大化肥生产自动化的安全问题及对策

大化肥生产自动化的安全问题及对大化肥生产自动化的安全问题及对 策策 本文通过发生在大化肥厂的事故案例 论述了大化肥厂自 动化生产中出现的自动检测 报警装置 自动保护 自动调节 等装置的失灵和故障等现象 提出了大化肥生产中的安全控制 措施 以及大化肥厂仪表的安全使用 维修及检修注意事项 应引起相关企业的关注 绝不能有丝毫麻痹大意的思想 一个 小小的安全隐患 可能酿成重大的事故 现代大化肥厂的工艺特点是工艺流程先进 物料流通量大 反应压力及温度高 旋转机械转速快 工艺参数控制严格 一 旦主要工艺条件失控 就有可能发生事故 因此 现代大型化 肥厂均配置有自动化仪表 如天脊煤化集团公司的自动化仪表 主要使用在热电厂 动力厂 合成氨厂 硝酸厂 复肥厂 硝 铵厂等 它们的自控特点是 检测种类多 检测点位多 精度 要求高 集中控制系统多 报警和联锁多 除了对一般常见的 化工测量参数如压力 温度 液位 成分等进行检测或控制外 还对转速 振动 位移 密度 火焰等参数及程序操作 机泵 冲程等进行检测或控制 自动化仪表的布置原则是按照工艺过 程的主要环节 主要设备的特点而设置检测 控制或报警联锁 装置 从而保证了大化肥厂的安全稳定运行 1 自动检测和报警装置故障自动检测和报警装置故障 近年来 随着科学技术的发展和计算机技术在大化肥生产 中的应用 大化肥生产过程的自动化程度越来越高 它改善了 工作环境 减轻了操作人员的劳动强度 有效地监视 控制和 调节生产过程 但是 从本公司的生产实践来看 生产自动化 中的问题也越来越引人注目 自动检测和报警装置被称作操作人员的眼睛 其重要程度 不言自明 自动报警信号是用灯光 音响等讯号自动地反映生 产过程的情况以及设备运转是否正常 这对安全生产有重要意 义 而在实际生产中 自动检测和报警装置常因这样或那样的 原因而发生故障 其中有硬件故障 也有软件组态不当 主要 表现出的事故现象为 1 通讯阻塞 显示屏幕显示通讯故障状态 一片红 操作人员无法判断真伪 也就无法确认生产处于何种状态 2 死机 此时 操作人员无法进行操作 不能通过人 机对话改变操作方式和调整工艺参数 只能依靠系统固有的可 靠性 将生产控制在某一特定状态 3 系统输出显示存在误差 由于现场一次元件故障 输出的信号误差或者是调校方法不对 或是系统本身个别元件 精度不高 均能造成系统输出数据误差 这个时候 出现在操 作工面前的将是失真的数据 这无疑给生产操作增加了难度 大家变成了睁眼瞎 只能凭经验操作 轻者 影响优化操作 达不到最佳状态 重者 危及安全生产 有可能造成事故 4 显示器黑屏 失去了人机对话功能 在实际生产中 有时出现部分显示器黑屏 还有一台或两台显示器起检测控制 作用 严重的时候 大化肥生产曾因仪表电源的故障引起所有 的显示器黑屏 所有的仪制仪表失电 所有的自动操作和自动 调节装置失灵 操作人员在中央控制室已无法控制生产 只有 奔赴现场进行应急处理 被动地打开泄压阀门 隔离高压和低 压系统并停止原料和燃料的供给 以保证设备 触煤和人身安 全 可以想象 这期间操作人员稍有疏忽 将会酿成多么可怕 的事故 实际上 这样安排人和设备的安全是不妥当的 是欠 考虑的 在我国的大化肥生产当中 因自动检测和报警装置故障而 引起生产装置停车和其它的故事很多 例如 1 1991 年 12 月 9 日 金陵化肥厂由于脱碳再生塔液 位指示有误造成满塔 冲翻填料 全厂停车 损失严重 2 1991 年 4 月 10 日 广州化肥厂因一段炉石脑油流 量误指示 致使一段炉碳化失调 工艺波动 甲烷化超温 全 厂停车 3 1991 年 1 月 1 日 宁夏化肥厂因二氧化碳压缩机测 振探头误指示 联锁跳车 4 1989 年 1 月 13 日 山西化肥厂锅炉车间 b 炉蒸汽 压力表误指示 操作工判断失误 人为地停了磨煤机 导致蒸 汽产汽量不够 使 y 901 蒸汽透平压力下降而跳车致合成氨 生产中断 因为小小的一块压力表误表示 使主导产品生产中 断 损失巨大 2 自动调节装置的故障自动调节装置的故障 自动调节系统是大化肥生产过程自动化的主要系统 它是 大化肥生产得以连续 稳定 安全运行的关键 自动调节装置 对生产过程的影响很大 它遍布生产过程的始终 涉及面广 因而在生产过程中出现的故障也较多 对安全生产构成很大的 威胁 必须引起仪表管理者 操作者 维修者的高度重视 它 发生的事故如 1 1991 年 9 月 29 日 大庆化肥厂 3 号快锅给水调节 阀失灵 没有办法只好停炉进行处理 引起尿素装置停车 2 1991 年 7 月 9 日 安庆化肥厂脱碳工段后工艺气放 空阀 144pic018 压力变送器进水后误动作 放空阀短时全开 导致合成气压缩面因入口压力低连锁跳车 3 1990 年 4 月 3 日 山西化肥厂仪表车间 因 y v1801 空气压缩机出口阀卡件损坏 使 y v1801 出口阀自动关 闭 致使合成系统全线停车 损失约 11 万元 4 1989 年 2 月 21 日 安徽某化肥厂脱碳半贫液泵透 平进气阀调速系统故障 在处理过程中 又因 fic005 调节阀卡 死 造成系统停车 3 自动保护装置失灵自动保护装置失灵 在大化肥生产过程中 设置自动保护装置是为了在生产不 正常 有可能发生事故时 该装置能自动采取措施 安全联锁 防止事故的发生和扩大 以达到保护人身和设备安全之目的 生产装置的自动化程度越高 对这方面的要求也就越高 因为 自动保护装置往往同自动监控和报警装置配合使用 若自动监 测报警装置发生故障 将直接影响自动保护装置的正常动作 在大化肥生产的实际过程中 这方面的事故屡见不鲜 此外 由于自动保护装置本身失效 不能起到保护作用而造成事故 这方面的事故一般较为严重 例如 1 某厂因设置的安全阀在事故时不能动作而造成容器 超压而发生爆炸事故 这方面的例子不胜枚举 因此用了个 某 厂 2 上海某厂因旋转机械的超速脱扣装置故障 保护未 起作用 转子飞进黄浦江 3 1991 年 4 月 20 日 辽河化肥厂因 hta 99 报警连锁 动作 引起合成氨装置停车 同年 7 月 12 日 又由于 hsl 120 误动作 造成 105 j 连锁停车甩合成氨装置 4 1991 年 8 月 29 日 沧州化肥厂由于仪表事故电源 故障 氨闪蒸槽液位连锁误动作 造成 105 j 103 j 相继跳 车 1990 年 7 月 9 月 沧化 106 d 甲烷化炉高温连锁误动作 系统停车 4 大化肥生产自动化中的安全控制措施大化肥生产自动化中的安全控制措施 4 1 为了确保生产和机械操作人员的安全 必须控制生产 过程中的危险场所 为此 工厂必须增加安全确认系统 美国 的一家公司对目前化工过程自动化中的安全问题研究出一种计 算机系统软件 工业用计算机装上这种软件 其安全可靠性大 大提高 可有效地保证生产过程的安全 4 2 为了保证有传动能输出的场所安全 美国还研究成一 种安全确认传感器 用以确认在危险范围内无人 接受运转指 令并向机械设备本体发出许可启动及运转信号 并且不允许在 发出故障时发生误许可输出 该系统要求做到 只有在确认人 是安全时才允许机械启动并继续运转 在机械能输出的范围内 保证其不误伤害人体 另外 该系统能在人们进入危险区域时 发生警报 它与通常的报警装置不一样 这种安全报警装置只 在人对波场扰动时发生作用 不受热 声和非人运动的影响 4 3 为了减少和消除自动检测和报警装置的故障 我国有 些大化肥厂采取如下措施 强电的电源电缆和弱电的信号电缆 分别敷设 确保电源电缆 信号电缆以及系统接地线的正确连 接 对系统的接电线进行检测 做到软件组态和硬件配置相符 严格检验和管理 定期对主机 接口等关键设备进行除尘清理 加强维护保养 定期对卡件进行标定 并提高调校精度 减少 误差 为了消除电网波动及其它影响 仪表电源取自装置区的 逆变器 通过隔离变压器向主机供电 防止各供电回路之间的 干扰 对电网传输的干扰进行衰减 同时抑制地环流 大庆化 肥厂为解决静电干扰问题 采取了如下措施 1 设置静电屏 蔽 2 减少导线之间的电位差 3 减少导线的直径和长 度 4 减少导线之间的介电系数 5 增加导线之间的距 离 对共用阻抗元件 认为应采取如下措施 1 减少接地线 的电阻 2 信号电路的接地系统要与其它机电设备的电力线 的接地系统安全分开 3 各电路的接地线均采取一个电路一 个接地点的方法 为消除因电磁感应而引起的噪声干扰应采取 如下措施 1 增大杂波发生电路与信号电路的距离 2 在两个电路之间 设置适当的电磁屏蔽 3 把信号电路的往 返线绞合起来 以便同一方向的电压或磁场的影响相互抵消 4 尽量缩短可能引起噪声干扰的引线长度 4 4 为了确保自动保护装置安全可靠 对安全阀 防爆板 等安全附件要纳入正规化管理 要按有关规定进行定期检查和 调试 防止安全阀进口管被杂物或污物堵塞 并做好检修记录 和档案保存工作 对安全连锁应定期校验 确保其动作无误 4 5 为了改进自动调节装置的调节质量 保证生产的连续 进行 有些厂对重要的调节回路设置手操站 一旦发生故障就 自动切入手动操作 对特别关键的调节过程 实施双回路调节 在中心控制室设置手操器 以便故障时能快速方便地进行处理 由于调节过程的时间滞后问题 给生产操作带来一定的困 难 加之实际的调节对象 调节过程的情况比较复杂 所以生 产中一定要研究掌握调节对象的特征 特别要注意减少滞后时 间 从工艺角度通过工艺上的改进 缩短和减少那些不必要的 管线 对调节阀的安装位置和检测点的位置 都应选取靠近调 节对象的有利地点 操作人员要有超前意识 实现超前操作 5 大化肥仪表的安全使用 维修及检修大化肥仪表的安全使用 维修及检修 5 1 仪表的正确使用 一个自动化水平很高的大化肥厂 其安全运行在很大程度 上取决于自动化装置能否起到应有的作用 因此 除了有效地 对仪表维护和检修外 还与操作工对自动化仪表的熟悉和掌握 的程度有关 首先 操作工应了解每台仪表或每枚指针或记录 笔所监控的工艺对象及参数 该仪表指示刻度所代表的实际值 其次 操作工应熟练掌握自动化控制仪表的操作适应方法 如 手动 自动切换 给定值的调整 复杂控制系统的投入和切除 自动控制阀的手轮后旁路操作方法 各种特性按钮或开关的功 能及其操作等 仪表内部的调整及现场一次仪表 操作工不能乱动 以免 影响正常运行 如控制器的比例 积分 微分参数调整及正 反 作用开关 运算器累积器的系数调整元件或开关 连锁投运及 切除开关 现场变送器的平衡阀 排污阀 根部阀 气源减压 过滤器 阀门定位器的旁路开关等 都不能随意乱动 各报警用的示号器是向操作工显示参数超限报警的 在工 艺参数不正常时 某些报警点不断反复报警 操作工千万不能 因厌烦警铃或警笛的声音 擅自把示号器屏盖取掉或抽出报警 元件 因为把示号器报警屏盖恢复时 若借装了位置 下一次 警报再出现时 所给的报警位号将是错误信息 从而导致误操 作引发事故 5 2 操作工与仪表维修工要密切配合 操作工与仪表维修工保持密切的联系和协作配合 保证仪 表能定期检查和维修 如发现仪表工作不正常应及时通知仪表 工处理 从仪表工对运行中的仪表进行任何检查 校验或检修 时 均应事先征得操作人员同意 双方共同商定应采取安全措 施 检修工作票是一项行之有效的方法 应坚持执行 5 3 仪表的正确选用 安装 维护和检修 正确选用 安装 维护和检修仪表 是仪表工作良好的基 本条件 由于大化肥厂许多介质更有易燃 易爆 易腐蚀的有 毒性等特点 在选用仪表和更换仪表时 应充分考虑仪表使用 场所的安全要求 在防爆区内 必须采用隔爆型或安全火花型 仪表 更换的备用仪表应有与原表同等的防爆能力 隔爆型仪 表在现场检修和检查之前 必须在断电后打开隔爆外壳 检修 后应先合盖后通电 安全火花型仪表的安装必须符合规定要求 与安全生产关系极为密切的报警和连锁系统 更应坚持定 期检查 各连锁点的整定值应严格按工艺指标校准 未经有关 部门批准 任何人不能擅自改变 检修后的校验记录不要妥善 保存备查 在运行中对任何一个连锁系统进行检查时 切记应 切除连锁 以免引起连锁误动作 控制阀的手轮或旁路阀的开关要灵活 保证当控制系统或 控制阀执行机构有故障时可用手轮或旁路来维持生产 5 4 中控室的安全文明生产 现代大化肥厂自控水平高的一个特点是集中控制 中央控 制室是控制和指挥生产的中心和枢纽 首先 中央控制室应具 备良好的工作环境 湿度和温度应控制在设计规定指标内 以 保证低廉表能正常工作 排除影响仪表安全运行的强烈振动源 和电磁干扰源 室内要保持清洁 整齐 干燥 过多的灰尘和 湿气对电子仪表 气动仪表或计算机等均有不良影响 严禁在 仪表盘后框架上或仪表外壳上存放任何物品 中央控制室应禁止无关人员入内并严禁无关人员进入仪表 盘后 盘前应有明显操作区标志 参观人员距仪表盘至少在 1m 距离 以免影响操作人员操作 5 5 工艺事故与仪表事故的判断 在大化肥生产中 事故的发生和发展往往非常讯速 操作 工有时尚未判断出事故发生的原