王俊強

（中海石油化學股份有限公司，海南東方 572600）

1 事故過程簡介

事故前，事故發(fā)電機組自動位備用，事故電源由市電供電。事故后，合成氨裝置事故發(fā)電機切換盤在市電正常的情況下切換為發(fā)電機供電，導致事故電源短暫失電 （約11s），由事故電源供電的壓縮機組油泵 （P131B／P132B，電動泵）也隨之短暫失電，壓縮機油壓低聯(lián)鎖動作，造成合成氨裝置、尿素裝置跳車；與此同時，在P131B和P132B停運的情況下，尿素高壓系統(tǒng)電機MP101B沒有聯(lián)鎖停機，之后由操作人員手動按下停機按鈕停機，造成MP101B齒輪箱部分損壞，直接經(jīng)濟損失上百萬元。

2 事故技術分析

事故發(fā)電機切換盤的市電和發(fā)電機電源切換采用接觸器控制，本次事故中，市電主接觸器線圈燒毀，引起事故電源由失電切換為發(fā)電機電源時事故段各回路短暫失電。由于直流系統(tǒng)電池損壞，導致高壓電機綜合保護器 （以下簡稱綜保）直流電源失電，綜保失電導致本應工藝聯(lián)鎖停車的尿素高壓系統(tǒng)電機MP101B未停車，最終操作人員手動按下停機按鈕停機時MP101B齒輪箱部分損壞；而在此過程中，同樣綜保失電的合成氨高壓系統(tǒng)電機03K001沒有跳車，而合成氨高壓系統(tǒng)電機05P006A卻跳車了。以下對本起事故中出現(xiàn)的事故電源及直流系統(tǒng)失電過程、直流系統(tǒng)失電、尿素裝置高壓系統(tǒng)電機MP101B未停車、合成氨裝置高壓系統(tǒng)部分電機跳車、低壓MCC柜電機跳車等幾個問題逐一進行原因分析。

2.1 事故電源及直流系統(tǒng)失電過程

事故電源及直流系統(tǒng)失電過程示意如圖1。圖1中的A點代表事故段失電時刻，假定為0s；B點代表直流屏電池組開路時刻，事故電源停電后，直流系統(tǒng)電壓降為0V，時刻約為2s，即2s后由于電池損壞直流系統(tǒng)停止供電，綜保電源同時失電；事故電源在接觸器損壞后，停止供電，11s后，事故發(fā)電機帶上負載 （C點，時刻約為11s），發(fā)電機啟動完成，事故段恢復供電；事故電源恢復后，直流屏重啟，30s后恢復正常供電 （D點，時刻約為41s），輸出電壓恢復為220V；綜保在直流電源恢復供電后重啟，13s后恢復運行，自檢正常 （E點，時刻約為54s）。

圖1 事故電源及直流系統(tǒng)失電過程示意

2.2 直流系統(tǒng)失電的分析

直流屏交流電源取自事故電源，事故電源失電后，正常時應自動切換為蓄電池供電，直流系統(tǒng)保持正常供電，但在本次事故中，蓄電池帶上負荷2s后，第16節(jié)電池故障開路，造成直流系統(tǒng)失電；事故電源恢復供電且直流屏啟動完畢后，直流系統(tǒng)才恢復正常。

圖2為2016—2017年1#～18#蓄電池內阻趨勢圖?？梢钥闯?，2017年10月開始，16#蓄電池 （圖2中虛線）內阻開始明顯上升，據(jù)蓄電池內阻、電壓檢測的經(jīng)驗，短期的內阻、電壓升高并不能判定蓄電池有問題，但需密切關注，而現(xiàn)有技術條件下對蓄電池在線檢測并不能完全確保蓄電池的完好性。

圖2 2016—2017年1#～18#蓄電池內阻趨勢圖

下一步擬制定以下計劃以提高蓄電池的可靠性：①提高直流屏切換試驗頻率，即只要裝置停車就做1次直流屏切換試驗，以驗證蓄電池的完好性；② 蓄電池接近設計壽命，或其內阻、電壓有明顯上升趨勢時，更換蓄電池。

2.3 尿素高壓系統(tǒng)電機MP101B未停車的分析

事故電源失電后，DCS發(fā)出脈沖5s的MP101B聯(lián)鎖停車信號，該信號直接到尿素高壓系統(tǒng)MP101B的分閘線圈，但由于此時直流系統(tǒng)失電，且失電時間持續(xù)41s，導致MP101B無法分閘停機，最終導致MP101B齒輪箱部分損壞。

為了避免極端情況下的電源故障隱患，確保DCS能夠正常聯(lián)鎖停機，將MP101B的DCS聯(lián)鎖停車信號脈沖修改為75s。

2.4 合成氨高壓系統(tǒng)部分電機跳車的分析

2.4.1 合成氨高壓系統(tǒng)部分電機跳車原因分析

同樣的直流系統(tǒng)供電短暫中斷，同樣的控制原理，同樣的沒有工藝停車信號，合成氨高壓系統(tǒng)電機05P006A跳車了，而高壓電機03K001卻沒有跳車。經(jīng)分析，合成氨高壓系統(tǒng)電機電儀交接柜DCS自動停車控制回路的設計存在問題。

圖3為化肥一期合成氨高壓系統(tǒng)電機電儀交接柜DCS自動停車控制回路簡圖。正常運行時，儀表24VDCS系統(tǒng)信號為1，電機停止運行時該信號為0，這種狀態(tài)認為DCS接點為常閉。Y1為高壓電機分閘線圈，DCS信號通過中間繼電器K1、K2控制分閘線圈進行分閘，電機正常運行時，K1、K2帶電，DCS發(fā)信號停車時，K1、K2失電，Y1帶電，電機斷路器分閘。

圖3 化肥一期合成氨高壓系統(tǒng)電機電儀交接柜DCS自動停車控制回路簡圖

對高壓備用柜按照圖4接線，模擬直流控制系統(tǒng)從有電到失電再到有電的過程，在失電到有電瞬間，用示波器檢測，K2常閉點從閉合到分開時間近20ms，即Y1帶電近20ms，造成斷路器可能分閘。

對2臺備用柜進行斷路器分閘模擬試驗，結果顯示：0616備用柜，試驗次數(shù)5次，斷路器分閘次數(shù)5次；0617備用柜，試驗次數(shù)8次，斷路器分閘次數(shù)6次。這表明斷路器是否分閘存在一定的幾率。

由此得出合成氨高壓系統(tǒng)電機電儀交接柜DCS自動停車控制回路的設計存在以下問題：一是正常運行時220V繼電器K2長期帶電；二是跳閘回路接繼電器常閉點，高壓電機運行中當直流系統(tǒng)失電再來電時，可能造成高壓電機跳車。

2.4.2 高壓系統(tǒng)電機電儀交接柜DCS自動停車控制回路的進一步分析

圖4、圖5分別為我公司化肥二期和甲醇一期裝置、化肥一期尿素和甲醇二期裝置的高壓電機電儀交接柜DCS自動停車控制回路簡圖。幾套裝置的高壓電機電儀交接柜DCS自動停車控制回路存在2個問題：一是儀表DCS24V電源系統(tǒng)失電時高壓電機是否需要停車；二是高壓電機DCS自動停車信號是否應進綜保。

圖4 化肥二期和甲醇一期裝置高壓電機電儀交接柜DCS自動停車控制回路

圖5 化肥一期尿素、甲醇二期裝置高壓電機電儀交接柜DCS自動停車控制回路

關于DCS24V電源系統(tǒng)失電時高壓電機是否停車的問題，其取決于儀表DCS接點為常開還是常閉。當儀表DCS接點為常閉時，DCS失電，該DCS接點信號由1變0，電機停運，裝置停車；當儀表DCS接點為常開時，DCS失電，該DCS接點信號保持為0，電機正常運行，裝置不停車。從儀表角度看，當DCS系統(tǒng)失電時，無法對工藝系統(tǒng)進行監(jiān)控，為了安全起見，必須立即停車，所以儀表DCS接點應設計為常閉，當DCS24V電源系統(tǒng)失電時，高壓電機立即停車。而我公司的現(xiàn)狀是，各裝置 DCS電源失電是否停車設置不一，據(jù)圖3～圖5對各裝置DCS電源失電高壓電機停車與否的設置進行匯總，結果見表1。

關于高壓電機DCS自動停車信號是否進綜保的問題，其優(yōu)缺點分析如下。

DCS停車信號進綜保的優(yōu)點：電氣可記錄DCS停車信號；有防抖作用，并可調；對儀表繼電器觸點容量要求低。其缺點是：綜保故障時，DCS無法停車。

DCS停車信號不進綜保的優(yōu)點：綜保故障時，不影響DCS停車。其缺點是：DCS停車時，電氣無記錄；跳閘時間與繼電器特性有關，不可調；儀表繼電器觸點容量要求在6A以上。

綜上，在綜保及直流電源可靠性有保障的情況下，建議DCS停車信號進綜保。

表1 各裝置DCS電源失電高壓電機停車與否的設置

2.4.3 化肥一期合成氨高壓系統(tǒng)電機電儀交接柜DCS自動停車控制回路的修改

針對化肥一期合成氨高壓系統(tǒng)電機電儀交接柜DCS自動停車控制回路設計存在的問題，對DCS自動停車控制回路進行如下修改：將繼電器K1輔助接點由常開修改為常閉，將繼電器K2輔助接點由常閉修改為常開。

2.5 低壓MCC柜電機跳車的分析

本次跳車事故中，所有低壓MCC柜電機回路全部跳車，且所有自啟動設備均未完成自啟動。所有低壓MCC柜電機采用施耐德TeSysT LTM馬保控制器，電機接觸器回路串聯(lián)該控制器的一個接點，當馬保控制器發(fā)出故障信號時，接觸器斷開。與施耐德方面溝通，該馬?？刂破鞅旧砉收吓c繼電保護動作出口為同一接點，該接點為常開點。當馬保帶電自檢正常時，該接點從斷開到閉合；當馬保失電或者繼電保護動作時，該接點從閉合到斷開，發(fā)出故障信號，接觸器斷開。該設計與其他低壓馬?？刂破鞑煌淠康氖邱R?？刂破骺杀O(jiān)控跳閘接點的完好性。

3 結束語

本次停車事故，表面上看似為接觸器線圈損壞所致，但實際上其背后有各種隱患，包括直流屏電池隱患、DCS聯(lián)鎖停車信號脈沖時間短、電儀交接柜隱患、低壓電動機自啟動隱患等。每起事故背后都可能有深層次的原因，只有將事故分析透，找出事故的癥結所在，有效消除隱患，才能避免類似事故的再次發(fā)生。