轉(zhuǎn)爐出鋼操作臺(tái)DriverNET通信脫網(wǎng)傾動(dòng)失控事故分析

王子斌，程麗娟，周天佑，洪樹(shù)亮

新疆工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830000

0 引言

某企業(yè)煉鋼120t 1#轉(zhuǎn)爐日常檢修過(guò)程中，按照作業(yè)指導(dǎo)書(shū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，檢修人員認(rèn)真檢查了各設(shè)備靜態(tài)狀態(tài)，確認(rèn)一切正常后，按照生產(chǎn)工藝下槍開(kāi)氧，開(kāi)始冶煉第一爐鋼。吹氧氣冶煉15分鐘后開(kāi)始出鋼，出鋼操作工在出鋼操作室手動(dòng)控制出鋼過(guò)程中，轉(zhuǎn)爐爐體突然失控，急劇加速傾翻轉(zhuǎn)爐體，將爐內(nèi)大量高溫鋼水倒入出鋼坑內(nèi)，使出鋼車傳動(dòng)部分及鋼車導(dǎo)軌燒壞。同時(shí)，由于爐內(nèi)溫度很高，直接導(dǎo)致燒壞爐體傾動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及控制設(shè)備供電電纜，此時(shí)的轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)角度為-115°，致使停產(chǎn)搶修的事故發(fā)生。

1 事故處理

事故發(fā)生后，搶修班組立即投入保生產(chǎn)、保安全、保設(shè)備的緊急處置工作，更換相關(guān)配件，排查事故原因，從以下幾個(gè)方面對(duì)事故進(jìn)行了處理：①事故發(fā)生后，立即啟動(dòng)事故緊急預(yù)案，安全生產(chǎn)搶修部門立即投入相關(guān)人員、機(jī)械設(shè)備進(jìn)行滅火、清理爐坑內(nèi)冷鋼，將爐倉(cāng)內(nèi)及設(shè)備周圍外溢的鋼渣進(jìn)行清理，做好相關(guān)準(zhǔn)備工作；機(jī)修部門更換出鋼車，更換部分鋼車導(dǎo)軌；電力搶修人員立即更換由于高溫鋼水外溢燒損的傾動(dòng)裝置動(dòng)力電纜線束，同時(shí)更換控制主線及饋線電纜；②微機(jī)工程師檢查操作臺(tái)控制器相關(guān)設(shè)備狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)操作控制臺(tái)I/O站DriverNET通信線有松動(dòng)現(xiàn)象，及時(shí)處理相關(guān)隱患故障，安裝出鋼操作臺(tái)I/O站DriverNET通信插頭，固定插頭螺絲，并送電測(cè)試相關(guān)控制通信設(shè)備工作狀態(tài)；③經(jīng)工程師分析，自動(dòng)化控制器PLC控制邏輯未考慮緊急情況下的緊急停車保護(hù)措施，會(huì)同技術(shù)廠家，共同查找相關(guān)問(wèn)題，并提出相應(yīng)的補(bǔ)救措施，之后立即完善基礎(chǔ)自動(dòng)化PLC控制程序及優(yōu)化緊急停車控制器的控制方式。

2 事故分析

（1）依據(jù)歷史趨勢(shì)分析，主要有幾個(gè)關(guān)鍵動(dòng)作，這幾個(gè)關(guān)鍵傾動(dòng)操作出鋼過(guò)程依次為1至10個(gè)段[1]。出鋼過(guò)程1：操作工測(cè)溫取樣工作完成，傾動(dòng)角度在0°，出鋼工啟動(dòng)傾動(dòng)開(kāi)始出鋼此時(shí)傾動(dòng)為快速，速度為1.00rpm（傾動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度每秒鐘為6°）；出鋼過(guò)程2：傾動(dòng)快速出鋼指令結(jié)束，傾動(dòng)進(jìn)入減速區(qū)，傾動(dòng)速度為0.6rpm傾動(dòng)到C點(diǎn)，傾動(dòng)角度為-65°；出鋼過(guò)程3：傾動(dòng)減速指令結(jié)束，傾動(dòng)進(jìn)入到慢速出鋼區(qū)，傾動(dòng)速度為0.2rpm（傾動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度每秒鐘為1.2°），出鋼工停止傾動(dòng)操作等待出鋼過(guò)程直到D點(diǎn)，傾動(dòng)角度-70°；出鋼過(guò)程4、5、6、7、8：出鋼工點(diǎn)動(dòng)正常操作出鋼過(guò)程，傾動(dòng)速度為0.2rpm，傾動(dòng)角度為-85°；出鋼過(guò)程9：傾動(dòng)實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度為-85°，用時(shí)5秒鐘，此區(qū)域正常為低速區(qū)，5秒鐘應(yīng)使傾動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度最大-6°。出鋼工再一次點(diǎn)動(dòng)操作傾動(dòng)時(shí)傾動(dòng)突然快速旋轉(zhuǎn)同時(shí)爐坑內(nèi)高溫?zé)煔庵苯訌某鲣撚^察窗口噴入出鋼操作室，出鋼工直接啟動(dòng)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)緊急停止裝置，傾動(dòng)仍然繼續(xù)向出鋼方向快速旋轉(zhuǎn)，直到停止傾動(dòng)（因控制電纜高溫?fù)p壞、短路接地跳閘使傾動(dòng)停止），傾動(dòng)角度為-115°，此時(shí)轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)鋼水及鋼渣完全倒空，此時(shí)因傾動(dòng)失控已釀成傾動(dòng)傾翻事故。出鋼過(guò)程10：出鋼工緊急聯(lián)絡(luò)各方人員，沒(méi)有做任何操作動(dòng)作，該時(shí)間段所有設(shè)備在停轉(zhuǎn)狀態(tài)，等待事故處理。

（2）綜合歷史趨勢(shì)分析過(guò)程，發(fā)生事故的主要原因是出鋼操作臺(tái)失控。

（3）主要原因是在出鋼過(guò)程中，轉(zhuǎn)爐后出鋼操作臺(tái)遠(yuǎn)程I/O站與主站之間的通信突然中斷，使轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)操作停止指令無(wú)法執(zhí)行即主站PLC無(wú)法采集到傾動(dòng)出鋼操作臺(tái)出鋼停止指令，是導(dǎo)致傾動(dòng)失控的主要原因，同時(shí)傾動(dòng)緊急停止按鈕來(lái)自同一I/O站，因此緊急停車操作指令無(wú)效。引起通信中斷的原因是在事故發(fā)生的前一爐正在等待加入廢鋼時(shí)刻，操作人員在打掃轉(zhuǎn)爐爐后平臺(tái)衛(wèi)生時(shí)，用移動(dòng)橡膠軟水管向平臺(tái)灑水，當(dāng)灑水到爐后出鋼操作室門附近出現(xiàn)軟管開(kāi)裂，直接將水噴到出鋼操作臺(tái)上使遠(yuǎn)程I/O通信模塊燒損，立即停爐及停電處理故障。更換部分I/0模塊及通信模塊，更換模塊后插上操作臺(tái)I/O站DriverNET網(wǎng)線，但未將接線臂螺絲緊固，送電試車一切正常開(kāi)始開(kāi)爐冶煉，當(dāng)故障處理完后在第一爐出鋼過(guò)程中出現(xiàn)操作臺(tái)網(wǎng)絡(luò)突然脫網(wǎng)（出鋼傾動(dòng)旋轉(zhuǎn)過(guò)程震動(dòng)較大），導(dǎo)致傾動(dòng)失控，是造成此事故的直接原因。傾動(dòng)控制程序設(shè)計(jì)不完善，尤其設(shè)計(jì)時(shí)未考慮到傾動(dòng)的安全聯(lián)鎖裝置條件，同時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)更未考慮到當(dāng)PLC的I/0站通信和主站控制器通信故障時(shí)封鎖傾動(dòng)及高低速各區(qū)的超速保護(hù)的重要條件，致使此事故發(fā)生[2-4]。

（4）傾動(dòng)控制程序設(shè)計(jì)不完善，尤其設(shè)計(jì)時(shí)未考慮到傾動(dòng)的安全聯(lián)鎖裝置條件，同時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)更未考慮到當(dāng)PLC的I/0站通信和主站控制器通信故障時(shí)封鎖傾動(dòng)及高低速各區(qū)的超速保護(hù)的重要條件，致使此事故發(fā)生。

3 事故啟示

（1）生產(chǎn)責(zé)任主體部門，未能按照培訓(xùn)制度，定期對(duì)操作人員及設(shè)備維護(hù)人員進(jìn)行關(guān)鍵要害部位的事故預(yù)防案例培訓(xùn)，操作人員缺乏相關(guān)故障預(yù)判、預(yù)研的意識(shí)，從生產(chǎn)管理層面出現(xiàn)了安全生產(chǎn)主觀漏洞。

（2）操作人員在實(shí)施工作崗位清掃時(shí)，安全意識(shí)淡薄，未能按照6S管理的崗位要求執(zhí)行，在標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)方面意識(shí)淡薄，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化管理的執(zhí)行力度，強(qiáng)化員工崗位責(zé)任，制定相關(guān)的懲罰考核制度。

（3）電氣維護(hù)人員在故障處理時(shí)未能按照自動(dòng)化維護(hù)規(guī)程及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，對(duì)電氣設(shè)備狀態(tài)檢查與測(cè)試疏于管理，盲目執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，安全意識(shí)欠缺。

（4）電氣及工藝工程師未能對(duì)轉(zhuǎn)爐爐體傾動(dòng)工藝控制方式風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)，未能在轉(zhuǎn)爐傾角控制方面采取相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)冗余方案的制定，爐體在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中無(wú)緊急自鎖功能，突發(fā)故障后，轉(zhuǎn)爐不受控制地旋轉(zhuǎn)。另外，轉(zhuǎn)爐在過(guò)渡傾轉(zhuǎn)后，燒毀了相關(guān)設(shè)備電纜，說(shuō)明設(shè)備在自我防護(hù)方面存在盲區(qū)，擴(kuò)大了事故的影響面，從而造成了更大、更嚴(yán)重的事故損失。應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)設(shè)備自我防護(hù)功能，避免事故的波及破壞現(xiàn)象發(fā)生。

（5）加強(qiáng)職工工作崗位責(zé)任心，加強(qiáng)職業(yè)技能的培訓(xùn)，培養(yǎng)結(jié)合實(shí)際的應(yīng)急處置意識(shí)，提高職工崗位風(fēng)險(xiǎn)判斷能力及操作技能水平，預(yù)防此類事故的發(fā)生。

4 問(wèn)題與思考

通過(guò)此次事故的發(fā)生，暴露出了許多企業(yè)日常管理方面的漏洞，同時(shí)，也說(shuō)明安全生產(chǎn)保障的前提是日積月累的企業(yè)安全文化意識(shí)，要想保證企業(yè)正常生產(chǎn)，不僅要提高職工的崗位技能水平，也要加強(qiáng)培養(yǎng)職工的安全意識(shí)水平?？偨Y(jié)以上事故，得出以下幾點(diǎn)思考。①隨著煉鋼轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)設(shè)備日益大型化、自動(dòng)化，尤其對(duì)爐體傾動(dòng)傳動(dòng)及控制系統(tǒng)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性尤為重要，充分發(fā)揮技術(shù)保證安全，責(zé)任保證安全的意識(shí)。②對(duì)于爐內(nèi)轉(zhuǎn)入高溫液體的設(shè)備及工藝操作提出了更高的要求，必須嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化操作及維護(hù)，結(jié)合生產(chǎn)工藝，通過(guò)技術(shù)改造，在生產(chǎn)工藝中要切實(shí)考慮緊急安全措施的重要性。③對(duì)于如圖1所示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的維護(hù)及技術(shù)管理工作，通過(guò)此次事故，急需提高職工技能水平的培訓(xùn)及自動(dòng)化技能技術(shù)人才培養(yǎng)，培養(yǎng)一批關(guān)鍵崗位的工程師，能夠熟悉生產(chǎn)工藝與智能控制的關(guān)鍵技術(shù)。④強(qiáng)化執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化管理，推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，制定嚴(yán)格的作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，細(xì)化指導(dǎo)書(shū)的作業(yè)范圍及技術(shù)要求，同時(shí)，將檢修作業(yè)按步驟明確檢修要點(diǎn)，及檢修標(biāo)準(zhǔn)，并制定嚴(yán)格的考核獎(jiǎng)懲手段，激發(fā)職工的工作積極性及責(zé)任性（圖1）。

圖1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

5 措施與方法

對(duì)于此次事故，結(jié)合具體的問(wèn)題，采取了以下幾點(diǎn)相關(guān)的補(bǔ)救措施和方法。

（1）由于在事故發(fā)生后，轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)不受控的動(dòng)作，造成了事故的無(wú)限擴(kuò)大，其主要原因是傾動(dòng)安全聯(lián)鎖考慮不周。安全聯(lián)鎖是目前工業(yè)自動(dòng)化裝備的自我保護(hù)設(shè)置。此次事故中，如果轉(zhuǎn)爐在異常傾動(dòng)之后安全聯(lián)鎖系統(tǒng)能夠發(fā)揮作用，可以實(shí)現(xiàn)故障設(shè)備的自我控制，同時(shí)其他設(shè)備在得到異常信號(hào)后，立即切斷聯(lián)鎖系統(tǒng)安全回路，必能防止此次事故的發(fā)生。如何實(shí)現(xiàn)安全聯(lián)鎖作用，控制程序的完善是需要盡快解決的技術(shù)難題，需完善傾動(dòng)安全聯(lián)鎖控制條件，理清傾動(dòng)控制程序的邏輯關(guān)系，從控制技術(shù)出發(fā)，在硬件和軟件兩個(gè)方面解決該系統(tǒng)的技術(shù)改造問(wèn)題。

（2）通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)爐控制程序的分析，事故發(fā)生時(shí)轉(zhuǎn)爐在傾動(dòng)過(guò)程中低速轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域角度為-65°到-110°，從事故補(bǔ)救時(shí)間分析，轉(zhuǎn)爐在該段時(shí)間內(nèi)低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果速度越低，時(shí)間越長(zhǎng)，生產(chǎn)人員反應(yīng)急停的窗口時(shí)間就越充足。經(jīng)分析，為了使系統(tǒng)更加可靠，轉(zhuǎn)爐工作在低速區(qū)的時(shí)間越長(zhǎng)，技術(shù)人員將爐體傾動(dòng)角度低速區(qū)域由事故前的-65°到-110°，調(diào)整為-65°到-180°，防止在出鋼過(guò)程中因傾動(dòng)角度及傾動(dòng)操作控制器出現(xiàn)異常提前進(jìn)入到高速區(qū)，提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[5-6]。

（3）此次事故中，緊急停車相關(guān)技術(shù)不完善的問(wèn)題得到了暴露，需要完善急?？刂七壿?。因此，技術(shù)人員分析后，選擇在爐后急停按鈕上新增兩對(duì)節(jié)點(diǎn)，直接串入傾動(dòng)制動(dòng)控制器的二次線圈回路及變頻器使能回路，實(shí)現(xiàn)三重緊急制動(dòng)，包括PLC回路、變頻器使能回路（非PLC）、制動(dòng)器二次回路（非PLC），即采用操作臺(tái)急停按鈕硬線控制方式，避免再次惡性事故發(fā)生。

（4）對(duì)于安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的優(yōu)化，技術(shù)人員將轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)及氧槍所有網(wǎng)絡(luò)故障聯(lián)鎖到自動(dòng)緊急停車的程序邏輯中，并將傾動(dòng)及氧槍的控制程序中加入了在不同區(qū)域時(shí)的超速保護(hù)聯(lián)鎖條件，使得整個(gè)安全回路更加完善，避免控制對(duì)象間的自我屏蔽，提高整個(gè)系統(tǒng)工作中的一致性問(wèn)題。

（5）制定完善的作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，明確檢修人員的點(diǎn)檢流程、點(diǎn)檢部位、點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于重點(diǎn)部位，細(xì)化點(diǎn)檢頻次，傾動(dòng)安全保護(hù)及聯(lián)鎖功能應(yīng)每天由操作人員檢查確認(rèn)，每周由點(diǎn)檢人員檢測(cè)確認(rèn)一次，以確保傾動(dòng)及氧槍的安全保護(hù)及聯(lián)鎖功能完好，通過(guò)動(dòng)態(tài)測(cè)試與靜態(tài)檢查相結(jié)合的方式，提高設(shè)備的可靠性。

（6）制訂完善維護(hù)點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)、故障處理、檢修后三方驗(yàn)收確認(rèn)制，壓實(shí)責(zé)任主體，強(qiáng)化崗位意識(shí)，制定行之有效的獎(jiǎng)懲考核辦法，做到有標(biāo)可依，有責(zé)必究的生產(chǎn)責(zé)任意識(shí)，增強(qiáng)集體團(tuán)隊(duì)精神。

（7）梳理關(guān)鍵設(shè)備的危險(xiǎn)源辨識(shí)并展開(kāi)全員性培訓(xùn)，此次事故暴露出，在日常生產(chǎn)中，企業(yè)未對(duì)安全源進(jìn)行預(yù)案制定，缺乏成體系的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防、預(yù)判制度，未能形成事故處置演練機(jī)制體制。

6 結(jié)語(yǔ)

總結(jié)此次事故，從事故發(fā)生到問(wèn)題的擴(kuò)大及漏洞的暴露，有以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。①轉(zhuǎn)爐出鋼操作工在出鋼過(guò)程中，出鋼操作臺(tái)遠(yuǎn)程I/O站通信與主站通信突然中斷，使轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)操作停止，指令無(wú)法執(zhí)行，即主站PLC無(wú)法采集到傾動(dòng)出鋼操作臺(tái)出鋼停止指令，導(dǎo)致傾動(dòng)失控。②傾動(dòng)緊急停止按鈕來(lái)自同一I/O站，通信中斷致使緊急停車操作指令無(wú)效，導(dǎo)致事故擴(kuò)大.設(shè)備冗余安全系統(tǒng)缺失，備用監(jiān)控設(shè)備未在本設(shè)備中設(shè)置，緊急情況下系統(tǒng)控制不夠靈活，無(wú)法做到安全生產(chǎn)保障。③操作人員在清掃轉(zhuǎn)爐爐后平臺(tái)衛(wèi)生時(shí)，未按照作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，清掃作業(yè)粗暴，電氣設(shè)備清掃中濺入污水，導(dǎo)致電氣設(shè)備工作異常。④檢修人員在更換操作臺(tái)遠(yuǎn)程I/O通信模塊燒損時(shí)，未按照技術(shù)規(guī)程中規(guī)定操作，更換設(shè)備的技術(shù)人員，安全意識(shí)淡薄，關(guān)鍵設(shè)備更換中，不能做到嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作態(tài)度。⑤基礎(chǔ)自動(dòng)化PLC控制程序不嚴(yán)謹(jǐn)，安全聯(lián)鎖及傾動(dòng)超速保護(hù)功能不完善，企業(yè)對(duì)于重要設(shè)備的控制邏輯不清，未能考慮到聯(lián)鎖系統(tǒng)的重要性，程序編制中不能體現(xiàn)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆婪洞胧?/p>