基于事故樹分析的煤氣站相關故障診斷

摘 要:本文針對發生爐煤氣站的故障特點，列舉了利用事故樹分析來解決煤氣站故障的方法與步驟，同時提出利用事故樹分析法分析煤氣站可能發生的各種故障，建立故障庫和專家信息庫，結合模糊理論等技術手段，最終確立發生爐煤氣站專家診斷系統的設想。

關鍵詞:煤氣發生爐;煤氣站;故障;事故樹;專家診斷系統

1引 言

我國是世界上煤炭資源較為豐富的國家之一，煤炭在我國能源構中占有舉足輕重的地位，大力發展潔凈煤應用技術符合我國能源安全戰略，而且隨著國際能源形勢的日趨緊張，石油及天然氣等能源價格不斷飆升，以煤炭為原料制取的人工煤氣，開始成為許多陶瓷企業的首選燃料，其中發生爐煤氣的應用最為廣泛。

目前，由于從事發生爐煤氣站操作及管理人員的文化層次、知識結構不同，造成對發生爐煤氣站的操作管理良莠不齊，生產事故屢見不鮮，鑒此，就發生爐煤氣站而言，隨時觀察、記錄系統操作數據，對操作數據進行整理分析，通過科學的方法找出不正常現象的癥結所在，將事故隱患消滅于萌芽狀態，對煤氣站的安全正常生產至關重要。

2發生爐煤氣站的故障特點

2.1 發生爐煤氣站系統的組成

發生爐煤氣站按煤氣凈化程度區分，一般分為熱煤氣站和冷煤氣站;按照爐型區分，一般分為一段爐煤氣站、兩段爐煤氣站和干餾爐煤氣站。發生爐煤氣站通常由煤炭預處理、煤炭輸送、氣化劑制備輸送、軟化水制備輸送、煤炭氣化、煤氣凈化、煤氣加壓、煤氣脫硫及污水處理等系統組成。

2.2發生爐煤氣站的故障特點

(1) 判斷故障的信息來源較為復雜

系統故障往往是通過一些檢測數據或不正常現象發現的，對于發生爐煤氣站而言，判斷故障的信息來源較為復雜，煤氣的壓力、溫度以及煤氣成分是通過檢測儀表或化驗設備直接檢測出來的，具有相當的準確度;通過探火操作可以獲取發生爐爐況信息，具有一定的直觀性，但受人為因素影響較大;煤氣管道(設備)內部的積水或堵塞情況，則只能通過煤氣壓力等的檢測間接獲取相關信息。判斷發生爐煤氣站故障需要綜合利用各方面信息，經過系統分析來判斷故障原因。

(2) 發生爐煤氣站各分支系統故障關聯度較高

發生爐煤氣站作為一個總系統，由許多分支系統組成，往往某個分支系統反映出的故障，是由另外一個分支系統引起的，需要系統分析才能找出故障源，從而有效排除故障。例如，發生爐出口煤氣溫度過高，其直接原因一般是由于爐內氧化層上移或結渣造成的，但后續凈化設備或煤氣管道的堵塞往往是造成故障的源頭因素，因此，只有將堵塞部位疏通，才能將爐況調整正常。

3利用事故樹分析煤氣站故障

3.1利用事故樹分析煤氣站故障的步驟

事故樹分析技術是安全系統工程的主要分析方法之一，被廣泛應用于建筑施工安全、煤礦安全、燃氣應用安全等方面的事故分析評估[1-2]，該分析技術應用于發生爐煤氣站故障分析，旨在通過系統的邏輯推理找出故障原因，并予以排除，使煤氣站恢復安全正常生產。

(1) 以發生爐煤氣站為系統，根據故障現象確定事故樹的頂上事件，即所要分析的故障事件。

(2) 分析確定與頂上事件有關的所有原因事件。

(3) 繪制事故樹圖，即按照演繹分析的原因，從頂上事件起，逐級分析各自的直接原因事件;根據彼此間的邏輯關系，用邏輯門連接上下層事件，直至所要求的分析深度，最終形成一株倒置的邏輯樹形圖。

(4) 確定故障原因，對事故樹最下級的原因事件逐個判斷其存在性，最終確定故障原因，并予以排除。由于一個故障原因可能引起兩個或多個故障現象，所以可以就所有故障現象繪制事故樹，其各事故樹最下級的原因事件的交集，很可能就是故障的原因。

3.2利用事故樹分析煤氣站故障的示例

由于所涉及的系統較少，煤氣發生爐的故障一般較易判斷，發生爐故障一般分為煤氣成分、煤氣壓力和煤氣溫度的異常變化，通常與爐內層次變化、氣化劑供給狀況、加煤情況和后續系統用氣量及系統阻力有關。

例1，爐出煤氣中CO2含量上升，其含量大于6%，一般為還原不完全或煤氣在爐內二次燃燒所致，由此可以判斷造成該故障的原因，應該是還原層過薄或爐內冒火造成，進而進一步判斷引起該故障的深層原因，從而予以糾正，其事故樹分析過程如圖1所示。

例2，爐出煤氣壓力增大，一般是由發生爐氣化劑供給量或煤氣用量變化所致，另外，后續凈化設備的阻力及爐內阻力的變化，也同樣會引起發生爐爐出煤氣壓力的增大，其事故樹分析過程如圖2所示。

發生爐煤氣站是由多個子系統組成的一個復雜的系統，其故障判斷應該結合煤氣站工藝流程及設備配置的具體情況。

例3，兩段爐環保節能型煤氣站的煤氣生產工藝如圖3所示，煤氣增壓機出口煤氣壓力波動，大多是由于風管或煤氣管道(設備)積水水面波動，引起氣體流通面積頻率性變化，造成系統煤氣壓力波動。爐窯用氣量的規律性變化或煤氣增壓機、空氣鼓風機故障也會造成煤氣壓力波動，究竟是由于哪種原因引起煤氣增壓機出口煤氣壓力的波動，可以結合各分支系統節點處的壓力波動情況進行分析確定，其事故樹分析過程如圖4所示。

4結 語

利用事故樹分析煤氣站故障直觀、明了，不僅能分析出事故的直接原因，而且能深入揭示出故障的潛在原因，分析思路清晰，具有邏輯性、系統性、全面性等特點。利用事故樹分析法分析煤氣站可能發生的各種故障，建立故障庫和專家信息庫，結合模糊理論等技術手段，最終確立發生爐煤氣站專家診斷系統[3-4]，從而有效指導煤氣站的安全正常運行。

參考文獻

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[2] 于暢，田貫三.住宅管道燃氣系統安全性事故樹分析[J].山東建筑大學學報，2009，24(5):392-395.

[3] 李宇春，張芳，楊昌柱.火電廠化學專家診斷系統的綜合開發與設計[J].上海電力學院學報，2001，17(1):23-26.

[4] 李合平，王志云，和志強.基于工控機的雷達故障專家診斷系統設計[J].無線電通信技術，2001，27(6):63-64.