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孔板流量計參與煤氣混合站竄氣事故調查前后的思考

作者: 來源: 發布時間:2018-01-04 10:00:38

 【摘 要】介紹了某鋼廠煤氣混合站竄氣事故的過程、現象,驗證了孔板流量計理論計算流量等檢測數據的變化值與實踐吻合,提出了相應整改措施。

 
前言
        2017 年 6 月,某鋼廠熱軋煤氣混合站檢修結束、投運時,未嚴格執行標準化作業,能控員與動力巡檢未相互聯系操作內容,未確認操作設備狀態,致使高爐煤氣通過混合站竄入焦爐煤氣總管,介質密度瞬間大幅上升導致管網下游制氫站焦爐煤氣加壓機電機過流保護跳車。
熱軋煤氣混合站工藝示意圖
1 事故經過
1.1 事故前狀態
        熱軋混合站檢修結束,管路采用焦爐煤氣置換氮氣合格,焦爐煤氣小管密閉蝶閥、調節閥、NK 閥處于打開狀態,焦爐煤氣大管、高爐煤氣大小管密閉蝶閥處于關閉狀態,調節閥、NK 閥處于打開狀態。高爐煤氣主管壓力 9.8 kPa、焦爐煤氣主管壓力 7.8kPa。
 
1.2 事故過程描述
13:10 熱軋煤氣混合站管道置換化驗合格,作業負責人通知能控員混合站進行閥門狀態轉換,遠程關閉焦爐煤氣大管、高爐煤氣大小管 NK 閥,要求動力巡檢與能控員確認后現場打        開焦爐煤氣大管及高爐煤氣大小管密閉蝶閥。
        13:24 動力巡檢電話與能控員確認后,現場打開焦爐煤氣大管及高爐煤氣大小管密閉蝶閥。
        13:28 能控員監控中發現熱軋混合站混合后壓力值偏高,隨即確認閥門狀態,遠程關閉焦煤大管、高煤大小管 NK 閥。
        13:28 EM S 發出“制氫站焦爐煤氣加壓機開關重故障”報警信號,制氫站焦爐煤氣加壓機跳車,冷軋混合煤氣停用。
 
2 原因與現象分析
2.1 原因分析
        熱軋煤氣混合站送氣熱備用時,操作人員未嚴格執行操作票,動力巡檢現場操作閥門與能控臺遠程操作閥門次序錯誤,致使高爐煤氣通過混合站竄入焦爐煤氣管道。
        (1)在混合站送氣熱備用時,作業負責人向能控員下令遠程關閉相關 NK 閥,能控員未執行。
        (2) 當動力巡檢向能控員申請密閉蝶閥操作許可時,能控員仍未意識高爐煤氣 NK 閥未關閉,也未確認 NK 閥狀態即許可動力巡檢現場操作。同時,動力巡檢亦未按操作票要求確認 NK 閥狀態,盲目操作密閉蝶閥。
        (3) 作業負責人未對關鍵步驟的執行情況進行督促確認,未能有效制止誤操作。
 
2.2 竄氣現象分析
        (1)通過圖 2 分析竄氣現象持續近 4 m in,流量達到了 42 m3 /h,由于高爐煤氣總管壓力高于焦爐煤氣總管壓力,混合站高、焦煤氣大小管管路上的閥門均處于全開狀態,因壓差作用發生了竄氣的情況。
熱軋煤氣混合站高煤大小管流量趨勢圖
        (2)觀察圖 3,在混合站閥門狀態轉換期間,混合后壓力升至 8.9 kPa(介于高爐、焦爐煤氣總管壓力之間),但此時混合站管路應處于單焦保壓狀態,其顯示壓力遠高于焦爐煤氣壓力,且還觸發 7.2 kPa混合后壓力高高報警。由于能控員未能較前時間關注到混合后壓力高高報警提醒,以至于 NK 閥延誤關閉將近 4 m in。
        (3)竄氣現象發生時,熱軋煤氣混合站附近的另一混合煤氣用戶曾反應其混合煤氣熱值偏低,僅有5443 kJ/m3 ,達不到 8792 kJ/m 3 的要求,經圖 3 熱值趨勢與壓力趨勢比對,證實其熱值波動確于熱軋混合站操作相關。
熱軋煤氣混合站混合后壓力趨勢圖
2.3 焦爐煤氣加壓機跳車分析
        (1)考慮煤氣流向,焦爐煤氣制氫站位于熱軋煤氣混合站下游。竄氣現象發生后,氫站焦爐煤氣流量(孔板計量)由 22000 m3 /h 陡增到 38000 m 3 /h。查閱資料,差壓式流量計是以伯努利方程和流體連續性方程為依據,根據節流原理,當流體流過節流件時(如標準孔板、標準噴嘴、長徑噴嘴等),在節流件前后產生壓差,此壓差值與該流量的平方成比。在差壓式流量計中,標準孔板節流裝置因結構簡單、制造成本低、研究zui充分、已標準化而得到zui廣泛的使用??装辶髁坑嬃髁坑嬎愎綖椋?/div>
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        式中,q f —— — 工況下的體積流量,m3 /s;
        c—— — 流出系數,無量鋼;
        β=d/D,d 為孔板內徑,m m ,D 為上游管道內徑,m m ;ε—— — 可膨脹系數;
        △P—— — 孔板前后差壓值,Pa;
        ρ L —— — 工況下流體的密度,kg/m3 。
        考慮氣體密度對計量的影響,流量 =k/ ρ姨。竄氣時,22000 m3 /h 焦爐煤氣流量變成 22000 m 3 /h 高爐煤氣流量,即真實的高煤流量為 22=k/ 1.3姨;理論顯示流量為 k/ 0.5姨,經計算為 38000 m3 /h,與孔板實際顯示值一致。
        (2) 制氫站焦爐煤氣加壓機電機電流由 30 A升高至 58 A(跳車值為 51 A)。加壓機輸送介質密度改變后,軸功率計算公式為 N 2 =N 1 ρ 2/ρ1 ,即軸功率與介質密度成正比;電機功率= 3姨×電流×電壓×功率因數。竄氣時,加壓機電機軸功率增加 1.3/0.5=2.6 倍,電流超過跳車值,電機保護停車。
 
3 應對措施
3.1 提高標準化執行意識
        需做好標準化作業的宣傳引導及培訓教育,單位內部加強自查、考核力度,提升員工標準化執行意識,將此次事故作為典型案例,廣泛學習、討論,使所有作業區都能夠吸取此次事故的經驗教訓。
 
3.2 加強作業活動過程管控
        (1)在計劃檢修過程中運方工程師做好運方單、停送氣方案的提前下發,以便作業區學習并點位確認、檢修過程審核,以便提前做好方案風險預測、防控,確保作業安全。
        (2)能控臺、動力巡檢根據檢修計劃提前擬定操作票,并按票執行。
        (3) 介質停送方案、檢修方案在事前需做好溝通,各方需掌握檢修作業內容及許可要求。
        (4)加強檢修過程監控,負責人、運方對關鍵步驟需確認,做好管理與操作之間的互補。在檢修過程中發現異常時,需立即停止檢修作業,在原因未查明前不得繼續。運方需做好檢修過程的跟蹤,在發生異常情況時,需查明原因并對方案及時調整。巡檢需加強停送氣過程中運行設備狀態確認,發現異常需及時通知負責人。能控員需加強關鍵節點的跟蹤、掌
控,對于需要調度配合的內容要積極配合。
        (5)在制作停送氣方案步序圖時,對關鍵步驟、操作進行識別,標注相關注意事項,在擬定綜合操作票時,要求擬票人、執行人參照實施。
        (6)關鍵作業活動過程,要求作業長全程跟蹤把控,作業不完成不離開。
 
3.3 強調標準化執行過程
        強調標準化執行,特別是在動力系統,綜合操作要有操作票,單項操作要有記錄,操作票執行要嚴格執行復誦制,涉及到能控臺和巡檢的聯合操作時,能控臺首先擬票,巡檢根據能控臺擬票內容結合現場操作步驟完善自己的操作票,操作過程中與能控臺執行操作復誦制,逐項復誦逐項操作逐項確認。
 
3.4 現有執行標準優化
        針對能控臺、巡檢典型操作的手順,組織重新編寫、優化,以符合實際情況,有利于操作復誦制的實施。
3.5 做好員工技能培訓教育
        結合工會勞動競賽,搭設在線崗位練兵平臺,安排作業長、技術員編制題庫,以生產現場實際情況、運行特點、標準化、現場管理、安全環保管理等為主,鼓勵多設置圖片題、排查故障題。
3.6 加強隱患排查治理
        通過加強隱患排查治理和重點隱患整治推進,及時發現、分析、應對系統存在的問題,做好技術方案、人員、備件材料等儲備工作,擇機進行處理。
 
4 結束語
        (1) 煤氣混合站竄氣事故發生后,系統諸多流量、壓力、熱值、電流等檢測數據相應變化,通過計算分析,理論變化值與實踐變化量高度吻合。
(2)操作票制度是杜絕誤操作事故的法寶。知易行難,再難也要執行。落實以“二票三制”為核心的標準化作業是確保系統安全穩定經濟運行的重要手段。
下一篇:孔板流量計測量苯胺流量管路堵塞的原因及維修辦法

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