氯氣調(diào)節(jié)閥故障引起的事故

王麗媛

(甘肅稀土新材料有限責(zé)任公司，甘肅 白銀 730922)

【材料與設(shè)備】

氯氣調(diào)節(jié)閥故障引起的事故

王麗媛

(甘肅稀土新材料有限責(zé)任公司，甘肅 白銀 730922)

氯氣；調(diào)節(jié)閥；氯化氫合成爐；氫氣泵

描述了一起因氯氣調(diào)節(jié)閥故障造成的氯化氫合成爐停車及氫氣泵損壞事故,分析了事故原因，并提出了應(yīng)對措施。

甘肅稀土新材料有限責(zé)任公司燒堿廠于2012年12月對鹽酸合成系統(tǒng)進行了改造，將舊合成爐改造為2臺生產(chǎn)能力為6萬t/a的下點火式三合一鹽酸合成爐。新系統(tǒng)的氯氣調(diào)節(jié)閥選用DN80氣動調(diào)節(jié)閥，定位器為帶信號輸出的AVP301-RSD3A型。

投入運行前期該閥門使用狀況良好，但在2015年12月24日發(fā)現(xiàn)，氯氣流量有輕微波動，檢查后發(fā)現(xiàn)閥門給定值基本不變，但反饋值一直上下波動，流量波動跟閥門反饋波動趨勢一致。繼續(xù)觀察發(fā)現(xiàn)：平時只是小范圍波動，但天氣較冷時流量波動更加明顯；并且該閥門在手動控制模式時，開度反饋值也一直在波動。2016年2月20日12：03：51閥門突然失控，氯氣流量大范圍波動2次后氫氯比值小于1，延時3 s后連鎖停車。

1 事故經(jīng)過及事故原因

1.1 事故過程

12:03:48氯氣調(diào)節(jié)閥開度反饋波動幅度開始逐步增大，12:03:51氯氣調(diào)節(jié)閥給定開度78.098%，但反饋開度為16.752%，給定值與反饋值出現(xiàn)大幅波動，隨后氯氣流量從664.469 m3/h降低到最小值84.982 m3/h。在這一過程中，因進爐氯氣流量降低，氫氣流量很快從864.176 m3/h上升到最大值938.315 m3/h。隨后氯氣調(diào)節(jié)閥自動從16.752%逐步開大到77.118%，此時給定值為77.9%(兩者誤差在允許范圍之內(nèi))；12:03:52氯氣調(diào)節(jié)閥開度反饋值為16.264%，氫氣流量910.769 m3/h，氯氣流量376.801 m3/h ，火焰消失;12:03:59氯氣調(diào)節(jié)閥開度反饋值為64.396%，氫氣流量839.63 m3/h，氯氣流量207.326 m3/h，火焰消失后第1次重新出現(xiàn)；12:04:15氫氣流量控制回路從自動模式切換至手動模式，12:04:18氯氣流量控制回路從自動模式切換至手動模式，一直到12:06:03，氯氣和氫氣流量都相對穩(wěn)定。但在12:06:03—12:06:20，氯氣調(diào)節(jié)閥又出現(xiàn)了同上次(12:03:51—12:03:59)一樣趨勢的波動。12:06:09,氯氣流量調(diào)節(jié)閥反饋6.325%，氯氣流量304.029 m3/h，火焰再次消失。12:06:15，氯氣流量調(diào)節(jié)閥開度反饋值為5.177%，氯氣流量13.675 m3/h，氫氣流量909.89 m3/h，氫氣與氯氣流量比值超出預(yù)設(shè)范圍，顯示為0，持續(xù)至12:06:24，氯氣調(diào)節(jié)反饋70.623%，氯氣流量204.151 m3/h，氫氣與氯氣流量比值4.073。12:06:25,氯氣調(diào)節(jié)閥開度反饋值為70.861%，氯氣流量362.149 m3/h，火焰第2次重新出現(xiàn)。從12:06:22—12:06:27，由于氯氣調(diào)節(jié)閥反饋顯示閥門開啟速度過快，進爐氯氣流量增加迅速，因此氫氣流量下降，12:06:27—12:06:29，氫氣與氯氣流量比值小于1，時間達到3 s，連鎖滅爐，火焰再次消失；12:06:31，氯氣調(diào)節(jié)閥給定為0，反饋值顯示開度為76.703%,氯氣流量673.993 m3/h;氫氣調(diào)節(jié)閥給定為0，反饋值顯示開度為63.25%，氫氣流量909.89 m3/h;火焰第3次出現(xiàn)；12:06:33，氯氣及氫氣調(diào)節(jié)閥全部關(guān)閉到位。

滅爐后氫氣緩沖罐壓力急劇上升。由于操作人員對氫氣回路在自動模式下氫氣壓力給定值設(shè)置錯誤，因此氫氣排空閥開度過小，延遲了排放時間，再加上排空阻火器排空不暢，氫氣壓力達到滿量程100 kPa,從離子膜DCS調(diào)取的氫氣泵壓力曲線顯示最高壓力達到166 kPa，因壓力太高及持續(xù)時間過長，氫氣泵變頻器過流跳閘，12:37:01氫氣泵停止工作。

1.2 事故分析

通過分析歷史曲線和調(diào)取火焰監(jiān)控后認定：氯氣調(diào)節(jié)閥失控，氯氫流量波動，比值失調(diào)導(dǎo)致連鎖停車。

閥門失控的原因從以下幾個方面進行了排查。

(1)介質(zhì)氯氣中含有硫酸干燥系統(tǒng)帶有的酸泥在閥體和波紋管處積累過多導(dǎo)致的閥門失控。將閥門從管道上拆下并解體后，沒有發(fā)現(xiàn)積累的酸泥。

(2)對閥門的執(zhí)行機構(gòu)進行了檢查。開關(guān)閥門動作靈活，排除了執(zhí)行機構(gòu)因變形、腐蝕等原因造成的閥門失控。

(3)進行了氣源含水量檢查，將儀表管路從氣源球閥后拆開，打開球閥，發(fā)現(xiàn)氣源沒有明顯含水，此次事故非氣源含水過量造成的。

(4)排除了以上幾項后，認為閥門定位器出現(xiàn)了故障，導(dǎo)致閥門失控。將該定位器返廠后，經(jīng)檢查是定位器的放大器出現(xiàn)了故障。

氫氣泵變頻器跳閘及設(shè)備損壞的原因為后系統(tǒng)排空阻火器堵塞，排空不暢；再加上DCS操作人員的失誤，氫氣自動排空閥沒有及時打開，造成泵出口壓力過高，密封損壞，變頻器過載產(chǎn)生保護動作。

2 對策措施

(1)每6個月維修一次定位器，更換濾網(wǎng)，維修節(jié)氣噴嘴，清潔擋板[1]。

(2)正常生產(chǎn)過程中將閥門開度給定值和反饋值放到同一趨勢畫面中，發(fā)現(xiàn)異常及時將回路切換到手動狀態(tài)，并立即聯(lián)系維修人員。

(3)開一備一的設(shè)備要制定相應(yīng)的切換制度，并嚴格執(zhí)行，以延長設(shè)備的使用壽命。

(4)氣動閥應(yīng)做好專項檢查，可隨季節(jié)變化或周期性檢查，如儀表空氣帶水情況，閥門定位器防雨情況等[2]。

(5)在后系統(tǒng)的儀表空氣儲罐底部安裝排水閥，定期排掉儀表空氣冷凝下來的水分，防止因氣源含水量過高引起閥門失控。

(6)制定《現(xiàn)場儀表維護保養(yǎng)規(guī)程》，明確儀表日常維護和專項維護，并提高維護人員的操作技能。

(7)氫氣排空管道更換為不銹鋼管，杜絕腐蝕雜質(zhì)堵塞阻火器。

(8)加強崗位人員應(yīng)急能力培訓(xùn)。這次氫氣泵跳閘的重要原因是操作人員的應(yīng)急能力欠佳。

3 實施相應(yīng)對策后的效果

(1)此次事故引起了儀表維護人員的足夠重視，對全廠自控閥的定位器進行了全部清理。運行1年來，閥門使用狀況良好，生產(chǎn)平穩(wěn)。

(2)儀表空氣罐底部安裝排水閥，并要求在春夏季每班排水2次，秋冬季每班排水4次；對氣源輸送管線進行了重新保溫，杜絕了可能因氣體中含水量高導(dǎo)致的結(jié)凍引起閥門失控，保證了冬季生產(chǎn)平穩(wěn)。

(3)氫氣排空管更換為不銹鋼材質(zhì)后，在每次的例行檢查中未發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)堵塞阻火器的情況。

4 結(jié)語

隨著工業(yè)自動化的普及，現(xiàn)場儀表的使用越來越多，只有做好儀表特別是關(guān)鍵儀表的日常精心維護，保證其正常工作性能，才能保證整個生產(chǎn)裝置長周期安全平穩(wěn)運行。

[1] 許宏陽.氣動調(diào)節(jié)閥故障分析[J].煉油化工自動化,1997(1):78-79.

[2] 杜聚武.調(diào)節(jié)閥的故障分析與處理[J].閥門,2005(4):36-38.

[編輯：董紅果]

An accident due to fault of chlorine regulating valve

WANGLiyuan

(Gansu Rare Earth New Material Co., Ltd., Baiyin 730922, China)

chlorine gas; control valve; hydrogen chloride synthetic furnace；hydrogen pump

An accident due to fault of chlorine regulating valve was described. The accident caused shutdown of hydrogen chloride synthetic furnaces and damage of a hydrogen pump. The causes of the accident were analyzed. Countermeasures were proposed.

王麗媛(1985—)，女，助理工程師，現(xiàn)于甘肅稀土新材料有限責(zé)任公司燒堿廠從事DCS管理及現(xiàn)場儀表維護工作。

2016-10-09

TQ114.15

B

1008-133X(2017)01-0035-02