聚丙烯計(jì)量泵聯(lián)鎖失效原因分析及處理措施

王 沖，姜 兵，楊 嘉，康 晨

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

寧夏石化公司10×104t/a 聚丙烯裝置采用意大利Basell 雙環(huán)管工藝技術(shù)，該工藝使用第四代催化劑體系，在該催化劑體系中三乙基鋁（TEAL）在丙烯聚合生成PP 過程中被用來當(dāng)作活化劑使用，其主要作用是活化催化劑和除去雜質(zhì)[1]。TEAL 由P101A/B 兩臺隔膜計(jì)量泵從計(jì)量罐D(zhuǎn)101 中輸送至聚合反應(yīng)系統(tǒng)，兩臺計(jì)量泵一備一用。計(jì)量泵的流量通過改變活塞行程進(jìn)行調(diào)節(jié)，具體是通過行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上的楔塊控制泵活塞連接桿從而控制三乙基鋁進(jìn)料量（見圖1）。三乙基鋁化學(xué)反應(yīng)活性很高，接觸空氣會冒煙自燃[2]，對微量的氧及水分反應(yīng)極其靈敏，易引起燃燒爆炸，因此對三乙基鋁活化劑的聯(lián)鎖控制相當(dāng)重要。

1 聚丙烯計(jì)量泵聯(lián)鎖失效經(jīng)過

聚丙烯裝置三乙基鋁隔膜計(jì)量泵P101A/B 自2016 年就開始出現(xiàn)流量波動問題，流量波動會導(dǎo)致送往聚合反應(yīng)內(nèi)的助催化劑三乙基鋁的流量不準(zhǔn)確，影響聚合反應(yīng)。2018 年3 月，聚丙烯PDT-3304 差壓高聯(lián)鎖，催化劑進(jìn)料聯(lián)鎖觸發(fā)切斷三乙基鋁至環(huán)管進(jìn)料，此時，催化劑進(jìn)料切斷閥HV1106/ HV1107 已經(jīng)切斷，終止了環(huán)管的聚合反應(yīng)，但是崗位人員發(fā)現(xiàn)催化劑的計(jì)量泵P101A 沖程調(diào)節(jié)并未回零，聯(lián)鎖后由于調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)沖程調(diào)節(jié)桿回落楔塊沒有接觸到活塞連接桿，活化劑繼續(xù)向D201 方向輸送，使得管線壓力增大，導(dǎo)致就地壓力表由于憋壓過大從接頭處滲漏活化劑起火，崗位人員迅速處置及時滅了火，避免了更嚴(yán)重的事態(tài)發(fā)生。事件發(fā)生后，對計(jì)量泵P101A 的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)沖程調(diào)節(jié)桿上的楔塊安裝反了，達(dá)不到聯(lián)鎖時立即切斷三乙基鋁的目的，隨后對楔塊進(jìn)行調(diào)向重新安裝，但是未進(jìn)行聯(lián)鎖試驗(yàn)就投入使用（見圖2）。

圖1 三乙基鋁計(jì)量泵流程簡圖

圖2 P101A/B 聯(lián)鎖關(guān)系圖

2 聚丙烯計(jì)量泵聯(lián)鎖失效原因分析

催化劑進(jìn)料聯(lián)鎖觸發(fā)后未切斷三乙基鋁至環(huán)管進(jìn)料，說明此聯(lián)鎖失效，經(jīng)過多次試驗(yàn)分析失效原因。在排查的過程中發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致聯(lián)鎖失效有以下兩方面原因。

圖3 計(jì)量泵行程調(diào)節(jié)器改造前工作原理圖

2.1 調(diào)節(jié)器連桿上的三角形楔塊方向安裝錯誤

隔膜計(jì)量泵是利用行程調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)行程大小來調(diào)節(jié)流量大小的，在經(jīng)過前期調(diào)查并多次試驗(yàn)后，根據(jù)氣路切斷后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)工作原理，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連桿上的三角形楔塊方向安裝反了，當(dāng)處于聯(lián)鎖狀態(tài)時，楔塊迅速向下，沖程活塞桿全部伸出，計(jì)量泵繼續(xù)向D201 方向輸送活化劑，導(dǎo)致聯(lián)鎖失效（見圖3）。

圖4 改造前計(jì)量泵調(diào)節(jié)器氣路安裝圖

2.2 電磁閥氣路安裝不合理

聯(lián)鎖失效后還對P101A/B 計(jì)量泵調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的氣路進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)氣路安裝不合理，不能滿足雙電磁閥冗余的工作模式。當(dāng)聯(lián)鎖發(fā)生時電磁閥不能迅速排氣，只能通過定位器緩慢排氣，這是導(dǎo)致聯(lián)鎖時調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)桿不能立即歸零的原因。AB 電磁閥得電時1、3 口通儀表風(fēng)，一路故障另一路保障到達(dá)定位器的氣路暢通，達(dá)到冗余作用，但是兩路電磁閥2 口相連，聯(lián)鎖狀態(tài)下，AB 電磁閥失電，1、3 口切斷，2、3 口相通，氣路無法排放，進(jìn)入調(diào)節(jié)器氣缸內(nèi)的儀表風(fēng)只能依靠定位器緩慢排放，達(dá)不到立即切斷的安全要求（見圖4）。

3 處理措施

聯(lián)鎖失效后首先對三乙基鋁計(jì)量泵P101A/B 調(diào)節(jié)桿楔塊進(jìn)行調(diào)向安裝，其次在2019 年10 月初聚丙烯停工期間對P101A/B 調(diào)節(jié)器氣路進(jìn)行改造，并完成了聯(lián)鎖試驗(yàn)[3]，實(shí)現(xiàn)了雙電磁閥冗余的工作模式，并且在聯(lián)鎖狀態(tài)下沖程回零，經(jīng)過多次試驗(yàn)并與工藝聯(lián)同確認(rèn)，滿足了聚丙烯裝置安全生產(chǎn)的要求。

圖5 計(jì)量泵行程調(diào)節(jié)器楔塊改造后工作原理圖

圖6 雙電磁閥“與”邏輯控制通過電磁閥的并聯(lián)實(shí)現(xiàn)

3.1 楔塊安裝改造

在經(jīng)過前期事件并多次試驗(yàn)后，根據(jù)氣路切斷后調(diào)節(jié)器下落的動作機(jī)制，將氣缸連桿上的三角形楔塊進(jìn)行了調(diào)向，將楔塊的大頭向上安裝，這樣在氣缸調(diào)節(jié)桿下落時能夠?qū)_程活塞調(diào)節(jié)桿壓回泵體，完全切斷三乙基鋁，滿足了故障安全的需求（見圖5）。

3.2 電磁閥氣路改造

在聯(lián)鎖模式下，需要調(diào)節(jié)器氣缸內(nèi)的儀表風(fēng)迅速排出，使氣缸落下沖程回零，及時排泄催化劑管線的壓力，因此根據(jù)電磁閥故障安全及雙重冗余的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行氣路改造，雙電磁閥“與”邏輯控制通過電磁閥的并聯(lián)實(shí)現(xiàn)。改造如圖6，電磁閥得電時1、3 口通，2、3 口切斷，儀表風(fēng)通過B 電磁閥給調(diào)節(jié)器供氣，如果B 電磁閥故障1、3 口切斷，2、3 口通氣，調(diào)節(jié)器則由A 電磁閥供氣，起到冗余作用。聯(lián)鎖失電時AB 電磁閥1、3 口切斷，2、3 口接通，這樣就可以從A 電磁閥的2 號口將儀表風(fēng)快速排出使沖程立即回零，完全切斷三乙基鋁進(jìn)料，起到安全聯(lián)鎖的作用。

4 結(jié)語

對兩臺計(jì)量泵的調(diào)節(jié)控制器改造后，可實(shí)現(xiàn)電磁閥冗余的工作模式，在聯(lián)鎖狀態(tài)下沖程回零，徹底的切斷活化劑輸往D201 的通道，滿足聚丙烯裝置安全可靠的生產(chǎn)要求。催化劑計(jì)量泵技術(shù)改造的成功，彌補(bǔ)了原來對工藝設(shè)備上相關(guān)知識的欠缺，活躍了思維、提高了分析問題和解決問題的能力，確保在今后遇到聯(lián)鎖問題能夠從容解決，使其充分起到安全保障作用。