電解槽跳閘案例分析

王小敏

(中國平煤神馬集團開封東大化工有限公司，河南 開封 475003)

在離子膜法電解制取燒堿生產工藝中，電解槽和離子膜是關鍵設備，為了確保電解槽和離子膜安全運行，DCS控制系統做了電解工序與整流、氯氫處理等工序多個聯鎖程序[1]。電解和氯氫系統聯鎖有：陽極循環槽液位高高報警和聯鎖、陰極循環槽液位高高報警和聯鎖、氯氣總管高高報警和聯鎖、氫氣總管高高報警和聯鎖、氯氫壓差高高報警和聯鎖、氯氫壓差低低報警和聯鎖、儀表壓力低聯鎖、氯壓機全停聯鎖、氫壓機全停聯鎖、緊急停車聯鎖等。單臺電解槽聯鎖有：進槽鹽水流量低低報警和聯鎖、進槽燒堿流量低低報警和聯鎖、電壓差高高報警和聯鎖、電壓差低低報警和聯鎖。當運行中達到設定的聯鎖條件時，相應整流器或全部整流器、氯氣透平機和氫壓機聯鎖跳閘。

中國平煤神馬集團開封東大化工有限公司(以下簡稱“開封東大”)現有18萬t/a燒堿，其中新電解10萬t/a，老電解5萬t/a。新電解6臺電解槽中的D，E，F自2007年7月開車，A，B，C 3臺槽于2008年3月開車，期間分別對A，B，C，F 4臺槽進行了膜極距改造。老電解A，B槽因設備老化多次泄漏著火已經于2014年7月停產。C，D槽是2009年擴建的自然循環高電流密度電解槽。2013年C槽改造為膜極距槽。E，F槽是2011年7月擴建的膜極距槽。新電解和老電解共用同一個氯氣處理系統，3臺氯氣透平機同時運行。配套2個氫氣處理系統，分別處理新老電解生產的氫氣，各有3臺氫壓機。由于開封東大經過了多次擴建和改造，聯鎖系統復雜，近來出現多次因晃電、自動閥故障、氯氣透平機故障、電控柜電源故障等聯鎖跳閘事故，造成了重大經濟損失，具體情況見下邊案例。

1 案例一：晃電造成電解槽跳閘,離子膜嚴重受損

2019年4月17日13：13：03，因晃電，5萬t/a氫壓機YL-C0441A跳閘，老電解C，D和E，F槽跳閘，C，D槽跳閘后因出現大正壓差，造成D槽多片單元槽極網變形，多張離子膜泄漏嚴重。

1.1 事故經過

4月17日中午13：13：03，5萬t/a氫壓機YL-C0441A跳閘；13：13：05，老電解E，F槽跳閘；13：14：01，老電解C，D槽跳閘。C，D槽跳閘后氫氣總管壓力PICA-C226瞬間由25 kPa升高至78 kPa，壓差由4 kPa升高到57 kPa。停車后試漏檢查，發現C槽有7張膜泄漏，D槽充氮保不住壓力，解體后發現多片單元槽陰極網凹陷變形，多張膜泄漏，已經無法繼續生產運行。

1.2 事故原因分析

1.2.1 直接原因

外網供電線路突發故障，是造成此次氫壓機和電解槽跳閘的直接原因。

1.2.2 間接原因

跳閘后設定有充氮閥KS-279自動打開氣總管充氮，C，D槽氫氣總管自動閥PV-226-2顯示自動全開，實際上因閥座動作失靈而未能打開，是造成大正壓的間接原因。

1.3 事故防范措施

(1)關鍵設備氫壓機安裝防晃電電源，當供電線路晃電時可以確保設備穩定運行。

(2)關鍵自動閥要加強日常維護保養，保證正常運行。

(3)平時可以有計劃地通過修改壓力設定值，檢驗自動閥動作的靈活性和靈敏度，保證開關到位[1]。

(4)加強員工培訓和責任心教育，增強應急處置能力。

2 案例二：主控誤操作電解槽跳閘事故

2019年4月18日18：39:33，老電解E，F槽跳閘，提示氯氫壓差-1.08 kPa，低于低低限聯鎖停車。

2.1 事故經過

4月18日18:30，主控人員接到調度準備開老電解C槽通知后，發現氫氣總管壓力高，開始調節氯氣氫氣總管自動閥，期間打開了E，F槽系統的畫面；18:39:24，解除了PICA-226串級聯鎖；18:39:28，將226開度調整為100；18:39:33，壓差-1.08 kPa；18:39:34，整流器YL101E和YL101F跳閘，E，F槽聯鎖停車。DCS具體參數見表1。

表1 E，F槽跳閘前后部分數據

2.2 跳閘原因分析

主控員工誤將E，F槽氫氣自動閥全開，E，F槽因PD-200壓差-1.08 kPa，達到氯氫壓差小于-1 kPa的低低限值聯鎖條件，聯鎖跳閘。

2.3 事故防范措施

(1)加強主控員工技能培訓和責任心教育，認真操作。

(2)做好主控人員分工，對電解槽操作按系統劃分責任范圍，開停車一人負責一個系統，盡量不交叉操作。

(3)進行確認操作，先檢查大的系統，確認無誤再操作。

3 案例三：氯氣透平機電動機壞，聯鎖跳閘事故

3.1 事故經過

2019年5月11日12:37:01，氯氣透平機C機跳閘，操作工發現C機跳閘后，手動點停了A機；12:37:58:812，DCS出現氯壓機A機停止信號LY-C0401和氯壓機全停LYJQT信號；12:37:59:312，公用聯鎖信號AAAAAA，同時出現YSA-101A，B，C，D，E，F，整流器R-230A，B，C，D，E，F聯鎖停車，新、老電解電解槽全部聯鎖停車；12:38:09:812，出現氫壓機A、B、C聯鎖停車YSA-C0441A1，B1，C1信號，同時出現整流器全停ZLQQT信號。

停車后檢查發現氯氣透平機C機電動機燒壞，拆除后送廠家維修。

異常現象：此次老電解3臺槽全部聯鎖停車后，5萬t/a A氫壓機未聯鎖停車，操作工發現后手動點停。

老電解C槽出現壓差-15 kPa,大負壓差造成離子膜3張泄漏。

3.2 跳閘原因分析

氯氣透平機C機電動機軸承抱死停機，是影響停車的直接原因。老電解停車后5萬t/a氫壓機聯鎖線路故障，沒有聯鎖停車是造成電解槽大負壓的主要原因。

3.3 事故防范措施

(1)氯氣透平機是氯氣處理工段的關鍵設備，要加強日常維護保養，檢察電動機軸承溫度、電流及聲音有無異常，發現異常應及時聯系調度降電流，退出系統。

(2)修復5萬t/a氫壓機聯鎖控制線路。聯鎖系統要在系統開車運行前進行測試檢查，出現公用系統異常情況時能夠聯鎖跳閘，確保電解槽和離子膜安全。

(3)完善關鍵設備跳閘應急處理措施。當2臺氯氣透平機運行時，若其中一臺突然跳閘，應以最快速度降低電流運行負荷，避免緊急停車事故。

4 案例四：氫壓機停機聯鎖跳閘

2019年5月12日13:21:19，停新電解氫壓機。13:21:20 ，新、老電解9臺電解槽全部聯鎖停車。

4.1 事故經過

2019年5月12日，氯氫站接調度停10萬t/a系統氫壓機通知；13:17:56，解除電解槽停氫壓機停聯鎖PL-C0441，停新電解氫壓機；13:21:19，停新電解氫壓機；13:21:20，DCS出現公用聯鎖停車AAAAAA信號,新老電解槽全部聯鎖停車。

4.2 原因調查

造成9臺槽全部跳閘的直接原因是主控未解除氫壓機全停電解槽全停的聯鎖。

5月12日，10萬t/a系統運行1臺A氫壓機，根據生產需要，調度通知氯氫站先停A氫壓機，氯氫操作人員解除了電解槽停氫壓機停聯鎖，但電解主控未解除氫壓機全停電解槽全停的聯鎖,所以氫壓機停車后，反饋給DCS氫壓機全停信號，導致新電解槽全部聯鎖停車，電解槽全停聯鎖又導致全部氯壓機聯鎖停車，氯壓機全停最終又導致老電解停車。

4.3 事故防范措施

(1)加強調度人員、主控人員以及氯氫站操作工培訓，尤其是重要聯鎖控制。

(2)開停車時要避開特殊時段，放在正常熟悉全面情況的領導和班組長在的情況下。

(3)要杜絕違章指揮，調度員要熟悉全面情況，具備掌控生產調度能力。

5 案例五：因電源故障氯氣透平機跳閘事故

5.1 事故經過

2019年5月31日10:33:05:468，DCS出現氯氣透平機A，B，C機LY-C0401A，B，C停止信號，同時出現LYJQT(氯壓機全停)信號；10:33:05:968 出現公用聯鎖信號AAAAAA，同時出現整流器R-230A/B/C/D/E聯鎖停車信號，FYSA-101A，B，C，D，E，F，新、老電解電解槽全部聯鎖停車；10:33:08，出現氯壓機B機供油總管壓力低報警信號PI-4306B ；10:33:12:499，出現氯壓機失油信號YX-C0401B；10:33:12:999，出現供油壓力低報警信號PA-4304B；10:33:16:468，YSA-C0441A1，B1，C1，氫壓機A，B，C聯鎖停車，同時出現整流器全停信號ZLQQT。氯氣透平機跳閘前后部分數據見表2。

表2 5月31日3臺透平機跳閘后部分數據表

5.2 原因調查

氯氣透平機A，B，C 3臺設備由1臺UPS電源供電，系5月19日大修后新安裝的防晃電設施。10:33:05:468，晃電時UPS電源超負荷，電控柜內軟啟繼電器吸附失效是3臺氯氣透平機A，B，C機停止運行的直接原因。

透平機主電動機主電路由隔離開關、快速熔斷器和PSTB軟啟動組成[2]。主電動機主控制電路為方便用戶不同場合下啟動和調試主電動機，主電動機開停車操作設計可分別選擇在電控柜、現場操作箱、備用三處。啟動地點三選一選擇開關SA2設計在電控柜面板上，停車任一址都能停。KA14，KA15，KA16分別為軟啟動器啟動、全電壓、故障信號繼電器，信號能傳DCS。主電動機聯鎖停車有主機失油聯鎖KA6→KT6;主機過載、軟啟動故障聯鎖KA16；電解工藝聯鎖KA10。本次3臺透平機同時跳閘信號在主機失油和電解槽聯鎖停車前，可排除第一和第三條，因此主機過載、軟啟動故障是造成3臺透平機停車跳閘的直接原因。

5.3 采取有效措施

變更3臺氯氣透平機共用1臺UPS電源供電方式，降低UPS電源負荷，避免再次出現透平機電控柜失電現象。