空分裝置調(diào)節(jié)閥故障的判斷與處理①

胡東山,龐厚芳

(兗礦魯南化肥廠氣化分廠,山東滕州木石 277527）

·工藝與設(shè)備·

空分裝置調(diào)節(jié)閥故障的判斷與處理①

胡東山,龐厚芳

(兗礦魯南化肥廠氣化分廠,山東滕州木石 277527）

介紹了兗礦魯化28000空分裝置開車以來儀表調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)的幾次運(yùn)行故障,針對故障我們有針對性地進(jìn)行了處理,消除了隱患,提高了裝置的運(yùn)行周期。

空分;調(diào)節(jié)閥;液氮;液氧泵;分子篩;故障

兗礦魯化28 000空分裝置屬雙泵內(nèi)壓縮空分流程,其原動(dòng)機(jī)為汽輪機(jī),拖動(dòng)原料空壓機(jī)和空氣增壓機(jī),該裝置于2008年6月29日建成投產(chǎn),并于7月1日向氣化爐提供合格氧氣,該空分裝置自建成投產(chǎn)以來,系統(tǒng)的各種自動(dòng)調(diào)節(jié)閥多次出現(xiàn)故障,經(jīng)過故障分析與論證后,成功排除,維護(hù)了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,現(xiàn)對出現(xiàn)的調(diào)節(jié)閥問題及處理總結(jié)如下,僅供同行們參考。

1 液氮節(jié)流入上塔閥門V 3003

1.1 現(xiàn)象

三次導(dǎo)致系統(tǒng)停車,第一次出現(xiàn)閥芯與閥桿脫焊,閥門全關(guān)造成停車,經(jīng)與閥門廠家技術(shù)人員協(xié)商重新進(jìn)行焊接回裝后正常開車生產(chǎn);第二次運(yùn)行一個(gè)月以后又出現(xiàn)閥桿脫焊系統(tǒng)停車,分析此閥芯與閥桿連接強(qiáng)度不夠,于是我們又對閥芯閥桿進(jìn)行改造,原閥芯與閥桿連接只是內(nèi)嵌焊接,此次我們對閥芯上導(dǎo)向與閥桿的連接處進(jìn)行套絲后再進(jìn)行內(nèi)嵌式焊接回裝運(yùn)行;第三次運(yùn)行兩個(gè)月左右此閥再次出現(xiàn)問題,閥桿與閥芯斷裂,系統(tǒng)停車。

圖1 V 3003閥桿結(jié)構(gòu)改造前后對比示意圖Fig.1 V3003 stem structure diagram before and after transformation

1.2 原因分析及處理措施

我們對閥門結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,V3003閥門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、強(qiáng)度不夠,在原閥芯與閥桿上已沒有更好的辦法進(jìn)行處理,經(jīng)與閥門廠家技術(shù)人員就閥芯與閥桿連接強(qiáng)度問題進(jìn)行協(xié)商,最后決定對閥芯閥桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行大的改造,加粗閥桿閥芯,閥桿由原來的Φ14加粗

高壓液空節(jié)流閥V3015為由儀表空氣驅(qū)動(dòng)的氣開式閥門,該閥門將6.5 MPa(g）液空減壓至0.5 MPa (g）后送往下塔,由于節(jié)流效應(yīng)太大,原始開車后一個(gè)月左右即發(fā)現(xiàn)閥門的閥桿晃動(dòng),由儀表人員進(jìn)行加固;運(yùn)行約4個(gè)月時(shí),因閥門震動(dòng)過大導(dǎo)致儀表空氣過濾器及閥門定位器被震掉,多次出現(xiàn)閥門突然關(guān)閉,經(jīng)廠家人員現(xiàn)場更換閥門定位器及儀表空氣過濾器并加固后恢復(fù);同時(shí)借系統(tǒng)檢修機(jī)會(huì)對該閥進(jìn)行拆檢,發(fā)現(xiàn)閥門內(nèi)件磨損嚴(yán)重;2009年2月中旬停車對該閥門進(jìn)行修復(fù)處理,但是處理后運(yùn)行20天左右時(shí)再次出現(xiàn)閥門無法調(diào)節(jié)的問題,直至2009年3月1日閥門由于震動(dòng)過大導(dǎo)致閥桿斷裂,閥門手輪震掉,系統(tǒng)無法維持運(yùn)行。至Φ20,對閥芯上導(dǎo)向內(nèi)徑進(jìn)行擴(kuò)大,并對閥芯上導(dǎo)向與閥桿連接處進(jìn)行套絲后再焊接,同時(shí)對閥芯上導(dǎo)向與閥桿進(jìn)行銷釘鉚接,改造如圖1。

這樣三管齊下增強(qiáng)閥芯與閥桿的強(qiáng)度,目前改造后的閥門已穩(wěn)定運(yùn)行2年之久,沒有再出現(xiàn)問題。

2 高壓液空節(jié)流入下塔閥V 3015

2.1 現(xiàn)象

2.2 原因分析

為徹底查清閥門故障原因,魯化和廠家技術(shù)人員進(jìn)行專題討論,魯化技術(shù)人員分析認(rèn)為,該閥故障的根本原因是閥門選型偏小,與同類型公司的30 000 Nm3/h空分比較,相同的高壓空氣設(shè)計(jì)壓力,高壓空氣流量48 000 m3/h,選用了DN100的高壓空氣節(jié)流閥,閥門選擇的氣化率參數(shù)比魯化高出1%,運(yùn)行近一年沒有出現(xiàn)過震動(dòng)磨損問題,而我們78 000 m3/h的高壓空氣量,卻選用DN 80的閥門,不能滿足變負(fù)荷的工況要求;由于閥門壓差大,此閥在運(yùn)行過程中由于汽蝕嚴(yán)重,振動(dòng)非常大,致使出現(xiàn)故障無法維持系統(tǒng)運(yùn)行。

2.3 處理措施及效果

經(jīng)過魯化與廠家人員協(xié)商,決定將V3015閥由DN80更換成DN100,因閥門提前出現(xiàn)故障,被迫停車更換,在更換過程中發(fā)現(xiàn)該閥的閥架與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)不符,圖紙?jiān)O(shè)計(jì)為雙抱箍,而現(xiàn)場實(shí)際安裝為單抱箍,由此可見,這也是導(dǎo)致閥門震動(dòng)過大的原因之一,廠家人員要求立即對此進(jìn)行整改,恢復(fù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。經(jīng)過此次更換閥門和閥架整改,經(jīng)過2年的運(yùn)行驗(yàn)證,閥門工作穩(wěn)定,沒有再出現(xiàn)任何故障。

3 液氧泵進(jìn)口閥V 3501A/B

3.1 現(xiàn)象

自系統(tǒng)開車以來,該閥一直存在著內(nèi)漏和不能完全打開的問題,導(dǎo)致28 000空分系統(tǒng)開車期間無法對備用液氧泵進(jìn)行加溫處理,一旦出現(xiàn)液氧泵本體故障問題,空分系統(tǒng)必須全部停車,無法達(dá)到設(shè)計(jì)檢修備用泵的要求。

3.2 原因分析及處理

魯化經(jīng)過詳細(xì)調(diào)查分析,發(fā)現(xiàn)廠家設(shè)計(jì)的液氧泵進(jìn)口閥的密封等級只有IV級,無法達(dá)到低溫液體的密封要求,即使是閥門處于全關(guān)狀態(tài),閥門也存在一定的泄漏量,無法與系統(tǒng)完全隔離,為此我們與廠家商議將閥門的密封等級提高至V I級,將液氧泵進(jìn)口閥全部更換成國外進(jìn)口閥門,實(shí)現(xiàn)零泄漏。方案確定后,借系統(tǒng)停車機(jī)會(huì),對兩臺(tái)液氧泵進(jìn)口閥實(shí)施改造,改造后,系統(tǒng)運(yùn)行約2年的時(shí)間,閥門能夠達(dá)到密封要求,實(shí)現(xiàn)了在線備用的要求。

4 液氧泵回流閥V 3511A/B

4.1 現(xiàn)象

在原始試車運(yùn)行約3個(gè)月時(shí),A#液氧泵出現(xiàn)異常噪音,經(jīng)分析閥門存在喘振的異常響聲情況,借系統(tǒng)停車機(jī)會(huì),經(jīng)閥門廠家拆檢確認(rèn)A#液氧泵回流閥閥芯已嚴(yán)重磨損,需對閥門內(nèi)件進(jìn)行更換。

4.2 原因分析及處理

通過與國內(nèi)同類型的30 000空分進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)同樣的空分裝置其他單位均配置了DN80的回流閥,而空分廠家給魯化配置了DN 50的閥門,閥門偏小,但因液氧泵冷箱內(nèi)的空間局限問題,無法更換閥門。為了解決閥門內(nèi)件磨損問題,魯化與廠家協(xié)商,一是更換新的液氧泵回流閥內(nèi)件,同時(shí)將閥門內(nèi)件由原來的逐級減壓內(nèi)件,更換為豁口內(nèi)件,以增強(qiáng)閥門的抗氣蝕能力;二是為了減小閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的阻力,將閥門由低進(jìn)高出,改為高進(jìn)低出;三是因新型閥門內(nèi)件本身具有抗汽蝕能力,取消了出口阻尼板;四是由于閥門內(nèi)件更換造成出口管線不夠長,為了解決應(yīng)力釋放問題,在閥門出口設(shè)計(jì)了一個(gè)U型彎,并在U型彎底部設(shè)計(jì)了一個(gè)排液管線,防止泵停車后的液體積聚。經(jīng)過一系列的改造后,徹底解決了閥門喘振的問題,現(xiàn)閥門已運(yùn)行約2年的時(shí)間,情況良好。

5 分子篩均壓閥V 31204

5.1 現(xiàn)象

2010年1月,該閥六次出現(xiàn)閥門關(guān)閉不到位的情況,致使分子篩純化器暫停運(yùn)行,認(rèn)為可能氣源壓力不夠?qū)е虏荒荜P(guān)閉到位,強(qiáng)制提高氣源壓力,迫使閥門關(guān)閉到位,但在第六次時(shí),即使氣源壓力再高也無法使閥門關(guān)閉,被迫檢修。

5.2 原因分析及處理

分析此閥是雙氣缸單作用球閥,于是我們直接把氣源加到兩個(gè)氣缸的開位,閥門能開到位,但閥門在關(guān)時(shí)又出現(xiàn)不能到位的情況,我們認(rèn)為可能是閥門定位器有問題,于是對定位器進(jìn)行初始化,但初始化無法完整進(jìn)行,于是我們又把氣源加到關(guān)位口,閥門仍然動(dòng)作不到位,對閥門進(jìn)一步進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)氣缸排氣側(cè)氣孔在閥門不動(dòng)作時(shí)依然有氣排出,至此閥門動(dòng)作不到位的原因初步定位是氣缸原因。于是對氣缸進(jìn)行拆解,發(fā)現(xiàn)活塞O型密封圈已被嚴(yán)重?cái)D傷,致使氣缸串氣輸出力不夠,最終導(dǎo)致閥門動(dòng)作不到位或不能動(dòng)作,同時(shí)我們又進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)氣缸內(nèi)壁有很多銹蝕斑點(diǎn),原因進(jìn)一步明朗:由于內(nèi)壁有銹蝕加之潤滑脂不足,致使O型圈與氣缸內(nèi)壁摩擦力增大,而我們?yōu)槭归y門動(dòng)作,加大外力使密封圈脫槽進(jìn)而擠壓,導(dǎo)致閥門無法動(dòng)作。針對這種情況,在沒有備用氣缸的情況下,我們只能用金相砂紙對氣缸進(jìn)行打磨,重新進(jìn)行加潤滑脂后回裝,投入運(yùn)行至今沒有發(fā)生任何問題。

綜上所述,28 000空分自開車之始,就調(diào)節(jié)閥而言,就存在著先天性不足,閥門尺寸偏小,密封等級低等問題,空分裝置在正常工況下,閥門工作都在極限狀態(tài),沒有調(diào)節(jié)裕量,致使開車不長時(shí)間,調(diào)節(jié)閥的制約就顯現(xiàn)出來,頻繁停車,給生產(chǎn)帶來很大影響。同時(shí)28 000空分裝置經(jīng)過三年多的運(yùn)行,系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥的問題已全部解決,威脅系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的因素已基本消除。

Air Separation Device Regulating Valve Fault Judgment And Treatment

HU Dongshan,PANG Houfang
(Yankuang Lunan Chemical Fertilizer Plant Gasification Plant,Tengzhou 277527,China）

This artical describes the several operational malfuctions of meter control valves since the 28000 ASU running in Lunan Chemical Fertilizer Plant of Yanzhou Coal M ining Group.We have taken corresponding measures to thesemalfuctions.Now we have eliminated the hidden dangers and improved the device’s running time.

air separation;regulating valve;liquid nitrogen;liquid oxygen pump;molecular sieve;fault

TQ116.11

B

1007-7804(2011）05-0016-03

10.3969/j.issn.1007-7804.2011.05.004

2011-08-12

胡東山(1970）,男,山東省濟(jì)寧市人,工程師,在兗礦魯南化肥廠從事安全、技術(shù)管理工作。