2018年投产的某硫磺装置，采用克劳斯工艺回收硫化氢中的硫磺。空气压力是反应控制的关键参数，由三台压力变送器监测，联锁触发SIS系统。然而，2025年的一次故障，却因防喘振阀卡涩导致空气压力骤降，最终触发联锁停车。事后检查发现，阀门长期在小开度下调节，气缸锈蚀、阀杆磨损，最终在操作调整时突然超调，酿成事故。当人工操作习惯撞上选型漏洞，谁该为这次停车负责？
某硫磺装置于2018年建成投产，包括溶剂再生部分、硫磺回收部分、氨法脱硫部分、硫铵后处理部分。采用的是CLAUS（克劳斯）部分燃烧和氨法脱硫技术，把进料所含H2S中的元素硫回收下来，回收的硫磺以液硫形式送至液硫产品罐区。
装置里来的酸性气与空气在热反应器里燃烧，生成单质硫。燃烧需要的空气由空压机提供，空气压力作为反应器控制的重要参数，测量信号进入SIS系统，测量仪表为现场的三块压力变送器。风机入口导叶控制风机的进风量，防喘振阀控制风机出口的放空，当空气压力低低时，三取二联锁触发链1停主燃烧炉，防喘振阀在SIS实现控制及联锁功能（回路SIF为SIL1），阀位回讯信号先进入SIS，再通讯到DCS作为指示。压力变送器于2018年5月安装投用。防喘振阀为高性能蝶阀，于2018年7月安装投用。（如图1所示）
图1 现场变送器、SIS控制画面
01故障描述及处理过程
1、故障前工艺情况：
故障发生前生产装置运行正常，因风机入口导叶卡涩，无法精确调整风量，操作人员手动调整防喘振阀开度控制风机出口风量来调节进反应器的风量，在18时51分时将防喘振阀从19%开大到20%。
2、故障现象及描述：
2025年5月16日18时28分（SOE时间），实际时间为18时51分（SOE时间比时钟慢23min，如图2所示）硫磺I-1因热反应器空气压力PSLL8113B/C低低三取二联锁（如图3所示）跳停。内操发现I-1停车后第一时间通知仪表至现场检查，并手动提高注氨量，防止尾气超排放指标。19时53分，装置恢复平稳。
图2 SOE时间与时钟
图3 SOE记录
3、故障影响范围：
因燃烧空气压力低低三取二触发链1联锁，切断酸性气进料2min。
4、仪表及系统处理过程：
维护现场检查压力变送器，正常。对主风机防喘振阀进行了调试，发现有卡涩现象。为防止尾气超标，工艺开备机运行。
5、故障性质：
通过对操作的分析以及阀门的解体检查，定性是一起因防喘振阀卡涩造成的停车事件。
02故障原因分析
1、故障前仪表可靠性评价：
通过查看该阀门的规格书（图4），指出阀门正常开度应在27.99%，因主风入口导叶调节不灵敏，操作人员习惯性小开度调节阀门，以调整进反应器的风量。
图4 阀门参数
2、失效分析：
工艺根据酸性气量，利用该防喘振阀门调节进入热反应器的空气压力，查看SIS事件列表，操作人员从12时13分至14时51分一直在调整防喘振阀的开度，从17.6%一直开大至19%，并在18时51分时将防喘振阀从19%开大到20%（如图5所示），但阀门存在卡涩现象而未动作。该阀门为风关阀，定位器输出增大，阀门气缸持续在排气。大约1分钟后，气缸弹簧力在克服阀门卡涩和气缸内空气压力后动作导致阀门开大，阀位回讯由19%突升至42.7%左右（如图6所示），因防喘振阀放空过大，进入热反应器的空气大量放空，导致空气压力急剧下降，最终因空气压力低于联锁值(0.45MPa)而触发停车，I-1停车后继电器失电防喘振阀全开，同时在SIS逻辑中，强制给定防喘振阀调节器全开的信号（如图7所示）。SIS趋势图中（采集时间为1S）采集到了输出全开(OP)过程的两个时间点，分别是18时51分（阀门开度37%）和18时52分的（阀门开度89.7%）（如图6所示）。从阀门回讯及信号给定值趋势可以看出，操作人员在开大阀门时，定位器调节正常，阀门跟踪正常（如图8、图9所示）。当防喘振阀过度开大后，定位器检测到阀位回讯和实际信号偏差大时，也给出关的信号且阀门也有关的动作（如图6所示），只是因为气缸进气的速度无法克服弹簧的力量导致阀门进一步开大。
图5 防喘振阀位给定情况
图6 防喘振阀空气压力和阀门回讯/信号给定趋势
图7 联锁阀位全开
图8 阀门回讯和给定信号趋势
图9 阀位给定信号与阀位反馈信号
利用装置检修机会，将此阀门下线送原厂解体检查，发现（如图10所示）阀板轻微拉伤，阀座密封圈损坏，阀杆和轴承导向有拉伤，气缸缸体锈蚀，活塞密封圈损坏。因缸体为铸钢材质，轴承导向内积聚灰尘和水渍造成阀杆和轴承导向间的磨损，以上原因都造成了阀门运行中的卡涩。
针对阀门内件的损坏情况，对轴承导向、阀座进行了更换，对阀板进行研磨，对阀杆、缸体进行抛光处理。
图10 阀门解体情况
（1）直接原因：
操作人员在小开度调节阀门时，因阀门在20%位置卡涩，使得气缸内空气持续放空，进而造成阀门超调全开，这是引起这起事件的直接原因。
（2）间接原因：
因风机入口导叶的结构造成调节时存在滞后和调节精度不高，操作人员习惯采用防喘振阀控制风机出口压力和入口流量是引起这件事件的间接原因。
气缸活塞环磨损，轴承导向及阀杆磨损都是造成阀门卡涩的原因，同时操作人员在给定信号后，未及时关注反馈信号是否收到，如发现反馈未收到，及时将信号值给回，也可以避免此次事件。
对于阀门的形式选择和阀内件材料的选择上存在问题，也间接导致该事件的发生。
03防范措施及建议
1、经验总结
操作人员需要精细化操作，根据设备的实际情况，采用分步法先手动粗调入口导叶，再根据主炉燃烧情况、瓦斯配比率和反应器压力自动调节防喘振阀的放空量。
2、防范措施
针对阀门卡涩、内件锈蚀的现象，应做好如下工作：
(1) 采用三偏心蝶阀，因三偏心蝶阀在动作中没有阀板和阀座的摩擦，避免卡涩现象的发生，由于介质是空气，主风压力又不高，完全可以长时间稳定运行，做到灵活调节。
(2) 气缸采用铝合金的材质，不仅可以防止腐蚀，还可以避免硫磺环境的外部腐蚀情况的发生。平时还要定期检查过滤器减压阀，保证进入气缸的净化风质量。
(3) 阀内件采用硬质不锈钢，避免锈蚀和损坏。
(4) 对于阀板和运动中的不平衡力，对执行机构进行重新核算，选择合适的执行机构，有效地克服阀门的不平衡力和阀板的一般摩擦力。
3、改进建议
(1) 入口导叶滞后并不是不能调节，这是第一个要解决的问题，在解决之前可以采用调节放空阀的方式，采用手动输出粗调风机入口导叶，流量自动调节放空阀的方式，待停机检修时处理风机入口导叶的问题。
(2) 防喘振阀的问题。根据目前操作人员手动调节的情况，采用给定值自动控制进入反应器的流量或反应器压力的方案，保证工艺正常运行的方案，自动控制调节防喘振阀的放空量，做好参数整定，而不应当人工给定防喘振阀的开度来调节。
(3) 调节阀选型不对。供应商应根据工艺条件和经验选择、确认选型。
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