降低鍋爐水處理系統(tǒng)聯(lián)鎖停機(jī)次數(shù)

鄧信文，唐朝勇，王寶云，劉 辰

（中國(guó)石油西南油氣田公司川東北作業(yè)分公司，四川成都 610021）

0 引言

2019 年10 月，川東北高含硫合作開發(fā)項(xiàng)目作業(yè)權(quán)由美國(guó)雪佛龍公司移交給中國(guó)石油。中國(guó)石油接管作業(yè)權(quán)后，宣漢凈化廠成立了公用工程QC（Quality Control，質(zhì)量控制）小組，由10名成員構(gòu)成。

凈化廠鍋爐水處理系統(tǒng)由超濾UF、反滲透RO、電滲析EDI三個(gè)主要設(shè)備裝置組成，為凈化廠公用工程的鍋爐單元、天然氣凈化脫硫單元、硫磺回收單元、尾氣處理單元提供合格的除鹽水和除氧水。

2019 年11 月至2020 年1 月，在跟蹤統(tǒng)計(jì)鍋爐水處理系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行動(dòng)態(tài)時(shí)，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)每月都會(huì)發(fā)生聯(lián)鎖停機(jī)20 次左右，對(duì)凈化廠各裝置單元的平穩(wěn)運(yùn)行存在潛在性影響。如何確?！鞍病⒎€(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)”運(yùn)行，是QC 小組的工作重中之重，因此小組決定展開降低鍋爐水處理系統(tǒng)聯(lián)鎖停機(jī)次數(shù)QC 活動(dòng)。

1 目標(biāo)設(shè)定及可行性分析

小組對(duì)三個(gè)月來引發(fā)鍋爐水處理系統(tǒng)聯(lián)鎖停機(jī)的首發(fā)原因進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（表1）。

表1 2019 年11 月至2020 年1 月引發(fā)聯(lián)鎖停機(jī)原因次數(shù)

超濾產(chǎn)水罐液位低低引發(fā)鍋爐水處理系統(tǒng)停機(jī)聯(lián)鎖的次數(shù)占90%左右（圖1），是鍋爐水處理系統(tǒng)聯(lián)鎖停機(jī)次數(shù)高的癥結(jié)所在。

圖1 引發(fā)聯(lián)鎖停機(jī)原因次數(shù)百分比圖

小組討論分析認(rèn)為，將主要癥結(jié)“超濾產(chǎn)水罐液位低低聯(lián)鎖次數(shù)”降低95%以上，則導(dǎo)致鍋爐水處理系統(tǒng)聯(lián)鎖停機(jī)次數(shù)可以降低為20.6-17.3×95%=4.165 次/月。

小組成員針對(duì)理論測(cè)算進(jìn)行了討論，結(jié)合多年生產(chǎn)運(yùn)行和設(shè)備管理經(jīng)驗(yàn)，通過QC 活動(dòng)能夠解決“超濾產(chǎn)水罐液位低低聯(lián)鎖”的問題，鍋爐水處理系統(tǒng)聯(lián)鎖停機(jī)次數(shù)降低到理論測(cè)算次數(shù)是可行的。

最終將本次QC 活動(dòng)目標(biāo)設(shè)定為：鍋爐水處理系統(tǒng)聯(lián)鎖停機(jī)次數(shù)小于4 次/月。

2 原因分析

明確問題癥結(jié)后，小組成員查閱超濾產(chǎn)水罐液位變化情況的歷史曲線以及鍋爐水處理系統(tǒng)聯(lián)鎖停機(jī)的事件記錄，超濾產(chǎn)水罐液位低低聯(lián)鎖都出現(xiàn)在超濾UF 裝置反洗過程，但并不是每次反洗過程都會(huì)觸發(fā)該聯(lián)鎖。

進(jìn)一步對(duì)每次聯(lián)鎖事件發(fā)生過程、DCS 趨勢(shì)圖、邏輯控制程序，對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，鍋爐水處理系統(tǒng)聯(lián)鎖時(shí)存在共同相似的生產(chǎn)運(yùn)行工況，即是超濾UF 裝置啟機(jī)運(yùn)行后，立即就進(jìn)入反洗過程，即：

（1）超濾UF 制水累計(jì)運(yùn)行時(shí)間達(dá)到57～58 min，距離自動(dòng)執(zhí)行反洗程序倒計(jì)時(shí)只有2～3 min。此時(shí)超濾產(chǎn)水罐液位達(dá)到80%，超濾UF 程序控制自動(dòng)停機(jī)。

（2）反滲透RO 運(yùn)行制水，超濾產(chǎn)水罐液位下降到45%，程序控制超濾UF 開機(jī)，啟動(dòng)新一輪制水工作并向超濾產(chǎn)水罐補(bǔ)水。按照PLC 邏輯程序設(shè)定，每次開機(jī)后先完成2 min 正沖洗步序，超濾UF 系統(tǒng)開始制水。

（3）超濾UF 裝置在完成啟機(jī)后的2 min 正沖洗時(shí)間后，其運(yùn)行時(shí)間累計(jì)到達(dá)60 min，PLC 控制超濾UF 停止制水程序執(zhí)行，轉(zhuǎn)入執(zhí)行反洗程序。

（4）在整個(gè)反洗過程中產(chǎn)水罐D(zhuǎn)-073423 液位會(huì)下降30%左右，觸發(fā)超濾產(chǎn)水罐液位低低聯(lián)鎖液位設(shè)定值15%，造成鍋爐水處理系統(tǒng)聯(lián)鎖停機(jī)，超濾UF 裝置反洗程序中斷。

3 要因確認(rèn)、制定對(duì)策

QC 小組成員通過頭腦風(fēng)暴法，從人、機(jī)、料（液位計(jì)）、法（程序）、環(huán)5 個(gè)方面總結(jié)了超濾UF 裝置反洗過程中，可能導(dǎo)致超濾產(chǎn)水罐液位低低的7 條末端因素（圖2）。

圖2 超濾產(chǎn)水罐液位低低因果圖

小組全體成員對(duì)找出的7 條末端因素，制定要因確認(rèn)表，并通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、運(yùn)行工況模擬推演等方式方法，逐條分析并確定要因。

要因確定一：超濾制水啟動(dòng)液位與液位低低聯(lián)鎖設(shè)定值之間的安全冗余小

小組成員按照水處理系統(tǒng)超濾UF 運(yùn)行步序、水處理系統(tǒng)制水工藝參數(shù)和生產(chǎn)運(yùn)行工況，開展超濾UF 反洗過程工藝推算，反洗過程中超濾產(chǎn)水罐液位變化（圖3）。

圖3 優(yōu)化前的超濾反洗步序圖

運(yùn)行工藝參數(shù)如下：超濾UF 的產(chǎn)水量80 m3，反滲透RO 進(jìn)水量73 m3，推演計(jì)算整個(gè)9.35 min 反洗流程期間，超濾UF 產(chǎn)水罐液位會(huì)下降33.3%，在特定45%液位啟動(dòng)制水程序，產(chǎn)水罐液位下降到11.7%，低于超濾水罐液位低低聯(lián)鎖的設(shè)定值15%。

因此，超濾UF 制水啟動(dòng)液位與超濾產(chǎn)水罐低液位聯(lián)鎖設(shè)定值之間的安全冗余小是要因。

其余末端因素：人員操作技能不足、雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量范圍與設(shè)計(jì)不對(duì)應(yīng)、反滲透RO 進(jìn)水流量大、超濾UF 產(chǎn)水流量小、超濾UF 反洗流程步序間響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)、環(huán)境對(duì)雷達(dá)液位計(jì)的干擾經(jīng)驗(yàn)證均為非要因。

針對(duì)找到的一條主要原因，小組成員經(jīng)過方案優(yōu)選，從工作量、有效性、經(jīng)濟(jì)性、時(shí)間性、可靠性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，最終選出最佳方案——優(yōu)化超濾UF 反洗程序步序。

4 對(duì)策實(shí)施

4.1 第一步：確定需要優(yōu)化的步序

通過查詢鍋爐水處理系統(tǒng)的《技術(shù)操作和維修手冊(cè)》之超濾UF 運(yùn)行步序表中，建議程序運(yùn)行按“運(yùn)行→進(jìn)氣→排水→反洗1→反洗2→正洗→運(yùn)行”循環(huán)進(jìn)行。

外方公司主導(dǎo)作業(yè)權(quán)期間，在對(duì)UF 超濾的反洗流程的邏輯控制程序優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，超濾UF 反洗程序的最后一個(gè)45 s 正沖洗步序執(zhí)行結(jié)束后，仍從超濾UF 開機(jī)制水的120 s 正沖洗步序執(zhí)行。結(jié)合小組成員多年對(duì)鍋爐水處理系統(tǒng)的管理經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合工藝核實(shí)和驗(yàn)證，這兩個(gè)步序的工藝目標(biāo)和作用是相同的，可以將其中一個(gè)省略。因此，將超濾UF 連續(xù)運(yùn)行時(shí)超濾UF 反洗和進(jìn)入制水環(huán)節(jié)之間的120 s 正沖洗步序（圖3）進(jìn)行優(yōu)化省略，優(yōu)化后的超濾運(yùn)行步序如圖4 所示。

圖4 優(yōu)化后的超濾反洗步序圖

4.2 第二步：修改超濾UF 裝置的PLC 程序按照優(yōu)化后的運(yùn)行步序圖修改超濾

UF 裝置的PLC 程序（圖5）。

圖5 PLC 程序修改情況

5 效果檢查

優(yōu)化超濾UF 反洗程序，取消正沖洗步序后，通過對(duì)2020年3—8 月份鍋爐水處理系統(tǒng)運(yùn)行動(dòng)態(tài)的跟蹤統(tǒng)計(jì)，超濾UF 運(yùn)行順暢，平穩(wěn)，制水水量和水質(zhì)的均符合工藝要求，未發(fā)生因超濾產(chǎn)水罐液位低低聯(lián)鎖鍋爐水處理系統(tǒng)。超濾UF 反洗程序優(yōu)化后，運(yùn)行時(shí)間縮短了2 min，每天減少新鮮水用量約43 t，鍋爐水處理系統(tǒng)制水率提升2%。

鍋爐水處理系統(tǒng)月平均聯(lián)鎖停機(jī)次數(shù)下降到0.67 次，達(dá)到了本次QC 活動(dòng)目標(biāo)：鍋爐水處理系統(tǒng)聯(lián)鎖停機(jī)次數(shù)小于4 次/月。