电解槽跳闸案例分析

2020-05-15王小敏

氯碱工业 2020年2期

王小敏

(中国平煤神马集团开封东大化工有限公司，河南开封 475003)

在离子膜法电解制取烧碱生产工艺中，电解槽和离子膜是关键设备，为了确保电解槽和离子膜安全运行，DCS控制系统做了电解工序与整流、氯氢处理等工序多个联锁程序[1]。电解和氯氢系统联锁有：阳极循环槽液位高高报警和联锁、阴极循环槽液位高高报警和联锁、氯气总管高高报警和联锁、氢气总管高高报警和联锁、氯氢压差高高报警和联锁、氯氢压差低低报警和联锁、仪表压力低联锁、氯压机全停联锁、氢压机全停联锁、紧急停车联锁等。单台电解槽联锁有：进槽盐水流量低低报警和联锁、进槽烧碱流量低低报警和联锁、电压差高高报警和联锁、电压差低低报警和联锁。当运行中达到设定的联锁条件时，相应整流器或全部整流器、氯气透平机和氢压机联锁跳闸。

中国平煤神马集团开封东大化工有限公司(以下简称“开封东大”)现有18万t/a烧碱，其中新电解10万t/a，老电解5万t/a。新电解6台电解槽中的D，E，F自2007年7月开车，A，B，C 3台槽于2008年3月开车，期间分别对A，B，C，F 4台槽进行了膜极距改造。老电解A，B槽因设备老化多次泄漏着火已经于2014年7月停产。C，D槽是2009年扩建的自然循环高电流密度电解槽。2013年C槽改造为膜极距槽。E，F槽是2011年7月扩建的膜极距槽。新电解和老电解共用同一个氯气处理系统，3台氯气透平机同时运行。配套2个氢气处理系统，分别处理新老电解生产的氢气，各有3台氢压机。由于开封东大经过了多次扩建和改造，联锁系统复杂，近来出现多次因晃电、自动阀故障、氯气透平机故障、电控柜电源故障等联锁跳闸事故，造成了重大经济损失，具体情况见下边案例。

1 案例一：晃电造成电解槽跳闸,离子膜严重受损

2019年4月17日13：13：03，因晃电，5万t/a氢压机YL-C0441A跳闸，老电解C，D和E，F槽跳闸，C，D槽跳闸后因出现大正压差，造成D槽多片单元槽极网变形，多张离子膜泄漏严重。

1.1 事故经过

4月17日中午13：13：03，5万t/a氢压机YL-C0441A跳闸；13：13：05，老电解E，F槽跳闸；13：14：01，老电解C，D槽跳闸。C，D槽跳闸后氢气总管压力PICA-C226瞬间由25 kPa升高至78 kPa，压差由4 kPa升高到57 kPa。停车后试漏检查，发现C槽有7张膜泄漏，D槽充氮保不住压力，解体后发现多片单元槽阴极网凹陷变形，多张膜泄漏，已经无法继续生产运行。

1.2 事故原因分析

1.2.1 直接原因

外网供电线路突发故障，是造成此次氢压机和电解槽跳闸的直接原因。

1.2.2 间接原因

跳闸后设定有充氮阀KS-279自动打开气总管充氮，C，D槽氢气总管自动阀PV-226-2显示自动全开，实际上因阀座动作失灵而未能打开，是造成大正压的间接原因。

1.3 事故防范措施

(1)关键设备氢压机安装防晃电电源，当供电线路晃电时可以确保设备稳定运行。

(2)关键自动阀要加强日常维护保养，保证正常运行。

(3)平时可以有计划地通过修改压力设定值，检验自动阀动作的灵活性和灵敏度，保证开关到位[1]。

(4)加强员工培训和责任心教育，增强应急处置能力。

2 案例二：主控误操作电解槽跳闸事故

2019年4月18日18：39:33，老电解E，F槽跳闸，提示氯氢压差-1.08 kPa，低于低低限联锁停车。

2.1 事故经过

4月18日18:30，主控人员接到调度准备开老电解C槽通知后，发现氢气总管压力高，开始调节氯气氢气总管自动阀，期间打开了E，F槽系统的画面；18:39:24，解除了PICA-226串级联锁；18:39:28，将226开度调整为100；18:39:33，压差-1.08 kPa；18:39:34，整流器YL101E和YL101F跳闸，E，F槽联锁停车。DCS具体参数见表1。

表1 E，F槽跳闸前后部分数据

2.2 跳闸原因分析

主控员工误将E，F槽氢气自动阀全开，E，F槽因PD-200压差-1.08 kPa，达到氯氢压差小于-1 kPa的低低限值联锁条件，联锁跳闸。

2.3 事故防范措施

(1)加强主控员工技能培训和责任心教育，认真操作。

(2)做好主控人员分工，对电解槽操作按系统划分责任范围，开停车一人负责一个系统，尽量不交叉操作。

(3)进行确认操作，先检查大的系统，确认无误再操作。

3 案例三：氯气透平机电动机坏，联锁跳闸事故

3.1 事故经过

2019年5月11日12:37:01，氯气透平机C机跳闸，操作工发现C机跳闸后，手动点停了A机；12:37:58:812，DCS出现氯压机A机停止信号LY-C0401和氯压机全停LYJQT信号；12:37:59:312，公用联锁信号AAAAAA，同时出现YSA-101A，B，C，D，E，F，整流器R-230A，B，C，D，E，F联锁停车，新、老电解电解槽全部联锁停车；12:38:09:812，出现氢压机A、B、C联锁停车YSA-C0441A1，B1，C1信号，同时出现整流器全停ZLQQT信号。

停车后检查发现氯气透平机C机电动机烧坏，拆除后送厂家维修。

异常现象：此次老电解3台槽全部联锁停车后，5万t/a A氢压机未联锁停车，操作工发现后手动点停。

老电解C槽出现压差-15 kPa,大负压差造成离子膜3张泄漏。

3.2 跳闸原因分析

氯气透平机C机电动机轴承抱死停机，是影响停车的直接原因。老电解停车后5万t/a氢压机联锁线路故障，没有联锁停车是造成电解槽大负压的主要原因。

3.3 事故防范措施

(1)氯气透平机是氯气处理工段的关键设备，要加强日常维护保养，检察电动机轴承温度、电流及声音有无异常，发现异常应及时联系调度降电流，退出系统。

(2)修复5万t/a氢压机联锁控制线路。联锁系统要在系统开车运行前进行测试检查，出现公用系统异常情况时能够联锁跳闸，确保电解槽和离子膜安全。

(3)完善关键设备跳闸应急处理措施。当2台氯气透平机运行时，若其中一台突然跳闸，应以最快速度降低电流运行负荷，避免紧急停车事故。

4 案例四：氢压机停机联锁跳闸

2019年5月12日13:21:19，停新电解氢压机。13:21:20 ，新、老电解9台电解槽全部联锁停车。

4.1 事故经过

2019年5月12日，氯氢站接调度停10万t/a系统氢压机通知；13:17:56，解除电解槽停氢压机停联锁PL-C0441，停新电解氢压机；13:21:19，停新电解氢压机；13:21:20，DCS出现公用联锁停车AAAAAA信号,新老电解槽全部联锁停车。

4.2 原因调查

造成9台槽全部跳闸的直接原因是主控未解除氢压机全停电解槽全停的联锁。

5月12日，10万t/a系统运行1台A氢压机，根据生产需要，调度通知氯氢站先停A氢压机，氯氢操作人员解除了电解槽停氢压机停联锁，但电解主控未解除氢压机全停电解槽全停的联锁,所以氢压机停车后，反馈给DCS氢压机全停信号，导致新电解槽全部联锁停车，电解槽全停联锁又导致全部氯压机联锁停车，氯压机全停最终又导致老电解停车。

4.3 事故防范措施

(1)加强调度人员、主控人员以及氯氢站操作工培训，尤其是重要联锁控制。

(2)开停车时要避开特殊时段，放在正常熟悉全面情况的领导和班组长在的情况下。

(3)要杜绝违章指挥，调度员要熟悉全面情况，具备掌控生产调度能力。

5 案例五：因电源故障氯气透平机跳闸事故

5.1 事故经过

2019年5月31日10:33:05:468，DCS出现氯气透平机A，B，C机LY-C0401A，B，C停止信号，同时出现LYJQT(氯压机全停)信号；10:33:05:968 出现公用联锁信号AAAAAA，同时出现整流器R-230A/B/C/D/E联锁停车信号，FYSA-101A，B，C，D，E，F，新、老电解电解槽全部联锁停车；10:33:08，出现氯压机B机供油总管压力低报警信号PI-4306B ；10:33:12:499，出现氯压机失油信号YX-C0401B；10:33:12:999，出现供油压力低报警信号PA-4304B；10:33:16:468，YSA-C0441A1，B1，C1，氢压机A，B，C联锁停车，同时出现整流器全停信号ZLQQT。氯气透平机跳闸前后部分数据见表2。

表2 5月31日3台透平机跳闸后部分数据表

5.2 原因调查

氯气透平机A，B，C 3台设备由1台UPS电源供电，系5月19日大修后新安装的防晃电设施。10:33:05:468，晃电时UPS电源超负荷，电控柜内软启继电器吸附失效是3台氯气透平机A，B，C机停止运行的直接原因。

透平机主电动机主电路由隔离开关、快速熔断器和PSTB软启动组成[2]。主电动机主控制电路为方便用户不同场合下启动和调试主电动机，主电动机开停车操作设计可分别选择在电控柜、现场操作箱、备用三处。启动地点三选一选择开关SA2设计在电控柜面板上，停车任一址都能停。KA14，KA15，KA16分别为软启动器启动、全电压、故障信号继电器，信号能传DCS。主电动机联锁停车有主机失油联锁KA6→KT6;主机过载、软启动故障联锁KA16；电解工艺联锁KA10。本次3台透平机同时跳闸信号在主机失油和电解槽联锁停车前，可排除第一和第三条，因此主机过载、软启动故障是造成3台透平机停车跳闸的直接原因。