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個余月時間安裝,、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(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(yùn)行或故障較長時間不能發(fā)現(xiàn),，將影響生產(chǎn)正常運(yùn)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(yùn)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(shí)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(jìn)行修改，同時進(jìn)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(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(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,，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時間),，而后空壓機(jī)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(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,。
整個事故發(fā)生在不足1分鐘的時間,，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)計存在缺陷,，程序設(shè)計人員未能考慮設(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。
