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(tuán)開元化工有限責(zé)任公司，河南 焦作）

焦作煤業(yè)（集團(tuán)）開元化工有限責(zé)任公司（以下簡稱“開元化工”）一期20 萬t/a 離子膜燒堿項(xiàng)目采用離子膜法制堿生產(chǎn)工藝，目前已連續(xù)運(yùn)行12年。通過對離子膜燒堿裝置運(yùn)行中控制儀表出現(xiàn)的異常情況而導(dǎo)致停車的原因進(jìn)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(jī)內(nèi)置軸承振動傳感器故障導(dǎo)致聯(lián)鎖停機(jī)

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(jī)CM501 停”首出信號，進(jìn)一步查找氯壓機(jī)聯(lián)鎖畫面顯示 “氯壓機(jī)前軸承軸振動SF （故障）”導(dǎo)致氯壓機(jī)聯(lián)鎖停機(jī)。

1.2 原因分析

（1）直接原因：氯壓機(jī)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(jī)投用以來，沒有按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行氯壓機(jī)的預(yù)防性檢修，也沒有要求廠家按期進(jìn)行售后維護(hù)服務(wù)。

1.3 采取措施

（1）對氯壓機(jī)的各類傳感器線路、接點(diǎn)進(jìn)行排查，按照設(shè)備使用說明書的規(guī)定，科學(xué)制定設(shè)備設(shè)施各部位、部件的檢查、維護(hù)、檢修、更換周期等管理辦法，層層落實(shí)，責(zé)任到人，嚴(yán)格落實(shí)監(jiān)督；加強(qiáng)備品備件的管理，做到有備無患。

（2）立即開展專業(yè)、全面、認(rèn)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(rèn)真整改到位，彌補(bǔ)管理漏洞，確保系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。

（3）加強(qiáng)對關(guān)鍵設(shè)備的檢查、維護(hù)和運(yùn)行管理，根據(jù)實(shí)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(qiáng)設(shè)備日常使用管理，確保設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

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

2.1 事故經(jīng)過

2016年11月13日零點(diǎn)班， 氯壓機(jī)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(jī)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(zhǔn)確進(jìn)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?yàn)槿f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(jìn)行指導(dǎo)。

（2）現(xiàn)場值班人員向分廠主管領(lǐng)導(dǎo)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(qiáng)崗位培訓(xùn)，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(zhǔn)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(zhǔn)確，給調(diào)度指揮搶險縮短時間。

3 氯壓機(jī)水分析儀數(shù)值超高，系統(tǒng)聯(lián)鎖保護(hù)導(dǎo)致系統(tǒng)停車

3.1 事故經(jīng)過

2017年1月10日， 氯壓機(jī)水分析儀運(yùn)行指標(biāo)（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(jī)聯(lián)鎖保護(hù)停機(jī)，導(dǎo)致燒堿系統(tǒng)聯(lián)鎖停車。

3.2 原因分析

氯氣壓縮機(jī)二級冷卻器老化， 出現(xiàn)漏點(diǎn)后發(fā)生冷卻水泄漏，少量冷卻水進(jìn)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(hù)動作導(dǎo)致系統(tǒng)停車。

3.3 采取措施

（1）加強(qiáng)設(shè)備巡檢、定檢工作。

（2）建立和完善氯壓機(jī)冷卻器強(qiáng)制更換制度，對冷卻器運(yùn)行3年后進(jìn)行強(qiáng)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(dǎo)致氯堿裝置系統(tǒng)頻繁停車。

4 氯壓機(jī)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(jī)聯(lián)鎖顯示為TT-5481SF 聯(lián)鎖停氯壓機(jī)。 壓縮機(jī)電機(jī)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(jī)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(yīng)溫度為64.59 ℃， 溫度探頭測點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(fù)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(rèn)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(jìn)行了更換。 再次確認(rèn)各項(xiàng)指標(biāo)正常后，氯壓機(jī)正常開機(jī)運(yùn)行，具備開車條件。

4.2 原因分析

（1）氯壓機(jī)廠房內(nèi)溫度較高，TT-5481 溫度變送器內(nèi)部元件因長期運(yùn)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(xiàng)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(jìn)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(yùn)行環(huán)境對溫變、探頭等儀表元件采取定檢或強(qiáng)制更換措施是造成此次事故的重要原因。

（4）崗位技能培訓(xùn)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(qiáng)現(xiàn)場巡查力度，每月2 次對控制儀表外觀及運(yùn)行狀況進(jìn)行詳細(xì)檢查，并做好記錄。

（2）加強(qiáng)儀表管理，由機(jī)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(xiàng)目再次進(jìn)行梳理，結(jié)合現(xiàn)場運(yùn)行條件完善定檢維護(hù)內(nèi)容。

（3）強(qiáng)化儀表工崗位技能培訓(xùn)，注重實(shí)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(jìn)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(qiáng)制更換溫度變送器，如期間出現(xiàn)波動或異常應(yīng)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(zhǔn)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(jìn)行詳細(xì)認(rèn)真的確認(rèn)。

5.3 采取措施

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

（2）加強(qiáng)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(fēng)管斷裂導(dǎo)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(jī)小回流閥風(fēng)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(dǎo)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(jī)氣液分離器振動大， 氣源管有舊傷痕，氣源管斷裂導(dǎo)致閥門處于故障狀態(tài)。

（2）儀表工責(zé)任心不強(qiáng)，對氣源管沒有定期認(rèn)真檢查是事故的直接原因。

（3）維修分廠管理人員責(zé)任心不強(qiáng)，對儀表管理重視程度不夠， 對非計(jì)劃停車管控措施不到位，沒有根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)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(qiáng)儀表管理，對可能引起非計(jì)劃停車的因素再次認(rèn)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(rèn)真檢查。

（3）維修分廠每三年對氫壓機(jī)氣源管進(jìn)行定期強(qiáng)制更換。

7 電解槽電位差信號丟失導(dǎo)致單槽跳停

7.1 事故經(jīng)過

2018年5月15日08：10，儀表維護(hù)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(hù)工到工程師站查看組態(tài)，08：30 左右儀表維護(hù)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(fù)2#電解槽槽電壓無聯(lián)鎖，可以校正儀表，隨后儀表維護(hù)工（DCS 機(jī)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(rèn)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(fù)后， 在01SC1 柜RA1/2 端子板撥動線標(biāo)管查找線號（看不到線號），測量結(jié)果為0，呼叫電氣無應(yīng)答， 出機(jī)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(dǎo)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(dǎo)致電位差波動引起的停槽事故。

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

7.3 采取措施

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

（2） 機(jī)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(biāo)管，必須通過撥動線標(biāo)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(dǎo)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(jī)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(dá)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(jī)通知DCS 崗位將1# 氫氣泵自動閥打開進(jìn)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(fù)壓。 為了避免氫氣泵前負(fù)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(shí)，7月5日維修分廠儀表對3# 氫氣泵自動閥進(jìn)行過維修， 并更換了風(fēng)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(jìn)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(jìn)行調(diào)試，正常后交付給工藝人員，20：07 氯氫開3#氫氣泵運(yùn)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(jī)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(dǎo)致聯(lián)鎖。

（3）一分廠加強(qiáng)職工培訓(xùn)，增強(qiáng)職工應(yīng)急處置能力，冷靜處置突發(fā)事件。

9 網(wǎng)絡(luò)電壓波動導(dǎo)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(jī)、氫壓機(jī)停機(jī)（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(hù)人員去現(xiàn)場排查， 通過調(diào)取DCS 聯(lián)鎖畫面得知停機(jī)首出信號為氯壓機(jī)停機(jī)，進(jìn)一步查看趨勢圖， 對比分析發(fā)現(xiàn)20：31：34 氯壓機(jī)氮?dú)饷芊鈮翰钣?9.348 kPa 突降為-1.495 kPa，氮?dú)饷芊鈿鈮翰畹偷吐?lián)鎖導(dǎo)致氯壓機(jī)停機(jī)，進(jìn)而導(dǎo)致電解槽停運(yùn)、氫壓機(jī)停機(jī)，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(jī)氮?dú)饷芊鈿鈮翰钔唤档耐瑫r氯壓機(jī)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(dǎo)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(shí)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(yīng)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(yùn)行過程中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象進(jìn)行了分析總結(jié)，通過具體實(shí)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(yùn)行總結(jié)出可行的處置經(jīng)驗(yàn)，為燒堿企業(yè)同行提供一定的參考。