氯气调节阀故障引起的事故

王丽媛

(甘肃稀土新材料有限责任公司，甘肃 白银 730922)

【材料与设备】

氯气调节阀故障引起的事故

王丽媛

(甘肃稀土新材料有限责任公司，甘肃 白银 730922)

氯气；调节阀；氯化氢合成炉；氢气泵

描述了一起因氯气调节阀故障造成的氯化氢合成炉停车及氢气泵损坏事故,分析了事故原因，并提出了应对措施。

甘肃稀土新材料有限责任公司烧碱厂于2012年12月对盐酸合成系统进行了改造，将旧合成炉改造为2台生产能力为6万t/a的下点火式三合一盐酸合成炉。新系统的氯气调节阀选用DN80气动调节阀，定位器为带信号输出的AVP301-RSD3A型。

投入运行前期该阀门使用状况良好，但在2015年12月24日发现，氯气流量有轻微波动，检查后发现阀门给定值基本不变，但反馈值一直上下波动，流量波动跟阀门反馈波动趋势一致。继续观察发现：平时只是小范围波动，但天气较冷时流量波动更加明显；并且该阀门在手动控制模式时，开度反馈值也一直在波动。2016年2月20日12：03：51阀门突然失控，氯气流量大范围波动2次后氢氯比值小于1，延时3 s后连锁停车。

1 事故经过及事故原因

1.1 事故过程

12:03:48氯气调节阀开度反馈波动幅度开始逐步增大，12:03:51氯气调节阀给定开度78.098%，但反馈开度为16.752%，给定值与反馈值出现大幅波动，随后氯气流量从664.469 m3/h降低到最小值84.982 m3/h。在这一过程中，因进炉氯气流量降低，氢气流量很快从864.176 m3/h上升到最大值938.315 m3/h。随后氯气调节阀自动从16.752%逐步开大到77.118%，此时给定值为77.9%(两者误差在允许范围之内)；12:03:52氯气调节阀开度反馈值为16.264%，氢气流量910.769 m3/h，氯气流量376.801 m3/h ，火焰消失;12:03:59氯气调节阀开度反馈值为64.396%，氢气流量839.63 m3/h，氯气流量207.326 m3/h，火焰消失后第1次重新出现；12:04:15氢气流量控制回路从自动模式切换至手动模式，12:04:18氯气流量控制回路从自动模式切换至手动模式，一直到12:06:03，氯气和氢气流量都相对稳定。但在12:06:03—12:06:20，氯气调节阀又出现了同上次(12:03:51—12:03:59)一样趋势的波动。12:06:09,氯气流量调节阀反馈6.325%，氯气流量304.029 m3/h，火焰再次消失。12:06:15，氯气流量调节阀开度反馈值为5.177%，氯气流量13.675 m3/h，氢气流量909.89 m3/h，氢气与氯气流量比值超出预设范围，显示为0，持续至12:06:24，氯气调节反馈70.623%，氯气流量204.151 m3/h，氢气与氯气流量比值4.073。12:06:25,氯气调节阀开度反馈值为70.861%，氯气流量362.149 m3/h，火焰第2次重新出现。从12:06:22—12:06:27，由于氯气调节阀反馈显示阀门开启速度过快，进炉氯气流量增加迅速，因此氢气流量下降，12:06:27—12:06:29，氢气与氯气流量比值小于1，时间达到3 s，连锁灭炉，火焰再次消失；12:06:31，氯气调节阀给定为0，反馈值显示开度为76.703%,氯气流量673.993 m3/h;氢气调节阀给定为0，反馈值显示开度为63.25%，氢气流量909.89 m3/h;火焰第3次出现；12:06:33，氯气及氢气调节阀全部关闭到位。

灭炉后氢气缓冲罐压力急剧上升。由于操作人员对氢气回路在自动模式下氢气压力给定值设置错误，因此氢气排空阀开度过小，延迟了排放时间，再加上排空阻火器排空不畅，氢气压力达到满量程100 kPa,从离子膜DCS调取的氢气泵压力曲线显示最高压力达到166 kPa，因压力太高及持续时间过长，氢气泵变频器过流跳闸，12:37:01氢气泵停止工作。

1.2 事故分析

通过分析历史曲线和调取火焰监控后认定：氯气调节阀失控，氯氢流量波动，比值失调导致连锁停车。

阀门失控的原因从以下几个方面进行了排查。

(1)介质氯气中含有硫酸干燥系统带有的酸泥在阀体和波纹管处积累过多导致的阀门失控。将阀门从管道上拆下并解体后，没有发现积累的酸泥。

(2)对阀门的执行机构进行了检查。开关阀门动作灵活，排除了执行机构因变形、腐蚀等原因造成的阀门失控。

(3)进行了气源含水量检查，将仪表管路从气源球阀后拆开，打开球阀，发现气源没有明显含水，此次事故非气源含水过量造成的。

(4)排除了以上几项后，认为阀门定位器出现了故障，导致阀门失控。将该定位器返厂后，经检查是定位器的放大器出现了故障。

氢气泵变频器跳闸及设备损坏的原因为后系统排空阻火器堵塞，排空不畅；再加上DCS操作人员的失误，氢气自动排空阀没有及时打开，造成泵出口压力过高，密封损坏，变频器过载产生保护动作。

2 对策措施

(1)每6个月维修一次定位器，更换滤网，维修节气喷嘴，清洁挡板[1]。

(2)正常生产过程中将阀门开度给定值和反馈值放到同一趋势画面中，发现异常及时将回路切换到手动状态，并立即联系维修人员。

(3)开一备一的设备要制定相应的切换制度，并严格执行，以延长设备的使用寿命。

(4)气动阀应做好专项检查，可随季节变化或周期性检查，如仪表空气带水情况，阀门定位器防雨情况等[2]。

(5)在后系统的仪表空气储罐底部安装排水阀，定期排掉仪表空气冷凝下来的水分，防止因气源含水量过高引起阀门失控。

(6)制定《现场仪表维护保养规程》，明确仪表日常维护和专项维护，并提高维护人员的操作技能。

(7)氢气排空管道更换为不锈钢管，杜绝腐蚀杂质堵塞阻火器。

(8)加强岗位人员应急能力培训。这次氢气泵跳闸的重要原因是操作人员的应急能力欠佳。

3 实施相应对策后的效果

(1)此次事故引起了仪表维护人员的足够重视，对全厂自控阀的定位器进行了全部清理。运行1年来，阀门使用状况良好，生产平稳。

(2)仪表空气罐底部安装排水阀，并要求在春夏季每班排水2次，秋冬季每班排水4次；对气源输送管线进行了重新保温，杜绝了可能因气体中含水量高导致的结冻引起阀门失控，保证了冬季生产平稳。

(3)氢气排空管更换为不锈钢材质后，在每次的例行检查中未发现杂质堵塞阻火器的情况。

4 结语

随着工业自动化的普及，现场仪表的使用越来越多，只有做好仪表特别是关键仪表的日常精心维护，保证其正常工作性能，才能保证整个生产装置长周期安全平稳运行。

[1] 许宏阳.气动调节阀故障分析[J].炼油化工自动化,1997(1):78-79.

[2] 杜聚武.调节阀的故障分析与处理[J].阀门,2005(4):36-38.

[编辑：董红果]

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.

王丽媛(1985—)，女，助理工程师，现于甘肃稀土新材料有限责任公司烧碱厂从事DCS管理及现场仪表维护工作。

2016-10-09

TQ114.15

B

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