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渡機組變成了主力機組，為提高該制氧機組運行的性能，2010年1月對該機組控制系統(tǒng)實施了全面改造，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)，所有控制信號點均進入dcs系統(tǒng)，經(jīng)過1個余月時間安裝、調(diào)試，完成了改造工程。實現(xiàn)了：空壓機、膨脹機、氧壓機、氮壓機啟停自動控制及聯(lián)鎖，分子篩系統(tǒng)自動控制、空分裝置調(diào)節(jié)閥自動控制、空壓機、膨脹機雙油泵互備控制等功能。

2010年4月初，4500nm3/h制氧開機，從運行情況看，所設(shè)計的主控制方案滿足了系統(tǒng)需要，但由于4500制氧機組本身的特性，加上組態(tài)時局部的漏項，部分報警參數(shù)、畫面的設(shè)置仍存有一定的不合理性，為此在設(shè)備運行期間多次進行了在線修改、下裝， hollias-macs系統(tǒng)良好的無擾動下裝、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，同時造成了空壓機燒瓦重大事故發(fā)生。dcs程序下載引起裝置停機可以想象(行業(yè)內(nèi)有事例)；造成空壓機燒瓦卻難以理解，表明空壓機的自動聯(lián)鎖都沒有發(fā)生作用。為此專門組織力量對本次事故進行剖析。

2事故描述

2010年6月20日10:30左右，由于v1212閥門閥開信號未在規(guī)定的時間閉合，造成分子篩切換系統(tǒng)控制程序自動轉(zhuǎn)為暫停。

分子篩系統(tǒng)控制程序是制氧機組的主控制程序，是通過dcs系統(tǒng)控制14個閥及電加熱器的周期動作。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”動作，除系統(tǒng)初始化步，控制系統(tǒng)共分10步動作，不斷循環(huán)，兩個分子篩吸附器輪流工作、再生。一旦不能正常運行或故障較長時間不能發(fā)現(xiàn)，將影響生產(chǎn)正常運行，甚至較長時間停產(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)過一段時間運行后，總是不理想(并且經(jīng)常處于報警臨界狀態(tài))，給生產(chǎn)造成了一定影響。

v1212閥門實際動作是正常的，只是閥位反饋不正常。程序設(shè)計是：閥位反饋與閥門動作不同步超30s報警，且聯(lián)鎖程序轉(zhuǎn)為手動。為此對程序進行修改，同時進行了下裝(考慮到和利時系統(tǒng)可以增量下裝)，但在本次下裝后，卻最終造成了制氧機組的停機，空壓機燒瓦事故。
3事故分析

程序下裝因素造成設(shè)備停機是可預(yù)測的，但程序下裝造成空壓機燒瓦事故難以理解。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，壓縮機沒有聯(lián)鎖停機，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：

首先進入控制算法組態(tài)，對下位控制程序進行修改，將v1212閥門不同步時間修改為40秒。點擊在線登錄，系統(tǒng)彈出確定小畫面，提示需重新下裝(增量下裝)，點擊確認(rèn)下裝正常。

其次對數(shù)據(jù)庫中四個參數(shù)進行修改：

(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℃(對它的修改是為了與ticas1224量程一至，使趨勢圖直觀方便操作人員的對比)進行了數(shù)據(jù)庫的編譯，編譯正常。

3.2 事故事后回顧

再次進入控制算法組態(tài)，檢查程序運行情況，編譯程序、在線登錄，系統(tǒng)提示下裝，點擊確認(rèn)下裝。點確認(rèn)，即發(fā)生“制氧機組分子篩系統(tǒng)突然停止工作，轉(zhuǎn)為手動、各閥門自動關(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”事故。

事后分析，第二次下裝速度較快，系統(tǒng)其實是提示初始化下裝。為什么數(shù)據(jù)庫沒有實質(zhì)性變化，系統(tǒng)卻要進行初始化下裝？為此與和利時服務(wù)工程師聯(lián)系得知：系統(tǒng)軟件對于熱電阻測溫認(rèn)定0～275℃為一檔，量程由由0～300℃改為0～250℃，系統(tǒng)自動認(rèn)為跳檔，要初始化下裝。初始化下裝后，所有do自動置于off，用于空分裝置中分子篩切換閥的電磁閥自動失電，閥門關(guān)閉，初始化下裝是造成本次停機事故的直接因素。

3.3 查聯(lián)鎖未發(fā)生作用原因

圖1為空壓機聯(lián)鎖停車彈出式畫面。從圖中可以看到，對各工藝參數(shù)是否參與聯(lián)鎖，都設(shè)置了手動控制按鍵。

 

圖1空壓機聯(lián)鎖停車彈出式畫面

本例中，程序下裝后，發(fā)現(xiàn)只有“切除空壓機聯(lián)鎖/投入空壓機聯(lián)鎖”處于投入空壓機聯(lián)鎖位置，聯(lián)鎖停空壓機的其它參數(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、氮壓機、膨脹機等其它設(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)不能正常聯(lián)鎖停機，油泵也不能自動啟動，設(shè)備缺油運行，這是造成空壓機最終燒瓦事故主要原因，dcs程序在設(shè)計上存在缺陷。

4 處置措施

4.1 dcs程序修改

根據(jù)生產(chǎn)工藝、設(shè)備安全運行要求，各類裝置都設(shè)置了報警、聯(lián)鎖控制參數(shù)，一旦參數(shù)異常，當(dāng)參數(shù)超過報警值時，dcs發(fā)出報警提示，當(dāng)參數(shù)超過聯(lián)鎖值時，dcs系統(tǒng)聯(lián)鎖停機。保護設(shè)備，是設(shè)置聯(lián)鎖參數(shù)的主要目的，一臺設(shè)備設(shè)置了聯(lián)鎖參數(shù)，除特殊情況，都應(yīng)該及時投入聯(lián)鎖，如表1所示。



表1 事故前空壓機聯(lián)鎖“取消聯(lián)鎖/投入聯(lián)鎖”參數(shù)表

表1為空壓機聯(lián)鎖“取消聯(lián)鎖/投入聯(lián)鎖”參數(shù)表，這些點均為dcs自定義一字節(jié)變量點，專門用于各測點聯(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)進行初始化下裝時有的為on，有的為off，是由于系統(tǒng)初始化設(shè)置不同。

為此進入控制算法→資源→變量設(shè)置程序段，對聯(lián)鎖用變量按實際需要進行修改，表2為修改前后，空壓機變量設(shè)置部分程序段。變量屬性修改后，在初始化下裝時，參數(shù)的聯(lián)鎖能自動投用，油泵能自動隨設(shè)備、工藝參數(shù)變化自動控制，設(shè)備能聯(lián)鎖停機，提高了設(shè)備運行的安全性。



表2 修改前后空壓機變量設(shè)置部分程序段對比

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，空壓機自動放空，一系列參數(shù)報警發(fā)生了?？諌簷C兩油泵均停止了工作，油壓只有0.04mpa(低于聯(lián)鎖停車值)，空壓機仍在運行，操作人員立即在dcs上手動啟動空壓機油泵(約10s時間)，而后空壓機軸承溫度、軸位移等參數(shù)出現(xiàn)報警，軸位移超過聯(lián)鎖設(shè)定值，操作人員到現(xiàn)場確認(rèn)空壓機運行情況，空壓機有異聲響，為此，操作人員在dcs上緊急將空壓機停下來(整個過程約45s)。通知維護人員檢查空壓機狀況，拆開空壓機，發(fā)現(xiàn)止推瓦、徑向瓦受到嚴(yán)重的損傷，空壓機軸承亦有一定量的磨損。

整個事故發(fā)生在不足1分鐘的時間，但空壓機卻受到了較大的損壞(該空壓機還帶有高位油箱)。如果一發(fā)現(xiàn)空壓機油泵停止運行，且油壓低于聯(lián)鎖值，立即將空壓機停下來，設(shè)備的損傷可能會更小一些。為此，一是在dcs每幅操作畫面上設(shè)置緊急停機操作鍵；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，立即實施停機操作。

5結(jié)束語

事故發(fā)生瞬間，損失很大，教訓(xùn)深刻，筆者有三點體會，希望對同行有所啟發(fā)：

(1)在dcs系統(tǒng)維護方面存在問題：多次在線下裝程序，設(shè)備運行正常，主要是和利時系統(tǒng)具備增量下裝功能，多次在線下裝成功又致使維護人員思想麻痹，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維護手冊上說明存在缺陷：275℃為熱電阻測溫分界點之一，這是系統(tǒng)軟件上的一個隱性點(廠家許多工程人員都知道，可能在有的地方也出現(xiàn)過類似事故)，但dcs維護手冊上沒能說明，這樣，即使系統(tǒng)提示，維護人員看到了，也不能發(fā)現(xiàn)問題所在。

(3)dcs程序設(shè)計存在缺陷，程序設(shè)計人員未能考慮設(shè)備運行的安全性，主機廠現(xiàn)場工程師沒有與用戶充分交流，用戶系統(tǒng)維護工程師亦未能領(lǐng)悟到一字節(jié)變量是否設(shè)置為true的意義，這一點理解不透，事故出現(xiàn)都不知道是什么原因。

作者簡介

萬洪文(1968-)男工學(xué)學(xué)士，高級工程師，從事企業(yè)自動化儀表管理工程工作。