氯堿生產(chǎn)中控制儀表異常情況分析及處理措施

吳紅忠

（焦作煤業(yè)集團開元化工有限責任公司，河南 焦作）

焦作煤業(yè)（集團）開元化工有限責任公司（以下簡稱“開元化工”）一期20 萬t/a 離子膜燒堿項目采用離子膜法制堿生產(chǎn)工藝，目前已連續(xù)運行12年。通過對離子膜燒堿裝置運行中控制儀表出現(xiàn)的異常情況而導致停車的原因進行分析，總結(jié)出快速有效的處理措施和解決方案，以供同行參考。

1 氯壓機內(nèi)置軸承振動傳感器故障導致聯(lián)鎖停機

1.1 事故經(jīng)過

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CM501 ?！笔壮鲂盘?，進一步查找氯壓機聯(lián)鎖畫面顯示 “氯壓機前軸承軸振動SF （故障）”導致氯壓機聯(lián)鎖停機。

1.2 原因分析

（1）直接原因：氯壓機內(nèi)置的軸振動傳感器發(fā)生軟故障。

（2）間接原因：自2011年8月氯壓機投用以來，沒有按照有關(guān)規(guī)定進行氯壓機的預防性檢修，也沒有要求廠家按期進行售后維護服務(wù)。

1.3 采取措施

（1）對氯壓機的各類傳感器線路、接點進行排查，按照設(shè)備使用說明書的規(guī)定，科學制定設(shè)備設(shè)施各部位、部件的檢查、維護、檢修、更換周期等管理辦法，層層落實，責任到人，嚴格落實監(jiān)督；加強備品備件的管理，做到有備無患。

（2）立即開展專業(yè)、全面、認真的隱患排查治理工作，使管理和現(xiàn)場并重，發(fā)現(xiàn)隱患及時按照“五定”要求認真整改到位，彌補管理漏洞，確保系統(tǒng)平穩(wěn)運行。

（3）加強對關(guān)鍵設(shè)備的檢查、維護和運行管理，根據(jù)實際情況制定防止類似事故再次發(fā)生的防范措施，同時加強設(shè)備日常使用管理，確保設(shè)備安全運轉(zhuǎn)。

2 氯壓機非驅(qū)動軸承溫度熱電阻異常導致系統(tǒng)聯(lián)鎖停車

2.1 事故經(jīng)過

2016年11月13日零點班， 氯壓機突然跳停，造成燒堿系統(tǒng)聯(lián)鎖停車，經(jīng)排查及現(xiàn)場檢測為氯壓機非驅(qū)動軸承溫度熱電阻異常。

2.2 原因分析

2.2.1 直接原因

（1）儀表工對現(xiàn)場處理熱電偶、熱電阻性能不夠了解，不能及時準確進行異常情況處理。

（2）儀表工檢測操作存在錯誤，萬用表不能隨便對檢測端線走上走下， 因為萬用表上有電壓，數(shù)值會增加電壓。

（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)度第一時間對事故情況判斷不清楚，沒有及時有效對現(xiàn)場進行指導。

（2）現(xiàn)場值班人員向分廠主管領(lǐng)導匯報不及時、不清楚，給下步搶險工作增加了難度，延長了停車時間。

2.3 采取措施

（1）加強崗位培訓，使每個操作工對控制儀表元件性能都熟知熟會； 對異常情況處置程序化，避免違章操作。

（2）提升調(diào)度的現(xiàn)場處置能力，能夠快速準確處理現(xiàn)場各種異常情況。

（3）優(yōu)化對現(xiàn)場異常情況的匯報流程，使匯報內(nèi)容簡單快速準確，給調(diào)度指揮搶險縮短時間。

3 氯壓機水分析儀數(shù)值超高，系統(tǒng)聯(lián)鎖保護導致系統(tǒng)停車

3.1 事故經(jīng)過

2017年1月10日， 氯壓機水分析儀運行指標（位號QT5451）數(shù)值由0.855×10-6瞬間升至500×10-6（報警值150×10-6，聯(lián)鎖值480×10-6），氯壓機聯(lián)鎖保護停機，導致燒堿系統(tǒng)聯(lián)鎖停車。

3.2 原因分析

氯氣壓縮機二級冷卻器老化， 出現(xiàn)漏點后發(fā)生冷卻水泄漏，少量冷卻水進入氯氣系統(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)鎖保護動作導致系統(tǒng)停車。

3.3 采取措施

（1）加強設(shè)備巡檢、定檢工作。

（2）建立和完善氯壓機冷卻器強制更換制度，對冷卻器運行3年后進行強制更換，并常備1 臺冷卻器，以便泄漏時及時更換，避免因冷卻管泄漏導致氯堿裝置系統(tǒng)頻繁停車。

4 氯壓機溫度變送器出現(xiàn)軟故障引起聯(lián)鎖停車

4.1 事故經(jīng)過

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)控畫面顯示氯壓機聯(lián)鎖顯示為TT-5481SF 聯(lián)鎖停氯壓機。 壓縮機電機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 氯壓機停車，氯堿系統(tǒng)聯(lián)鎖停車。

7：40 左右儀表工檢查現(xiàn)場TT-5481 溫度探頭接線， 測量溫度探頭電阻值為125 Ω， 對應溫度為64.59 ℃， 溫度探頭測點正常； 此時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)場溫度探頭的PT100 熱電阻信號轉(zhuǎn)換為模擬量的4～20 mA 信號，變送器接收PT100 探頭熱電阻信號，將熱電阻信號轉(zhuǎn)換為4～20 mA 信號傳送到中控DCS 顯示），將TT-5482 的溫度探頭測點更換至TT-5481 的溫度變送器，TT-5481 顯示無變化； 將TT-5481 的探頭測點換至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后，確認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)象并對接線排進行了更換。 再次確認各項指標正常后，氯壓機正常開機運行，具備開車條件。

4.2 原因分析

（1）氯壓機廠房內(nèi)溫度較高，TT-5481 溫度變送器內(nèi)部元件因長期運行發(fā)生軟故障是造成此次事故的直接原因。

（2）儀表定檢項目存在缺陷，現(xiàn)場排查不到位，未對探頭和溫變間接線連接排等進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)場運行環(huán)境對溫變、探頭等儀表元件采取定檢或強制更換措施是造成此次事故的重要原因。

（4）崗位技能培訓不到位，儀表工對現(xiàn)場儀表問題排查不全面是造成此次事故的間接原因。

4.3 防范措施

（1）加強現(xiàn)場巡查力度，每月2 次對控制儀表外觀及運行狀況進行詳細檢查，并做好記錄。

（2）加強儀表管理，由機電部組織修訂電氣、儀表定檢和維修操作規(guī)程，并對定檢項目再次進行梳理，結(jié)合現(xiàn)場運行條件完善定檢維護內(nèi)容。

（3）強化儀表工崗位技能培訓，注重實操和理論結(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，對變送器進行參數(shù)校對，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年強制更換溫度變送器，如期間出現(xiàn)波動或異常應及時更換，并做好記錄。

5 整流柜純水壓力表指針卡死，造成PLC控制聯(lián)鎖

5.1 事故經(jīng)過

2017年5月6日02：59，3#、4# 電解槽準備送電， 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，延誤開車時間27 min。

5.2 原因分析

現(xiàn)場整流操作工巡查不到位，未能對開車條件進行詳細認真的確認。

5.3 采取措施

（1）動力分廠加強儀表管理，對參與聯(lián)鎖的儀表設(shè)備在開車前認真排查確認。

（2）加強現(xiàn)場巡檢工作，及時發(fā)現(xiàn)儀表隱患并及時處理。

6 自控閥風管斷裂導致氯氫壓差聯(lián)鎖停車

6.1 事故經(jīng)過

6月13日15：50，由于1#氫壓機小回流閥風管斷裂，回流自控閥全打開，泵后壓力竄回泵前，泵前壓力升高，導致氯氫壓差聯(lián)鎖，燒堿系統(tǒng)停車。

6.2 原因分析

（1）1# 氫壓機氣液分離器振動大， 氣源管有舊傷痕，氣源管斷裂導致閥門處于故障狀態(tài)。

（2）儀表工責任心不強，對氣源管沒有定期認真檢查是事故的直接原因。

（3）維修分廠管理人員責任心不強，對儀表管理重視程度不夠， 對非計劃停車管控措施不到位，沒有根據(jù)現(xiàn)場運行情況安排定期更換氣源管是事故的主要原因。

6.3 采取措施

（1）維修分廠加強儀表管理，對可能引起非計劃停車的因素再次認真排查梳理。

（2）維修分廠安排儀表人員對現(xiàn)場重要儀表定期排查，半月一次對關(guān)鍵部位認真檢查。

（3）維修分廠每三年對氫壓機氣源管進行定期強制更換。

7 電解槽電位差信號丟失導致單槽跳停

7.1 事故經(jīng)過

2018年5月15日08：10，儀表維護接到電解中控反映2# 電解槽槽電壓波動大（460～505 V 波動），08：25 儀表維護工到工程師站查看組態(tài)，08：30 左右儀表維護工詢問電解中控2# 電解槽槽電壓是否存在聯(lián)鎖，中控答復2#電解槽槽電壓無聯(lián)鎖，可以校正儀表，隨后儀表維護工（DCS 機柜間）與電氣工段段長（整流現(xiàn)場）配合檢查2# 電解槽電壓（EI_3230B）的信號電流， 檢查前再次確認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)鎖的答復后， 在01SC1 柜RA1/2 端子板撥動線標管查找線號（看不到線號），測量結(jié)果為0，呼叫電氣無應答， 出機柜間電解主控反映2# 電解槽因電位差由-0.01 V 突降至-5 V（歷時1 s）已于08：34：39 聯(lián)鎖跳停（聯(lián)鎖值為±1 V）。

7.2 事故原因分析

（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致電位差波動引起的停槽事故。

（2）儀表維護工在查找槽電壓信號線時撥動線標管（含電位差線標管），在撥動線標管過程中可能會造成接線松動、 接觸不良等問題導致信號丟失，從而導致單槽跳停。

（3）信號傳輸問題。 可能在此段時間內(nèi)2#電解槽電位差信號確實丟失，從而導致單槽跳停。

7.3 采取措施

（1）維護人員在處理問題時，對于維護過程中可能涉及到的儀表點須全部確認無誤后再作業(yè)，作業(yè)時必須一人作業(yè)、一人監(jiān)護。 涉及到系統(tǒng)聯(lián)鎖停車的檢修項目，應由工段長以上人員現(xiàn)場監(jiān)護。

（2） 機柜內(nèi)查找儀表信號接線位置時， 通過DCS 組態(tài)查找確定， 原則上不允許撥動線標管，必須通過撥動線標管才能確定具體位置的首先要確定撥動范圍內(nèi)的信號有無聯(lián)鎖，如有聯(lián)鎖必須在解除聯(lián)鎖后再作業(yè)。

8 自動閥開度調(diào)節(jié)失誤導致聯(lián)鎖停車

8.1 事情經(jīng)過

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 操作工用對講機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# 自動閥自動開啟但氫氣壓力還在下降，自動閥跟蹤不了氫氣壓力后， 立即將3# 氫氣泵的自動閥由自動控制切換到手動控制并將自動閥開啟度由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3# 氫氣泵處，發(fā)現(xiàn)3#氫氣泵自動閥閥桿朝向南北位置，自動閥處于關(guān)閉狀態(tài)， 立即用對講機通知DCS 崗位將1# 氫氣泵自動閥打開進行調(diào)整，同時又聯(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# 氫氣泵自動閥打開后氫氣壓力沒有上漲趨勢時，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。 但此時氫氣壓力為-6.972 kPa，氫氣泵前為負壓。 為了避免氫氣泵前負壓時間過長，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# 氫氣泵自動閥由12.503%開啟到90%。 1#氫氣泵自動閥開啟到90%時， 氫氣泵前壓力由-7.045 kPa 上升到8.779 kPa。在調(diào)整1# 氫氣泵自動閥期間， 因氯氫壓差波動較大， 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)整氫氣泵自動閥期間，因氫氣壓差波動較大，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，7月5日維修分廠儀表對3# 氫氣泵自動閥進行過維修， 并更換了風管減壓閥，7月6日19：30 左右儀表工接到氯氫操作工通知3# 氫氣泵自動閥打不開，儀表工到現(xiàn)場后與其共同對閥門進行處理，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)合給定不同信號進行調(diào)試，正常后交付給工藝人員，20：07 氯氫開3#氫氣泵運行。

8.2 事故原因

（1）由于中控人員調(diào)整1#氫氣泵自動閥開度過大，在泵前壓力上漲后未及時調(diào)整，造成1#、4#電解槽聯(lián)鎖跳停，后在調(diào)整氫氣泵自動閥期間，因氫氣壓差波動較大，造成5#、7#、8#、2#、6#電解槽因氯氫壓差相繼聯(lián)鎖跳停。

（2）3# 氫氣泵自動閥跟蹤不及時，出現(xiàn)卡頓，不能及時調(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。

8.3 整改措施

（1）拆卸和檢查3# 氫壓機自動閥，保證跟蹤調(diào)整到位，避免自動閥因跟蹤調(diào)整不及時處理不及時而造成生產(chǎn)事故。

（2）一分廠規(guī)范工藝操作、完善操作方法，制定氫氣泵自動閥手動調(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，導致聯(lián)鎖。

（3）一分廠加強職工培訓，增強職工應急處置能力，冷靜處置突發(fā)事件。

9 網(wǎng)絡(luò)電壓波動導致停車

9.1 事故經(jīng)過

2月20日20：31 左右調(diào)度室操作臺3 臺電腦突然黑屏而后自動重啟（同一時間一期及二期中控室照明燈閃爍）， 調(diào)度員查看另一臺未黑屏電腦發(fā)現(xiàn)氯壓機、氫壓機停機（同一時間中控DCS、整流、高壓先后向調(diào)度匯報系統(tǒng)停車）。

儀表及電氣維護人員去現(xiàn)場排查， 通過調(diào)取DCS 聯(lián)鎖畫面得知停機首出信號為氯壓機停機，進一步查看趨勢圖， 對比分析發(fā)現(xiàn)20：31：34 氯壓機氮氣密封壓差由29.348 kPa 突降為-1.495 kPa，氮氣密封氣壓差低低聯(lián)鎖導致氯壓機停機，進而導致電解槽停運、氫壓機停機，燒堿裝置全系統(tǒng)停車。

9.2 原因分析[1]

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。 調(diào)取DCS 趨勢圖對比分析發(fā)現(xiàn)，2月20日20：31：34 氯壓機氮氣密封氣壓差突降的同時氯壓機電流由56.02 A 上升至60.95 A；通過查看電解槽槽電壓趨勢圖發(fā)現(xiàn)20：31：33 時8 臺電解槽槽電壓及電流均出現(xiàn)不同程度的波動，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)工藝在此時間段未發(fā)現(xiàn)異常情況。

根據(jù)趨勢圖分析及現(xiàn)場了解判斷，本次停車事故是由外部電網(wǎng)電壓波動導致儀表供電電壓及電流波動所引起的。 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)電壓波動導致DCS 操作臺部分電腦出現(xiàn)斷電、黑屏現(xiàn)象，而為各DCS 操作臺電腦（市電線路）配備的小UPS 電源并未起到相應的續(xù)航作用。

9.3 采取措施

在10 kV 一段線路上增加電網(wǎng)檢測設(shè)備，用于外部網(wǎng)絡(luò)檢測，便于及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)電壓波動及事后排查事故原因。 同時，完善配備小UPS 電源，保證在關(guān)鍵的時候能夠充分起到應有的作用，減少和緩解外部電網(wǎng)電壓波動造成的影響。

10 結(jié)語

隨著國家安全環(huán)保要求的不斷提高及工業(yè)生產(chǎn)自動化程度的不斷提升， 氯堿行業(yè)實現(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)的成熟應用， 控制儀表在生產(chǎn)中的重要性愈來愈突出。開元化工對歷年來控制儀表在離子膜燒堿裝置運行過程中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象進行了分析總結(jié)，通過具體實踐不斷優(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)定運行總結(jié)出可行的處置經(jīng)驗，為燒堿企業(yè)同行提供一定的參考。