺(tái)3 臺(tái)電腦突然黑屏而后自動(dòng)重啟(同一時(shí)間一期及二期中控室照明燈閃爍), 調(diào)度員查看另一臺(tái)未黑屏電腦發(fā)現(xiàn)氯壓機(jī)、氫壓機(jī)停機(jī)(同一時(shí)間中控DCS、整流、高壓先后向調(diào)度匯報(bào)系統(tǒng)停車)。
儀表及電氣維護(hù)人員去現(xiàn)場(chǎng)排查, 通過調(diào)取DCS 聯(lián)鎖畫面得知停機(jī)首出信號(hào)為氯壓機(jī)停機(jī),進(jìn)一步查看趨勢(shì)圖, 對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)20:31:34 氯壓機(jī)氮?dú)饷芊鈮翰钣?9.348 kPa 突降為-1.495 kPa,氮?dú)饷芊鈿鈮翰畹偷吐?lián)鎖導(dǎo)致氯壓機(jī)停機(jī),進(jìn)而導(dǎo)致電解槽停運(yùn)、氫壓機(jī)停機(jī),燒堿裝置全系統(tǒng)停車。
通過照明燈閃爍、電腦黑屏以及事后調(diào)查、了解可以斷定2月20日20:31 左右外部電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)電壓出現(xiàn)波動(dòng)。 調(diào)取DCS 趨勢(shì)圖對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),2月20日20:31:34 氯壓機(jī)氮?dú)饷芊鈿鈮翰钔唤档耐瑫r(shí)氯壓機(jī)電流由56.02 A 上升至60.95 A;通過查看電解槽槽電壓趨勢(shì)圖發(fā)現(xiàn)20:31:33 時(shí)8 臺(tái)電解槽槽電壓及電流均出現(xiàn)不同程度的波動(dòng),其中2#、5# 電解槽表現(xiàn)較為明顯,2# 電解槽槽電壓由511.6 V 降至496.45 V、電流由14.3 kA 降至10.39 kA,5# 電解槽槽電壓由507 V 降至496.7 V、 電流由14.58 kA 降至8.69 kA。 經(jīng)查,設(shè)備設(shè)施、電氣、儀表以及生產(chǎn)工藝在此時(shí)間段未發(fā)現(xiàn)異常情況。
根據(jù)趨勢(shì)圖分析及現(xiàn)場(chǎng)了解判斷,本次停車事故是由外部電網(wǎng)電壓波動(dòng)導(dǎo)致儀表供電電壓及電流波動(dòng)所引起的。 但本次事故的發(fā)生也暴露出日常管理上的疏漏,外部電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)電壓波動(dòng)導(dǎo)致DCS 操作臺(tái)部分電腦出現(xiàn)斷電、黑屏現(xiàn)象,而為各DCS 操作臺(tái)電腦(市電線路)配備的小UPS 電源并未起到相應(yīng)的續(xù)航作用。
在10 kV 一段線路上增加電網(wǎng)檢測(cè)設(shè)備,用于外部網(wǎng)絡(luò)檢測(cè),便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)電壓波動(dòng)及事后排查事故原因。 同時(shí),完善配備小UPS 電源,保證在關(guān)鍵的時(shí)候能夠充分起到應(yīng)有的作用,減少和緩解外部電網(wǎng)電壓波動(dòng)造成的影響。
隨著國家安全環(huán)保要求的不斷提高及工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度的不斷提升, 氯堿行業(yè)實(shí)現(xiàn)了智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)的成熟應(yīng)用, 控制儀表在生產(chǎn)中的重要性愈來愈突出。開元化工對(duì)歷年來控制儀表在離子膜燒堿裝置運(yùn)行過程中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象進(jìn)行了分析總結(jié),通過具體實(shí)踐不斷優(yōu)化處理方法和方案,為離子膜燒堿裝置安全、高效、長期穩(wěn)定運(yùn)行總結(jié)出可行的處置經(jīng)驗(yàn),為燒堿企業(yè)同行提供一定的參考。