制氫裝置汽包液位誤指示聯(lián)鎖

制氫裝置汽包液位誤指示聯(lián)鎖

(一)基本情況

1.裝置及單元簡介

某煉油廠制氫裝置于1992年建成投產，裝置原加工能力為8000Nm3h。2003年裝置擴能改造，改造后的加工能力達9200Nm3h。余熱鍋爐汽包Z-101生產2.2MPa蒸汽，2003年進行了同步改造。

2.回路及儀表簡介

汽包儀表設置LIC252(原設計位號為LIC101)用于鍋爐上水液位控制[由BPCS(基本過程控制系統(tǒng))實現(xiàn)控制]，設置LSLL253用于液位低低聯(lián)鎖，切斷進料[由SIS(安全儀表控制系統(tǒng))實現(xiàn)控制]。兩回路采用“雙室平衡容+差壓變送器”實現(xiàn)液位遠傳測量，現(xiàn)場同時設置了兩臺玻璃板，用于現(xiàn)場液位顯示。兩回路液位變送器采用橫河川儀的EJA差壓變送器，于2003年安裝投用

（二）故障描述及處理過程

1.故障前工藝情況

2月初氣溫轉暖，工藝車間按廠部節(jié)能要求于2018年2月26日停用了制氫裝置伴熱。故障發(fā)生前，生產裝置運行正常，工藝參數(shù)沒有異常及波動，儀表維護人員最后一次巡檢，儀表指示正常。

2.故障現(xiàn)象及描述

2018年03月08日05時10分，制氫裝置汽包液位低低聯(lián)鎖(LSLL253)用變送器LT253在SIS指示值開始下降。在05時21分，液位緩慢降到35.47%，隨后指示值突然達到**值。在06時27分，變送器指示值又突變到0%，過程觸發(fā)裝置液位低低聯(lián)鎖停車。工藝操作工現(xiàn)場巡檢并結合DCS確認，這是由液位指示失效造成的，向廠部匯報后經允許臨時摘除聯(lián)鎖，投料開工，儀表工現(xiàn)場判斷儀表引壓管線凍凝，直到09時48分伴熱投用后，LSLL253示值恢復正常，聯(lián)鎖正常投用。LSLL253示值趨勢見圖1-42。

2018年3月8日06時40分，DCS操作站LIC101指示值下降，操作人員發(fā)現(xiàn)故障后聯(lián)系儀表值班人員處理，處理完成后，運行1h左右指示又開始不準，儀表工聯(lián)系工藝外操投用伴熱，直至儀表伴熱恢復后指示正常。LIC101示值趨勢見圖1-43。

3.故障影響范圍

由于LSLL253液位低低聯(lián)鎖觸發(fā)裝置K3101A/B停機，制氫裝置中斷進料15min。

4.儀表及系統(tǒng)處理過程

儀表人員檢查發(fā)現(xiàn)LSLL253和LIC101這兩臺儀表的引壓管線伴熱與工藝的汽包排污管線伴熱串聯(lián)后，將裝置停運。檢查2003年的設計圖紙，蒸汽伴熱采用的是就近接取，其中 LT253的儀表伴熱與工藝的汽包排污管線伴熱串聯(lián)使用，LT101儀表伴熱與汽包2臺玻璃板液位計伴熱串聯(lián)使用。2月初氣溫轉暖，工藝車間按廠部節(jié)能要求于2月26日停用了制氫伴熱。發(fā)生故障前，儀表維護人員最后一次巡檢時儀表指示正常。從兩回路的異常指示和現(xiàn)場檢查情況，初步推斷由于天氣原因引壓管線凍凝，LSLL253液位指示異常，導致聯(lián)鎖停車切斷裝置進料。

LSLL253聯(lián)鎖切斷進料事故發(fā)生后，儀表人員結合SIS的SOE和DCS歷史趨記錄，檢查現(xiàn)場和遠傳儀表指示，確定是因儀表引壓管線凍凝致液位誤指示并觸發(fā)聯(lián)鎖動作，立即與工藝車間外操聯(lián)系恢復伴熱系統(tǒng)，再利用消防蒸汽對伴熱管線吹掃維護。在09時30分，冷凝的伴熱管線恢復正常;09時48分，裝置伴熱投用后LSLL253指示恢復正常，摘除的聯(lián)鎖恢復。

5.故障性質

這是一起因儀表導壓管失效造成的聯(lián)鎖故障，屬儀表引壓管路不暢故障。

(三)故障原因分析

1.故障前儀表可靠性評價

儀表引壓管線與工藝管線、儀表現(xiàn)場玻璃板、工藝排凝放空等共用伴熱，對聯(lián)鎖回路未做識別標記，工藝停用伴熱時沒有考慮儀表聯(lián)鎖回路，沒有對伴熱進行分級管理和差異性管控，儀表伴熱設計未獨立設置，施工單位未落實聯(lián)鎖回路技術要求，業(yè)主也沒有對聯(lián)鎖回路的伴熱安裝進行針對性的技術交底和驗收。伴熱作為工藝管理的一部分，對涉及聯(lián)鎖回路的伴熱，應實行分級管理和差異性管理，并延后停用聯(lián)鎖回路伴熱。由于聯(lián)鎖回路作為一般工藝伴熱管理，降低了聯(lián)鎖回路的可靠性。操作工發(fā)現(xiàn)異常但未及時識別出聯(lián)鎖風險，并未及時應急摘除，造成聯(lián)鎖切斷進料。

2.故障失效分析

制氫轉化爐汽包液位有兩個儀表測點:LSLL253制氫轉化爐汽包液位低低聯(lián)鎖進SIS切斷進料,LIC101制氫轉化爐汽包液位在DCS控制上水閥。兩個液位儀表都采用差壓變送器測量平衡容器差壓的工作原理測量汽包液位。這兩臺儀表的安裝位置均在汽包北面，參與聯(lián)鎖的LSLL253從汽包的平衡容器引出約3m長的引壓管向下連接到差壓變送器。執(zhí)行液位控制的LIC101變送器安裝在汽包北側玻璃板液位計下部西北側一框架立柱南側?，F(xiàn)場沒有儀表獨立伴熱管線，就近從工藝伴熱管線取熱，3月天氣轉暖后工藝停用伴熱，氣溫突然降低導致液位聯(lián)鎖儀表引壓管凍凝，液位指示到達聯(lián)鎖值，觸發(fā)裝置聯(lián)鎖切斷進料。

(1)直接原因:3月天氣轉暖后伴熱停用，3月8日氣溫驟降致使液位引壓管線凍凝，導致液位誤指示是本次故障的直接原因。

(2)間接原因:儀表伴熱系統(tǒng)不獨立，設計儀表伴熱系統(tǒng)時沒有明確要求獨立敷設儀表伴熱，只是說明就近取熱。儀表與工藝系統(tǒng)共用工藝伴熱，隨工藝伴熱停用儀表伴熱也停用，是本次故障的間接原因。

(3)重要原因:在出現(xiàn)儀表指示100%，一直持續(xù)70min后儀表突然指示為零的**時間，在這期間，操作工沒有及時與儀表維護人員聯(lián)系處理，也未應急處置臨時摘除聯(lián)鎖，喪失了寶貴的應急處置窗口時間，導致聯(lián)鎖故障的發(fā)生。工藝人員對裝置聯(lián)鎖的應急預案不熟悉，風險識別和應急處置判斷不及時，在已知控制回路出現(xiàn)凍凝異常后，未及時識別出儀表誤指示，并采取應急解除聯(lián)鎖措施，是本次故障的重要原因。

(4)管理原因:檢查工藝操作規(guī)程發(fā)現(xiàn)，天氣大幅降溫時儀表控制系統(tǒng)應急預案中沒有包含現(xiàn)場設備儀表出現(xiàn)故障時與工藝人員溝通臨時摘除聯(lián)鎖的步驟，工藝人員對儀表故障的原因和處理過程不熟悉，業(yè)務素質不高是本次故障的管理原因。施工設計圖紙不明確，審核不仔細，施工單位施工不認真，組態(tài)位號和圖紙不一致，用戶對改造升級項目驗收檢查不仔細、不認真，也是本次故障發(fā)生的管理原因。

(四)防范措施及建議

1.經驗總結

儀表伴熱系統(tǒng)獨立設置，根據(jù)天氣預報情況開大或關小伴熱，每天及時檢查重要儀表，特別是聯(lián)鎖回路測量管路的伴熱，提前對可能出現(xiàn)的情況進行處理。

重要儀表專人管理，加強巡檢，完善聯(lián)鎖回路應急預案，加大對聯(lián)鎖控制系統(tǒng)應急預案的培訓力度，并組織聯(lián)鎖系統(tǒng)突發(fā)情況的應急演練，提高工藝操作人員和儀表維護人員處理突發(fā)事件的能力。

2.防范措施

設置聯(lián)鎖回路的獨立伴熱，進行分級管控和差異化停用伴熱，對于涉及聯(lián)鎖回路傳感器的引壓管伴熱，一般要延后停用，原則上比普通伴熱停用時間推遲15~30天，躲過天氣波動期，一般在天氣最低氣溫連續(xù)穩(wěn)定在10℃以上時再停用該伴熱，確保聯(lián)鎖回路的可靠性，做到節(jié)能與穩(wěn)定運行兼顧。

完善工藝操作規(guī)程和聯(lián)鎖回路應急處置預案，并組織職工培訓學習，以提高職工對不同工況和狀況的分析及應急處理能力。

3.改進建議

修改單點聯(lián)鎖條件，提高聯(lián)鎖系統(tǒng)的可用性及可靠性，積極配合工藝及技術科完善聯(lián)鎖方案，盡可能實現(xiàn)三取二的聯(lián)鎖方式，兼顧安全性和可用性。改造完善聯(lián)鎖回路測量管路的保溫，將目前迎風口處的取壓點和引壓管線(北側)移至汽包的背風側(南側)，或對聯(lián)鎖儀表伴熱增加電伴熱系統(tǒng)，減小聯(lián)鎖測量回路凍凝的概率，提高聯(lián)鎖測量回路的可靠性，確保儀表功能安全的完整性。

注：本文摘自儀表圈編輯的《儀表問答》，感謝儀表圈的團隊！