排除LNG接收站緊急停車系統(tǒng)故障的應急方法

李超平 杜懷林

（中海福建天然氣有限責任公司，福建 莆田 351100）

0 引言

福建LNG 總體項目是經(jīng)國家發(fā)改委核準的國家重點建設項目，也是福建省主要的基礎設施工程，主要目的是為3個燃氣電廠、5個城市的工業(yè)、商業(yè)和居民生活提供潔凈燃料。儀表控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行對于一個需要連續(xù)生產(chǎn)的企業(yè)來說是至關重要的。福建LNG 接收站自2008 年5 月投產(chǎn)以來，整個儀表控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，儀表控制系統(tǒng)的擴容工作也在進行中。擴容工作包括在運行的儀表控制系統(tǒng)內(nèi)進行新程序的下載，在原有機柜內(nèi)安裝新增卡件和機柜內(nèi)部接線。

7 月的福建正值用電高峰，福建LNG 公司下游的3個燃氣電廠幾乎每天全負荷發(fā)電，接收站需要2臺高壓泵滿負荷運行才能勉強維持管網(wǎng)壓力。為確保下游用戶的用氣需求，必須要避開白天的用氣高峰期施工。因此，留給系統(tǒng)擴容的時間只有凌晨1～6點的5個小時。在已經(jīng)運行的控制系統(tǒng)上施工，其危險性很大，哪怕是一個接線端子的松動都有可能造成全廠停車，即使小心翼翼也難以確保萬無一失。7月22日凌晨4點，中控室內(nèi)傳出了一陣刺耳的報警聲。中控室操作人員發(fā)現(xiàn)ESD（緊急停車系統(tǒng)）異常報警。意外發(fā)生了！經(jīng)過一個多小時的排查，終于查出由于ESD 系統(tǒng)機柜內(nèi)的一塊DI（數(shù)字量輸入）卡件損壞，導致整個ESD系統(tǒng)功能癱瘓。此時已是凌晨5點，6點鐘就要進行高壓外輸以供燃氣電廠發(fā)電，如果更換卡件則必須斷電進行，一切順利也至少需要2個小時。在時間有限的情況下，采取緊急措施以確保生產(chǎn)是當務之急。

1 LNG接收站生產(chǎn)控制系統(tǒng)及各系統(tǒng)間關系

福建LNG接收站的生產(chǎn)控制系統(tǒng)是由DCS（集散控制系統(tǒng)）、ESD 及F&G（火氣系統(tǒng)）這3 個系統(tǒng)組成，如圖1所示。各系統(tǒng)功能之間相互獨立，而又通過一個上位平臺將3 個系統(tǒng)進行整合，形成了福建LNG的ICS（儀表控制系統(tǒng)）。

DCS 系統(tǒng)是工藝人員進行生產(chǎn)操作的平臺，工藝人員通過該平臺可以對現(xiàn)場所有遠程設備進行集中監(jiān)控，并對特定設備進行需求控制，以保證穩(wěn)定生產(chǎn)。

ESD 系統(tǒng)是工藝生產(chǎn)的安全保護裝置，在工藝條件超過了極限報警值后，該系統(tǒng)能進行相應的邏輯輸出，對工藝裝置起到保護的作用，同時保證操作人員的人身安全。

F&G 系統(tǒng)負責監(jiān)視現(xiàn)場火災與天然氣泄漏情況，在泄漏達到一定程度后該系統(tǒng)要進行報警與保護，并且與ESD系統(tǒng)產(chǎn)生聯(lián)動。

DCS 系統(tǒng)可以進行工藝操作，保證生產(chǎn)的正常運行。ESD 系統(tǒng)保護生產(chǎn)，并且在緊急情況下會停止生產(chǎn)，只有工藝條件恢復正常后才能恢復生產(chǎn)。F&G 系統(tǒng)可以ESD 系統(tǒng)為媒介來影響生產(chǎn)，同樣需要現(xiàn)場條件恢復正常后才能恢復生產(chǎn)，所以ESD 系統(tǒng)發(fā)生故障后，工藝人員是無法進行正常的工藝操作的，為保證生產(chǎn)，首先要恢復ESD的功能。

圖1 福建LNG接收站生產(chǎn)控制系統(tǒng)構成圖

2 ESD系統(tǒng)故障及應急措施

在進行ESD 系統(tǒng)擴容期間，在中央控制室內(nèi)的輔助操作臺上（如圖2所示）對新增按鈕和報警燈的鉆孔進行擴孔打磨時出現(xiàn)了急促的報警聲，HMI（人機界面）上的ESD畫面所有的點都在閃爍，而且無法進行操作，此時才發(fā)現(xiàn)ESD 系統(tǒng)處于故障狀態(tài)。而且經(jīng)過現(xiàn)場確認發(fā)現(xiàn)，能保證高壓外輸?shù)膸讉€關鍵閥都處于關閉狀態(tài)，而且無法復位，即此時的工藝生產(chǎn)處于無安全保護的狀態(tài)。

2.1 故障原因分析

操作人員正在進行輔助操作臺新鉆孔的打磨工作，如圖2所示的紅色位置，打磨的銼刀碰到新孔下方按鈕的接線端子，致使24V 電源直接對地，燒壞DI板卡的一根保險。

在確定了這根保險被燒壞并嘗試將其換下時，由于使用的螺絲刀是帶磁的，帶磁性的螺絲刀接入通電的系統(tǒng)中，出現(xiàn)了類似短路的現(xiàn)象，導致DI3板卡背卡燒壞（如圖3所示），使ESD系統(tǒng)發(fā)生故障。

圖2 輔助操作臺實物圖

圖3 背卡損壞位置圖

2.2 對輸出端子直供24V電源的處理措施

ESD系統(tǒng)有別于其他系統(tǒng)，它是“0”觸發(fā)的系統(tǒng)，所以在現(xiàn)場氣動閥門的電磁閥正常情況下都帶有24V 電。要保證其電磁閥有24V 電源供應，故應考慮給所需輸出端子直接供24V 電源。此法需要若干端子短接排和大量導線。實施步驟如下：①工藝人員統(tǒng)計需要開啟的閥門的所有位號，并提供被聯(lián)鎖的所有信號位號；②在機柜中尋找可以備注作為信號24V 動力源的端子排；③將需要進行供電的帶保險的端子排安裝在導軌上；④制作長度相當?shù)亩探泳€；⑤拆下需要強制的閥門原信號線；⑥根據(jù)接線圖將閥門的正負端接入帶保險的端子排上；⑦合上端子排上的保險；⑧通知工藝人員進行現(xiàn)場復位，啟動高壓外輸；⑨工藝人員對工藝條件進行實時監(jiān)控，保證在臨時系統(tǒng)使用期間高壓外輸?shù)陌踩煽俊?/p>

此法是在第一時間內(nèi)最直接有效地保證高壓按時外輸?shù)姆椒?，但是少了ESD 系統(tǒng)的保護，在出現(xiàn)緊急情況的時候，難以及時反應過來，為此要求工藝人員在系統(tǒng)恢復之前要時刻監(jiān)視整個工況，發(fā)現(xiàn)問題及時反映及處理。從理論上分析，這個方法存在極大的風險，所以除非確實遇到不得已的情況，否則不提倡使用這個方法。

2.3 系統(tǒng)修改exception class值

在停止高壓外輸后使用在線修改的手段將exception class 值修改至79，此時可以進行所有面板的操作，假設得到了確切的肯定。

一塊DI 板卡被燒壞為何會導致整個ESD 系統(tǒng)癱瘓呢？其原因為ESD系統(tǒng)的旁路開關00XS0007正好處于DI 這塊板卡上，板卡的損壞導致系統(tǒng)認為00XS0007 處于“0FF”狀態(tài)，所以操作面板全部處于未激活狀態(tài)，故不能進行任何操作。那就得在線更改exception class 值。系統(tǒng)的配置文件將exception class設置為79，也就是說當任何一個DB（Data Base）的class 引腳配置大于等于79 時，該DB 對應的控制面板將可以被操作，所以只要在線將00XS0007 的class 引腳等級改為大于78，便可通過操作面板將00XS0007 由“OFF”轉(zhuǎn)為“ON”，之后ESD 系統(tǒng)將處于可以通過操作面板來控制輸出信號的狀態(tài)，從而控制現(xiàn)場閥門的狀態(tài)。圖4 為ESD 系統(tǒng)配置文件的旁路管理，其中紅色部分就為所更改的exception class值。

圖4 ESD系統(tǒng)配置文件的旁路管理圖

2.4 兩種方法的比較

第一種向端子供24V 電源的方法其原理簡單易懂，在緊急情況下最容易被想到，可行性也得到了證明。但是，該方法操作起來比較繁瑣，容易出錯。第二種方法只需在線更改exception class 值，便可以控制系統(tǒng)的輸出，操作起來更加簡單容易，工藝操作人員也比較熟悉，并可使ESD 系統(tǒng)仍然發(fā)揮一定的作用。將這兩種方法進行比較后得到表1，從表1 中可以很明顯地看出兩種方法的區(qū)別。

表1 方法1與方法2比較表

3 結束語

福建LNG接收站肩負著下游5市與3個電廠的供氣任務，供氣一旦中斷，對社會的影響及損失是巨大的，所以在時間緊、任務重的情況采取非常措施，以保證高壓外輸。在出現(xiàn)緊急情況時，應當考慮時間的重要性，想到的方法如果可行，則需立即執(zhí)行，同時也要考慮風險的存在，畢竟高風險的作業(yè)不可取，所以必須在實際工作中不斷總結經(jīng)驗教訓，在遇問題的時候有一個切實可行而又有效的方法，以便盡可能在最短的時間內(nèi)解決問題。