摘要：2013年4月，某炼厂渣油加氢装置因循环氢压缩机突发停机，导致装置全线中断，单日直接损失超50万元。事故根源直指电液转换器供电回路中一个看似微小的元件——快速熔断丝。其容量选型不足，叠加机柜间温度波动，最终引发关键设备失电停机。更值得警惕的是，仪表技术人员对V

2013年4月，某炼厂渣油加氢装置因循环氢压缩机突发停机，导致装置全线中断，单日直接损失超50万元。事故根源直指电液转换器供电回路中一个看似微小的元件——快速熔断丝。其容量选型不足，叠加机柜间温度波动，最终引发关键设备失电停机。更值得警惕的是，仪表技术人员对VOITH电液转换器功率参数认知不足、供电回路设计未匹配复核、技术验收流于形式等管理漏洞，暴露出设备全生命周期管理中的致命短板。本文从案例细节切入，复盘事故链条，为同类装置敲响警钟。

某渣油加氢装置设计规模180万吨/年，于2012年9月底建成投产。装置选用固定床渣油加氢工艺，共有四台单床层固定床反应器，采用炉前混氢流程。循环氢压缩机主机是沈阳鼓风机厂生产的BCL409/B，额定功率2614kW；原动机是杭州汽轮机厂生产的NG32、NG25，跳闸转速12828r/min、13167r/min。

循环氢压缩机由汽轮机和压缩机两部分构成，调速系统主要有转速传感器、综合控制系统（SIS转速控制模块）、电液转换器、油动机和调节汽阀组成。综合控制系统同时接收三个转速传感器变送的汽轮机转速信号，将接受到的转速信号取中值与转速设定值进行比较后输出执行信号（4～20mADC）,再经电液转换器转换成二次油压（1.5bar～4.5bar），二次油压通过油动机操纵调节汽阀，实现压缩机转速调节。电液转换器是德国的VOITH产品，型号DSG-B07212,供电电压24VDC，输入电流4～20mADC。

01故障描述及处理过程

1.故障前工艺情况

故障前生产装置满负荷平稳操作（瞬时量210t/h），日处理量约5000t，循环氢压缩机入口压力15.87MPa，入口流量219000m3/h，转速9100r/min。

2.故障现象

2013年4月15日早晨6时17分左右，运行部渣油加氢装置操作工发现反应器压力上升，热低分、热高分液面均下降。随即检查循环氢压缩机C101，发现没有循环量，转速已直线下降为零。之后查看压缩机调速系统，发现主汽门全关、防喘振阀已自动打开。立即作紧急停机处理。

3.影响范围

循环氢压缩机停机，导致装置连续生产中断，每天直接经济损失50万元。生产恢复过程对产品质量、装置能耗、上下游生产处理量平衡、安全生产造成很大的影响。

4.仪表及系统处理过程

查看SOE及安全仪表系统(SIS)相关逻辑、事件报警记录，收到的第一条相关报警记录为喘振记录，时间为6时17分35秒，没有发现SIS其他保护触发的相关联锁报警记录，之后都是停机过程中的记录；机组恢复开机静态调试（空负荷试验、带负荷试验）过程中，发现无法建立二次油压，手动改变电液转换器的输出时，现场也没有反应，于是到现场接线箱检查。检查过程中发现电液转换器没有供电电压，仪表运维人员返回到机柜间，检查发现在SIS柜内端子排上该回路保险丝已熔断，如图1所示。更换上新的大容量保险后回路供电恢复正常，压缩机于9时09分重新启动成功。

图1：熔断丝断路指示灯显示位置

5.故障性质

为电液转换器供电的快速熔断丝过流熔断，导致电液转换器故障失电，继而造成循环氢压缩机停机。快速熔断丝容量过小，对关键设备供电回路保险丝缺少复核，对VOITH电液转换器性能参数不熟悉，工程项目管理有缺项，都可能造成供电故障。

02故障原因分析

1.故障前仪表可靠性评价

循环氢压缩机综合控制系统选用的是天时盈达ICS TRUSTED安全仪表系统；隔离栅选用MTL、供电转接端子选用PHOENIX，整个回路仪表功能安全符合完整性等级要求。

在做SIF（安全仪表功能）回路的SIL（安全完整性等级）分析时，往往不会考虑保险丝的失效分析，该保险丝失效是安全失效，在评估安全失效时要考虑此保险丝。虽然以危险失效为主，但是安全失效也要考虑。

2.失效分析

电液转换器是调节压缩机转速的关键设备，如果其失电，输出为零，必然会导致二次油压降到零，关闭主汽门引起压缩机停运。综合当时现场操作工反映的情况及仪表运维人员检查结果，可以得出的结论是：电液转换器快速熔断丝过流熔断，导致电液转换器故障失电，继而造成循环氢压缩机停机。

（1）为什么调速回路中快速熔断丝容量会小？

该装置压缩机采用的VOITH电液转换器型号是DSG-B07212，供电电源为24V直流，额定功率17.6W，计算出额定电流为733.3mA，实际使用时会略小于这一数值（4月16日进行测试值为530mA，具体大小与负荷有关，控制信号输入为4mA或20mA时会略有不同）。根据VOITH电液转换器说明书提供的参数特性，最大功率为60W，计算出最大电流为2.5A，如图2所示。而故障发生当天使用的快速熔断丝额定电流为500mA。

图2：VOITH电液转换器技术参数

机柜间机柜内供电为SIS厂家集成，熔断丝正常选型时容量应是设备实际电流的1.45倍（《低压配电设计规范》GB 50054-2011 6.3.3），而厂家疏忽了此供电回路是大功耗VOITH电液转换器，仍然按照常规仪表供电回路，配用了500mA熔断丝额定电流，低于实际使用值，明显配型严重失误，如图3所示为电液阀电气数据图。

图3：电液阀电气数据图

（2）为什么从开工到事故发生前，在超电流的情况下一直能正常使用呢？

快速熔断丝额定电流为500mA并不代表电流只要超过500mA就立即熔断，熔断丝具有一定过载能力，即所谓的截断电流-时间特性（《低压熔断器 第1部分：基本要求》GB 13539.2-2015/IEC 60269-1:2009）。电流大时熔断时间短，而电流较小时熔断时间较长，甚至不熔断，也就是说熔断器具有反时限特性。IEC标准最大不熔断电流为额定电流的150%或130%，UL标准为110%，即额定电流为500mA的熔断丝在750mA（按 IEC 标准）以下，熔断丝不一定在其额定功率与最大功率会熔断。此外玻璃管状熔断器生产厂家预飞弧时间通常是在2.1倍额定电流下测试得到的（《小型熔断器 第2部分：管状熔断器》GB/T 9364）。

综合执行标准、制作工艺、产品生产时间等各种因素，虽然无法确认系统厂家当时使用的那批快速熔断丝采用的是何种标准，但是可以大约将实际熔断电流视为在 550mA～750mA区间段中的某一数值。实际电流（530mA左右）没有超过这一数值，这就是开工到故障发生前一直没有出问题的原因。

（3）生产一直平稳运行为什么熔断器偏偏此时会熔断？

从前面分析得知，压缩机在正常负荷下电液转换器实际电流已超过额定电流，并且非常靠近最小熔断电流，此时本来不是很重要的环境温度因素就变得重要起来。通常机柜间温度控制在25℃为宜，熔断器生产时也以此温度作为基本温度点，高于或低于此温度对熔断电流都有一定影响，当时由于机柜间空调长期无法使用，加上进入四月天气逐渐回暖，机柜间温度实测为31℃，机柜内部因为有发热元件肯定会高于此温度，如果以33℃为估算值，通过折减率估算，环境温度对熔断温度的影响约为2.5%。机组稍许调整负荷加上环境温度的微小影响，导致熔断丝熔断。

（4）为什么SIS的SOE记录中没有停机原因记录？

有以下两种原因会导致SOE没有记录。

①正常停机时，只有停机结果的过程记录，不会有停机原因记录。

②因不参与联锁的因素或机械因素导致停机，SOE仅记录引起联锁停机的信号，而不是每一个导致停机的因素都有SOE记录。例如机组停电、二次油压消失、速关油压过低等。电液转换器失电引起的二次油压消失是其中典型因素之一。

在发生电液转换器故障发生导致停机过程中，由于压缩机入口流量下降过快，触发喘振条件，喘振信号被记录下来，所以SOE收到的第一条相关报警记录为喘振记录。

3.直接原因

机柜间内给现场VOITH电液转换器供电的快速熔断丝选型容量过小是直接原因。

4.间接原因

机柜间环境温度上升或者负荷变化引起VOITH电液转换器输出功率变大是间接原因。

5.管理原因

仪表技术人员对VOITH电液转换器功率等功能特性特性了解不透，技术业务不熟悉，未对供电回路功率和熔断丝匹配性进行核实，技术验收流于形式等是本次故障的管理原因。

03防范措施及建议

1.经验总结

（1）针对新建装置，根据供货合同约定使用的快速熔断器均由系统厂家集成，与我们实际使用情况从没有进行过仔细检查、核实。可能会出现同样的额定电流与现场使用设备不符的情况。所以必需吸取教训，对每一个回路进行检查，对不符合要求的进行整改。

（2）由系统厂家集成的自控系统机柜，用户专业人员要严格按照工厂验收(FAT)、现场验收(SAT)大纲及设计功能规范书的技术参数要求进行复验、检查、确认。

（3）新建装置开车前，仪表专业回路联调时，必须根据设计图纸核验快速熔断器额定容量，管控好最后一个环节。

2.防范措施

针对此次故障，已采取以下两点整改措施：

（1）将电液转换器500mA的快速熔断器更换为额定电流为5A的熔断器；

（2）仪表运维人员对所有快速熔断器进行检查复核，发现问题立即改正；

（3）加强仪表运维人员和技术人员技术培训，加强VOITH电液转换器等设备原理、结构、性能、技术特性及检维修要点等知识培训，提高发现问题和解决问题的能力。

3.改进建议

对现有机组联锁回路，结合同行业同类型机组联锁控制回路进行认真梳理、比对，借鉴学习先进合理的设计思路，优化机组联锁监控回路。讨论增加机组速关油压低、透平转速低于临界转速启动工艺联锁条件，为机组状态监控提供更加直观的参数，便于及时分析捕捉机组异常状态，有利于生产工艺人员积极应对突发状况。

04知识拓展

低压透平油液压伺服系统：

在低压透平油系统中，调速控制油与润滑油共用油源，调速控制油压力较低（一般0.8～2MPa），需要增加错油门作为二次放大滑阀，低压透平油系统主要有以下特点：

1.系统简洁，制造工艺符合汽轮机厂的设备条件，制造成本低。

2.液压系统易损件少，寿命长，运行维护费用低。

3.常规透平油油源主油泵由汽轮机主轴驱动，其可靠性高于外置式油源站。

4.有错油门滑阀中间放大环节，系统容易震荡，对油动机设计加工技术要求较高。

5.控制油与润滑油共用，油质容易受污染，对电液伺服阀抗污染能力要求较高。

机械弹簧式液压伺服系统，目前主要以CPC和VOITH电液转换器组成的电液伺服油动机系统，这类电液转换器接受4～20mA电控指令，转换成对应比例的控制油压，对应的伺服油动机采用机械弹簧力与之平衡。

如图4所示，从电液转换器出来的控制油作用在错油门滑阀的下部，与上部机械弹簧形成平衡，当要开大调节汽阀时，DEH增加控制信号，使控制油压力升髙，错油门滑阀克服弹簧压力上移，油缸上腔进油，调节汽阀开启增大，同时机械反馈杠杆下压弹簧，使错油门重新回到平衡位置。

图4：机械弹簧式液压伺服系统原理图

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来源：仪表圈