广东海川机器人丨自动化改造不可“任意而为”暴露出的问题
原标题:自动化改造不可“任意而为”
6月底至7月初,笔者参加了某地区危化品企业安全生产大诊断,深切感受到当地化工企业技术力量的薄弱,尤以仪表自控方面的技术力量最为匮乏,暴露出来的问题也最为突出。
企业a
比如采用间歇反应釜生产氯化聚乙烯的企业a,生产过程涉及重点监管氯化工艺。
a企业氯化反应釜r-202b的pid工艺流程,在反应釜r-202b上部设置有远传温度变送器te202b,分高限和高高两级报警,并且由温度变送器te202b与蒸汽阀tv202b-2及冷却水阀tv202b-1构成一条核心的sis联锁控制回路。当反应釜温度te202b高高限报警时,sis联锁关闭蒸汽阀tv202b-2,同时开冷却水阀tv202b-1对反应釜进行紧急降温处理,借此降低反应速率、直至中止反应。此外,为保证反应釜在突遇失电(或气源丢失)等异常工况下的安全,pid图中对tv202b-1、tv202b-2及hv202b-1~5等多个调节阀或开关阀的故障状态进行了明确,其中,pid图中标注的冷却水阀tv202b-1的故障状态为“fo”;蒸汽阀tv202b-2的故障状态为“fc”。即,当气源丢失或电磁阀失电时,冷却水阀tv202b-1应处于开启状态;蒸汽阀tv202b-2应处于关闭状态,保证在突遇失电等突发状况时,反应釜处于“冷却水通入、蒸汽加热停止”的状态,这样可以限度的确保异常工况下反应釜的安全。
但检查现场却发现,该企业冷却水阀tv202b-1的执行机构为220v交流供电的电动阀门。
冷却水阀tv202b-1及其电动执行机构参数
因现场执行机构上未配备备用电源,因此该电动阀一旦遭遇220v交流电供电中断,阀门状态会保持断电前状态,这与pid图中要求的冷却水阀tv202b-1的故障状态为“fo”不一致。在断电的异常工况下,此时的冷却水阀门根本无法打开,反应器无法进行紧急降温,此时要想确保反应器安全,只能通过该电动阀阀门执行机构上配备的手柄实施现场手动开启,通入冷却水进行反应器降温。
因为选型不当,装置其余各处配备的同批次电动阀都存在着与该冷却水阀tv202b-1同样的问题,装置实际运行过程中企业也体会到了其中存在的缺陷,为此企业决定下大力气进行自动化整改。检查时装置几乎所有的自控阀门都已经拆除,并准备安装新购置的气动阀。但在我们检查新购置的这批气动阀时却发现了新问题。
装置自动化改造中新购置的气动阀
翻遍了企业新购置的这批气动阀,所有气动阀的故障状态均为“fc”。这与pid图纸中标注的tv202b-1、hv202b-3、hv202b-6故障状态为“fo”不一致,新购置的气动阀即存在选型错误。一旦安装投用,会给装置的安全运行留下新的隐患。
针对该问题,在检查过程中已与企业负责人进行了重点交流。交流中发现,企业没有配备仪表专业人员,图纸资料中也无相关气动调节阀的设计选型资料表,企业自动化改造施工外包给某石化公司的几名在职人员承担,调节阀的选型全凭外包人员的推荐和供应商的介绍,企业内部人员对新购置的气动阀的技术参数和性能指标根本不了解。企业仪表技术资料的管理更是混乱,此次自动化改造准备替换下来的年购置的原电动阀出厂资料已不知所踪。当初为什么选用电动阀?此次为什么要更换为气动阀?是否有设计选型资料支持?是否进行过风险分析?是否履行了变更手续?这些问题企业人员一概说不清楚,含糊其辞。
企业b
再比如另外一家从事有机过氧化物引发剂生产的企业b,其联锁控制回路的执行机构过氧化反应釜夹套冷却水进料气动球阀也同样存在着选型错误。
过氧化反应釜夹套冷却水进水气动球阀(仪表风处于中断状态)
检查时,该企业处于停车状态,现场仪表风供应处于中断状态,但图4所示的过氧化反应釜夹套冷却水进水管线气动球阀却处于关闭状态。从工艺安全的角度判断,此气动球阀的选型应该为“fo”型,即气源丢失或电磁阀失电后,阀门应该处于“开”的状态,但现场仪表风中断后该阀却处于“关”的状态。问企业索要该气动阀门的技术资料,被告知早已遗失,现场阀体上也无任何技术参数标记,因此无从进行进一步的核对。类似这样问题的气动球阀在装置上还有多处。
该企业同样也没有配备专业的仪表和自控技术人员,所有dcs及sis系统的组态和维护工作均委托外单位人员完成,企业员工对自控和仪表方面的认识可以说是一窍不通。
企业c
第三家企业c是一家专门从事甲基丙烯酸特种酯生产的企业,该企业在某次迎接地方专家的检查和指导服务中,接受了专家的指导意见,将全厂30余处调节阀的仪表风气路管线上统一增设了仪表风气源电磁切断阀,如图5所示。
调节阀仪表风气源管线增设电磁切断阀
企业本意通过这种改造,在不增加太多投资成本的前提下,将原调节阀改造为具备紧急切断功能的调节阀,“一阀两用”。
常规上讲,自控回路中使用的调节阀和紧急切断阀,即便在同一管路上,它们在设计选型说明书中的技术参数差异也是很大的,二者的功能和阀体结构上差异明显,根本无法替代。这种“一阀两用”的改造“捷径”是否有理论和技术的依据不得而知。相反,在调节阀仪表风气源管线上的这种改造明显会增加仪表风泄漏甚至断供的风险,此外,仪表风气源管线增加电磁阀后所增加的故障概率会直接影响调节阀可靠性和调节运行质量,增大调节阀的故障风险,笔者认为这种自动化的改造得不偿失,毫无价值。
此外,在问及企业在执行该自动化改造的过程中,是否有设计变更依据、是否有硬件选型依据、是否做过风险分析、是否执行了控制系统联锁逻辑控制方案变更手续等问题时,企业方表现得“一脸懵”。这种改造属于典型的“无知无畏”型自动化改造。究其根本原因,还在于企业没有懂行的专业仪表工程师和自控工程师,不懂得问题背后隐藏的隐患。
企业d
tv图纸上选型与现场不符
第四家企业d涉及磺化工艺,pid图纸中在其磺化反应釜底部设置了一个气动开关阀tv,故障状态为“fc”。但在现场核查时却发现厂家擅自将气动开关阀变更为气动调节阀,如图6对比所示。
同样也没有任何设计变更资料和选型说明书,属于企业私自变更,企业方甚至觉得用了多年也没出过什么事,没什么大不了的。
由于此次参加该地区化工企业安全检查时间紧任务重,因此可能还有许多深层次的问题没有被发现,但短短的几天检查时间里就已经明显感觉到当地企业在仪表和自控领域专业力量方面普遍存在缺陷和短板。究其原因,就是缺乏该专业领域的人才,很多小企业甚至没有自己的仪表工。因为缺乏专业的人员,所以在涉及仪表自动化方面技术改造、日常维护管理等工作时不得不依靠外包单位(外包单位的技术实力也是参差不齐、鱼龙混杂),主动权的丧失往往使得工艺、安全、设备等专业的工作与仪表自控工作的衔接失当。此外,因为缺少仪表自控专业人员,也使得很多现代化的控制手段无法有效实施,明明可以通过自控手段增加安全可靠性的举措反而演变为增加安全风险的败笔。
在与企业人员以及地方应急部门人员的交流中,大家都认识到,仪表自控专业人员对企业的作用,企业和地方人员都是普遍认可的,尤其是企业负责人,他们对仪表自控人员的需求是非常强烈的,但普遍感觉无人可招、无人可用。三年行动方案、精细化工企业“四个清零”整治任务等提升企业本质安全水平的核心手段就是生产装置的自动化提升改造,实现化工过程操作单元机械化、自动化,达到“机械化换人、自动化减人”的目标,各地对危化品企业提升自动化手段也是高度重视,但如何能更好地实现自动化改造提升的目标,还需要各级部门在强化技术人才的引进、培养和培训,增大自动化控制专项检查的力度和深度方面下功夫。
来源:中国化学品安全协会
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