氯氣調節閥故障引起的事故

王麗媛

(甘肅稀土新材料有限責任公司，甘肅 白銀 730922)

【材料與設備】

氯氣調節閥故障引起的事故

王麗媛

(甘肅稀土新材料有限責任公司，甘肅 白銀 730922)

氯氣；調節閥；氯化氫合成爐；氫氣泵

描述了一起因氯氣調節閥故障造成的氯化氫合成爐停車及氫氣泵損壞事故,分析了事故原因，并提出了應對措施。

甘肅稀土新材料有限責任公司燒堿廠于2012年12月對鹽酸合成系統進行了改造，將舊合成爐改造為2臺生產能力為6萬t/a的下點火式三合一鹽酸合成爐。新系統的氯氣調節閥選用DN80氣動調節閥，定位器為帶信號輸出的AVP301-RSD3A型。

投入運行前期該閥門使用狀況良好，但在2015年12月24日發現，氯氣流量有輕微波動，檢查后發現閥門給定值基本不變，但反饋值一直上下波動，流量波動跟閥門反饋波動趨勢一致。繼續觀察發現：平時只是小范圍波動，但天氣較冷時流量波動更加明顯；并且該閥門在手動控制模式時，開度反饋值也一直在波動。2016年2月20日12：03：51閥門突然失控，氯氣流量大范圍波動2次后氫氯比值小于1，延時3 s后連鎖停車。

1 事故經過及事故原因

1.1 事故過程

12:03:48氯氣調節閥開度反饋波動幅度開始逐步增大，12:03:51氯氣調節閥給定開度78.098%，但反饋開度為16.752%，給定值與反饋值出現大幅波動，隨后氯氣流量從664.469 m3/h降低到最小值84.982 m3/h。在這一過程中，因進爐氯氣流量降低，氫氣流量很快從864.176 m3/h上升到最大值938.315 m3/h。隨后氯氣調節閥自動從16.752%逐步開大到77.118%，此時給定值為77.9%(兩者誤差在允許范圍之內)；12:03:52氯氣調節閥開度反饋值為16.264%，氫氣流量910.769 m3/h，氯氣流量376.801 m3/h ，火焰消失;12:03:59氯氣調節閥開度反饋值為64.396%，氫氣流量839.63 m3/h，氯氣流量207.326 m3/h，火焰消失后第1次重新出現；12:04:15氫氣流量控制回路從自動模式切換至手動模式，12:04:18氯氣流量控制回路從自動模式切換至手動模式，一直到12:06:03，氯氣和氫氣流量都相對穩定。但在12:06:03—12:06:20，氯氣調節閥又出現了同上次(12:03:51—12:03:59)一樣趨勢的波動。12:06:09,氯氣流量調節閥反饋6.325%，氯氣流量304.029 m3/h，火焰再次消失。12:06:15，氯氣流量調節閥開度反饋值為5.177%，氯氣流量13.675 m3/h，氫氣流量909.89 m3/h，氫氣與氯氣流量比值超出預設范圍，顯示為0，持續至12:06:24，氯氣調節反饋70.623%，氯氣流量204.151 m3/h，氫氣與氯氣流量比值4.073。12:06:25,氯氣調節閥開度反饋值為70.861%，氯氣流量362.149 m3/h，火焰第2次重新出現。從12:06:22—12:06:27，由于氯氣調節閥反饋顯示閥門開啟速度過快，進爐氯氣流量增加迅速，因此氫氣流量下降，12:06:27—12:06:29，氫氣與氯氣流量比值小于1，時間達到3 s，連鎖滅爐，火焰再次消失；12:06:31，氯氣調節閥給定為0，反饋值顯示開度為76.703%,氯氣流量673.993 m3/h;氫氣調節閥給定為0，反饋值顯示開度為63.25%，氫氣流量909.89 m3/h;火焰第3次出現；12:06:33，氯氣及氫氣調節閥全部關閉到位。

滅爐后氫氣緩沖罐壓力急劇上升。由于操作人員對氫氣回路在自動模式下氫氣壓力給定值設置錯誤，因此氫氣排空閥開度過小，延遲了排放時間，再加上排空阻火器排空不暢，氫氣壓力達到滿量程100 kPa,從離子膜DCS調取的氫氣泵壓力曲線顯示最高壓力達到166 kPa，因壓力太高及持續時間過長，氫氣泵變頻器過流跳閘，12:37:01氫氣泵停止工作。

1.2 事故分析

通過分析歷史曲線和調取火焰監控后認定：氯氣調節閥失控，氯氫流量波動，比值失調導致連鎖停車。

閥門失控的原因從以下幾個方面進行了排查。

(1)介質氯氣中含有硫酸干燥系統帶有的酸泥在閥體和波紋管處積累過多導致的閥門失控。將閥門從管道上拆下并解體后，沒有發現積累的酸泥。

(2)對閥門的執行機構進行了檢查。開關閥門動作靈活，排除了執行機構因變形、腐蝕等原因造成的閥門失控。

(3)進行了氣源含水量檢查，將儀表管路從氣源球閥后拆開，打開球閥，發現氣源沒有明顯含水，此次事故非氣源含水過量造成的。

(4)排除了以上幾項后，認為閥門定位器出現了故障，導致閥門失控。將該定位器返廠后，經檢查是定位器的放大器出現了故障。

氫氣泵變頻器跳閘及設備損壞的原因為后系統排空阻火器堵塞，排空不暢；再加上DCS操作人員的失誤，氫氣自動排空閥沒有及時打開，造成泵出口壓力過高，密封損壞，變頻器過載產生保護動作。

2 對策措施

(1)每6個月維修一次定位器，更換濾網，維修節氣噴嘴，清潔擋板[1]。

(2)正常生產過程中將閥門開度給定值和反饋值放到同一趨勢畫面中，發現異常及時將回路切換到手動狀態，并立即聯系維修人員。

(3)開一備一的設備要制定相應的切換制度，并嚴格執行，以延長設備的使用壽命。

(4)氣動閥應做好專項檢查，可隨季節變化或周期性檢查，如儀表空氣帶水情況，閥門定位器防雨情況等[2]。

(5)在后系統的儀表空氣儲罐底部安裝排水閥，定期排掉儀表空氣冷凝下來的水分，防止因氣源含水量過高引起閥門失控。

(6)制定《現場儀表維護保養規程》，明確儀表日常維護和專項維護，并提高維護人員的操作技能。

(7)氫氣排空管道更換為不銹鋼管，杜絕腐蝕雜質堵塞阻火器。

(8)加強崗位人員應急能力培訓。這次氫氣泵跳閘的重要原因是操作人員的應急能力欠佳。

3 實施相應對策后的效果

(1)此次事故引起了儀表維護人員的足夠重視，對全廠自控閥的定位器進行了全部清理。運行1年來，閥門使用狀況良好，生產平穩。

(2)儀表空氣罐底部安裝排水閥，并要求在春夏季每班排水2次，秋冬季每班排水4次；對氣源輸送管線進行了重新保溫，杜絕了可能因氣體中含水量高導致的結凍引起閥門失控，保證了冬季生產平穩。

(3)氫氣排空管更換為不銹鋼材質后，在每次的例行檢查中未發現雜質堵塞阻火器的情況。

4 結語

隨著工業自動化的普及，現場儀表的使用越來越多，只有做好儀表特別是關鍵儀表的日常精心維護，保證其正常工作性能，才能保證整個生產裝置長周期安全平穩運行。

[1] 許宏陽.氣動調節閥故障分析[J].煉油化工自動化,1997(1):78-79.

[2] 杜聚武.調節閥的故障分析與處理[J].閥門,2005(4):36-38.

[編輯：董紅果]

An accident due to fault of chlorine regulating valve

WANGLiyuan

(Gansu Rare Earth New Material Co., Ltd., Baiyin 730922, China)

chlorine gas; control valve; hydrogen chloride synthetic furnace；hydrogen pump

An accident due to fault of chlorine regulating valve was described. The accident caused shutdown of hydrogen chloride synthetic furnaces and damage of a hydrogen pump. The causes of the accident were analyzed. Countermeasures were proposed.

王麗媛(1985—)，女，助理工程師，現于甘肅稀土新材料有限責任公司燒堿廠從事DCS管理及現場儀表維護工作。

2016-10-09

TQ114.15

B

1008-133X(2017)01-0035-02