1引言
隨著企業(yè)生產(chǎn)變化，方大特鋼4500nm3/h制氧由最初定位的過(guò)渡機(jī)組變成了主力機(jī)組，為提高該制氧機(jī)組運(yùn)行的性能，2010年1月對(duì)該機(jī)組控制系統(tǒng)實(shí)施了全面改造，由常規(guī)儀表結(jié)合小型plc控制改為dcs系統(tǒng)控制，所采用的dcs系統(tǒng)為hollias-macs系統(tǒng)，所有控制信號(hào)點(diǎn)均進(jìn)入dcs系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)1個(gè)余月時(shí)間安裝、調(diào)試，完成了改造工程。實(shí)現(xiàn)了：空壓機(jī)、膨脹機(jī)、氧壓機(jī)、氮壓機(jī)啟停自動(dòng)控制及聯(lián)鎖，分子篩系統(tǒng)自動(dòng)控制、空分裝置調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制、空壓機(jī)、膨脹機(jī)雙油泵互備控制等功能。
2010年4月初，4500nm3/h制氧開機(jī)，從運(yùn)行情況看，所設(shè)計(jì)的主控制方案滿足了系統(tǒng)需要，但由于4500制氧機(jī)組本身的特性，加上組態(tài)時(shí)局部的漏項(xiàng)，部分報(bào)警參數(shù)、畫面的設(shè)置仍存有一定的不合理性，為此在設(shè)備運(yùn)行期間多次進(jìn)行了在線修改、下裝， hollias-macs系統(tǒng)良好的無(wú)擾動(dòng)下裝、增量下裝功能，在線下載一直沒有影響設(shè)備的正常運(yùn)行。但2010年6月20日的一次程序下載，不僅引起了空分裝置停機(jī)，同時(shí)造成了空壓機(jī)燒瓦重大事故發(fā)生。dcs程序下載引起裝置停機(jī)可以想象(行業(yè)內(nèi)有事例)；造成空壓機(jī)燒瓦卻難以理解，表明空壓機(jī)的自動(dòng)聯(lián)鎖都沒有發(fā)生作用。為此專門組織力量對(duì)本次事故進(jìn)行剖析。
2事故描述
2010年6月20日10:30左右，由于v1212閥門閥開信號(hào)未在規(guī)定的時(shí)間閉合，造成分子篩切換系統(tǒng)控制程序自動(dòng)轉(zhuǎn)為暫停。
分子篩系統(tǒng)控制程序是制氧機(jī)組的主控制程序，是通過(guò)dcs系統(tǒng)控制14個(gè)閥及電加熱器的周期動(dòng)作。執(zhí)行1#分子篩吸附器“卸壓→加熱→冷吹→充壓→切換”——2#分子篩吸附器“卸壓→加熱→冷吹→充壓→切換”動(dòng)作，除系統(tǒng)初始化步，控制系統(tǒng)共分10步動(dòng)作，不斷循環(huán)，兩個(gè)分子篩吸附器輪流工作、再生。一旦不能正常運(yùn)行或故障較長(zhǎng)時(shí)間不能發(fā)現(xiàn)，將影響生產(chǎn)正常運(yùn)行，甚至較長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)。v1212閥位開關(guān)不到位造成分子篩程序暫停已出現(xiàn)數(shù)次，雖經(jīng)處理，但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后，總是不理想(并且經(jīng)常處于報(bào)警臨界狀態(tài))，給生產(chǎn)造成了一定影響。
v1212閥門實(shí)際動(dòng)作是正常的，只是閥位反饋不正常。程序設(shè)計(jì)是：閥位反饋與閥門動(dòng)作不同步超30s報(bào)警，且聯(lián)鎖程序轉(zhuǎn)為手動(dòng)。為此對(duì)程序進(jìn)行修改，同時(shí)進(jìn)行了下裝(考慮到和利時(shí)系統(tǒng)可以增量下裝)，但在本次下裝后，卻最終造成了制氧機(jī)組的停機(jī)，空壓機(jī)燒瓦事故。
3事故分析
程序下裝因素造成設(shè)備停機(jī)是可預(yù)測(cè)的，但程序下裝造成空壓機(jī)燒瓦事故難以理解。在本案例中，程序下裝后，各聯(lián)鎖都沒有發(fā)生作用，油泵沒有聯(lián)鎖啟動(dòng)，壓縮機(jī)沒有聯(lián)鎖停機(jī)，這是很不正常的現(xiàn)象。
3.1 下裝事后檢查
本次程序修改做了兩部分工作：
首先進(jìn)入控制算法組態(tài)，對(duì)下位控制程序進(jìn)行修改，將v1212閥門不同步時(shí)間修改為40秒。點(diǎn)擊在線登錄，系統(tǒng)彈出確定小畫面，提示需重新下裝(增量下裝)，點(diǎn)擊確認(rèn)下裝正常。
其次對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中四個(gè)參數(shù)進(jìn)行修改：
(1)“閥門故障”；
(2)“v1212閥門不同步”；
(3)“v1213閥門不同步”；
(4)ticas1223量程，由0-300℃，改為0-250℃(對(duì)它的修改是為了與ticas1224量程一至，使趨勢(shì)圖直觀方便操作人員的對(duì)比)進(jìn)行了數(shù)據(jù)庫(kù)的編譯，編譯正常。
3.2 事故事后回顧
再次進(jìn)入控制算法組態(tài)，檢查程序運(yùn)行情況，編譯程序、在線登錄，系統(tǒng)提示下裝，點(diǎn)擊確認(rèn)下裝。點(diǎn)確認(rèn)，即發(fā)生“制氧機(jī)組分子篩系統(tǒng)突然停止工作，轉(zhuǎn)為手動(dòng)、各閥門自動(dòng)關(guān)閉；其它系統(tǒng)設(shè)備工作也不正常；參數(shù)異常，設(shè)備并沒有聯(lián)鎖停機(jī)”事故。
事后分析，第二次下裝速度較快，系統(tǒng)其實(shí)是提示初始化下裝。為什么數(shù)據(jù)庫(kù)沒有實(shí)質(zhì)性變化，系統(tǒng)卻要進(jìn)行初始化下裝？為此與和利時(shí)服務(wù)工程師聯(lián)系得知：系統(tǒng)軟件對(duì)于熱電阻測(cè)溫認(rèn)定0～275℃為一檔，量程由由0～300℃改為0～250℃，系統(tǒng)自動(dòng)認(rèn)為跳檔，要初始化下裝。初始化下裝后，所有do自動(dòng)置于off，用于空分裝置中分子篩切換閥的電磁閥自動(dòng)失電，閥門關(guān)閉，初始化下裝是造成本次停機(jī)事故的直接因素。
3.3 查聯(lián)鎖未發(fā)生作用原因
圖1為空壓機(jī)聯(lián)鎖停車彈出式畫面。從圖中可以看到，對(duì)各工藝參數(shù)是否參與聯(lián)鎖，都設(shè)置了手動(dòng)控制按鍵。
圖1空壓機(jī)聯(lián)鎖停車彈出式畫面
本例中，程序下裝后，發(fā)現(xiàn)只有“切除空壓機(jī)聯(lián)鎖/投入空壓機(jī)聯(lián)鎖”處于投入空壓機(jī)聯(lián)鎖位置，聯(lián)鎖?？諌簷C(jī)的其它參數(shù)的“取消聯(lián)鎖/投入聯(lián)鎖”均處于取消聯(lián)鎖位置。調(diào)出氧壓機(jī)、氮壓機(jī)、膨脹機(jī)等其它設(shè)備彈出式畫面(聯(lián)鎖畫面)，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)“取消聯(lián)鎖/投入聯(lián)鎖”處于取消聯(lián)鎖位置。“取消聯(lián)鎖/投入聯(lián)鎖”處于取消聯(lián)鎖位置，造成設(shè)備(含空壓機(jī))不能正常聯(lián)鎖停機(jī)，油泵也不能自動(dòng)啟動(dòng)，設(shè)備缺油運(yùn)行，這是造成空壓機(jī)最終燒瓦事故主要原因，dcs程序在設(shè)計(jì)上存在缺陷。
4 處置措施
4.1 dcs程序修改
根據(jù)生產(chǎn)工藝、設(shè)備安全運(yùn)行要求，各類裝置都設(shè)置了報(bào)警、聯(lián)鎖控制參數(shù)，一旦參數(shù)異常，當(dāng)參數(shù)超過(guò)報(bào)警值時(shí)，dcs發(fā)出報(bào)警提示，當(dāng)參數(shù)超過(guò)聯(lián)鎖值時(shí)，dcs系統(tǒng)聯(lián)鎖停機(jī)。保護(hù)設(shè)備，是設(shè)置聯(lián)鎖參數(shù)的主要目的，一臺(tái)設(shè)備設(shè)置了聯(lián)鎖參數(shù)，除特殊情況，都應(yīng)該及時(shí)投入聯(lián)鎖，如表1所示。
表1 事故前空壓機(jī)聯(lián)鎖“取消聯(lián)鎖/投入聯(lián)鎖”參數(shù)表
表1為空壓機(jī)聯(lián)鎖“取消聯(lián)鎖/投入聯(lián)鎖”參數(shù)表，這些點(diǎn)均為dcs自定義一字節(jié)變量點(diǎn)，專門用于各測(cè)點(diǎn)聯(lián)鎖是否投用，是為了儀表檢修、設(shè)備調(diào)試等因素設(shè)置。這些參數(shù)在系統(tǒng)進(jìn)行初始化下裝時(shí)有的為on，有的為off，是由于系統(tǒng)初始化設(shè)置不同。
為此進(jìn)入控制算法→資源→變量設(shè)置程序段，對(duì)聯(lián)鎖用變量按實(shí)際需要進(jìn)行修改，表2為修改前后，空壓機(jī)變量設(shè)置部分程序段。變量屬性修改后，在初始化下裝時(shí)，參數(shù)的聯(lián)鎖能自動(dòng)投用，油泵能自動(dòng)隨設(shè)備、工藝參數(shù)變化自動(dòng)控制，設(shè)備能聯(lián)鎖停機(jī)，提高了設(shè)備運(yùn)行的安全性。
表2 修改前后空壓機(jī)變量設(shè)置部分程序段對(duì)比
4.2 完善應(yīng)急操作措施
在程序下裝后，從dcs操作畫面上可以看到分子篩系統(tǒng)閥門全部關(guān)閉，空壓機(jī)自動(dòng)放空，一系列參數(shù)報(bào)警發(fā)生了?？諌簷C(jī)兩油泵均停止了工作，油壓只有0.04mpa(低于聯(lián)鎖停車值)，空壓機(jī)仍在運(yùn)行，操作人員立即在dcs上手動(dòng)啟動(dòng)空壓機(jī)油泵(約10s時(shí)間)，而后空壓機(jī)軸承溫度、軸位移等參數(shù)出現(xiàn)報(bào)警，軸位移超過(guò)聯(lián)鎖設(shè)定值，操作人員到現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)空壓機(jī)運(yùn)行情況，空壓機(jī)有異聲響，為此，操作人員在dcs上緊急將空壓機(jī)停下來(lái)(整個(gè)過(guò)程約45s)。通知維護(hù)人員檢查空壓機(jī)狀況，拆開空壓機(jī)，發(fā)現(xiàn)止推瓦、徑向瓦受到嚴(yán)重的損傷，空壓機(jī)軸承亦有一定量的磨損。
整個(gè)事故發(fā)生在不足1分鐘的時(shí)間，但空壓機(jī)卻受到了較大的損壞(該空壓機(jī)還帶有高位油箱)。如果一發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)油泵停止運(yùn)行，且油壓低于聯(lián)鎖值，立即將空壓機(jī)停下來(lái)，設(shè)備的損傷可能會(huì)更小一些。為此，一是在dcs每幅操作畫面上設(shè)置緊急停機(jī)操作鍵；二是修改應(yīng)急操作措施，明確規(guī)定，一旦出現(xiàn)類似情況，立即實(shí)施停機(jī)操作。
5結(jié)束語(yǔ)
事故發(fā)生瞬間，損失很大，教訓(xùn)深刻，筆者有三點(diǎn)體會(huì)，希望對(duì)同行有所啟發(fā)：
(1)在dcs系統(tǒng)維護(hù)方面存在問(wèn)題：多次在線下裝程序，設(shè)備運(yùn)行正常，主要是和利時(shí)系統(tǒng)具備增量下裝功能，多次在線下裝成功又致使維護(hù)人員思想麻痹，以至系統(tǒng)提示都未能認(rèn)真看清，dcs系統(tǒng)是工藝、設(shè)備的控制核心，從安全角度考慮，最好是不要在線下裝。
(2)廠家在dcs維護(hù)手冊(cè)上說(shuō)明存在缺陷：275℃為熱電阻測(cè)溫分界點(diǎn)之一，這是系統(tǒng)軟件上的一個(gè)隱性點(diǎn)(廠家許多工程人員都知道，可能在有的地方也出現(xiàn)過(guò)類似事故)，但dcs維護(hù)手冊(cè)上沒能說(shuō)明，這樣，即使系統(tǒng)提示，維護(hù)人員看到了，也不能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。
(3)dcs程序設(shè)計(jì)存在缺陷，程序設(shè)計(jì)人員未能考慮設(shè)備運(yùn)行的安全性，主機(jī)廠現(xiàn)場(chǎng)工程師沒有與用戶充分交流，用戶系統(tǒng)維護(hù)工程師亦未能領(lǐng)悟到一字節(jié)變量是否設(shè)置為true的意義，這一點(diǎn)理解不透，事故出現(xiàn)都不知道是什么原因。
作者簡(jiǎn)介
萬(wàn)洪文(1968-)男工學(xué)學(xué)士，高級(jí)工程師，從事企業(yè)自動(dòng)化儀表管理工程工作。
