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(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),，所有控制信號點(diǎn)均進(jìn)入dcs系統(tǒng),，經(jīng)過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(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(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(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dcs系統(tǒng)控制14個(gè)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(gè)分子篩吸附器輪流工作,、再生,。一旦不能正常運(yùn)行或故障較長時(shí)間不能發(fā)現(xiàn)，將影響生產(chǎn)正常運(yùn)行,，甚至較長時(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：閥位反饋與閥門動作不同步超30s報(bào)警，且聯(lián)鎖程序轉(zhuǎn)為手動,。為此對程序進(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，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。
其次對數(shù)據(jù)庫中四個(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(jìn)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(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,、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(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(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(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),，油泵也不能自動啟動，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)超過報(bào)警值時(shí),，dcs發(fā)出報(bào)警提示，當(dāng)參數(shù)超過聯(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(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上手動啟動空壓機(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,，軸位移超過聯(lián)鎖設(shè)定值,，操作人員到現(xiàn)場確認(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(整個(gè)過程約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,，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(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
事故發(fā)生瞬間,，損失很大,，教訓(xùn)深刻，筆者有三點(diǎn)體會,，希望對同行有所啟發(fā)：
(1)在dcs系統(tǒng)維護(hù)方面存在問題：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)手冊上說明存在缺陷：275℃為熱電阻測溫分界點(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)過類似事故)，但dcs維護(hù)手冊上沒能說明,，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,。
