變壓吸附液動程控閥故障的分析與維護

王敬濤

(中國石油廣西石化公司生產(chǎn)二部，廣西 欽州 535008)

變壓吸附（PSA）氣體分離技術(shù)是依靠壓力的變化來實現(xiàn)吸附與再生的，因而再生速度快，能耗低，屬于節(jié)能型氣體分離技術(shù)。并且該工藝過程簡單、操作穩(wěn)定，對于含多種雜質(zhì)的混合氣體可將雜質(zhì)一次脫除得到高純度產(chǎn)品，因而近30年來發(fā)展非常迅速，已廣泛應(yīng)用于含氫氣體中氫氣的提純，混合氣體中一氧化碳、二氧化碳、氧氣、氮氣、氬氣和烴類的制取，各種氣體的無熱干燥等，而其中變壓吸附制取氫氣技術(shù)的發(fā)展尤其令人矚目。

本單位PSA 氫氣提純單元共由10 臺吸附塔組成，其中2 臺始終處于吸附狀態(tài)，其余8 臺處于再生的不同階段。吸附塔的整個吸附與再生過程都是通過83 臺程控閥門按一定的工藝步序和順序進行開關(guān)來實現(xiàn)的。由于PSA 裝置的程控閥門開關(guān)頻率非常高，因而是PSA 裝置中最容易出故障的部分，程控閥如果出現(xiàn)泄漏會導(dǎo)致正在運行中的吸附塔串壓，從而導(dǎo)致吸附劑無法正常吸附和再生，對產(chǎn)品氣的回收純度、回收率和產(chǎn)量造成很大影響。

1 液壓程控閥的工作原理

如圖1 所示，該液動程控蝶閥的控制系統(tǒng)由液壓油源、電磁閥、液壓執(zhí)行器、電氣控制系統(tǒng)、位置傳感器等控制組件構(gòu)成。輸入的開閥、關(guān)閥等閥門動作信號通過電氣控制轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換成電磁閥的驅(qū)動信號，用電磁閥的通斷來控制液壓執(zhí)行器的輸出，從而達到控制蝶閥動作的目的，并通過位置傳感器所檢測到的信號來判斷閥門是否動作到位。

圖1 閥門控制原理框圖

2 液壓程控閥泄漏的判斷與維護

2.1 運行過程中軸密封的泄漏

①在閥門使用過程中，填料部分是整個閥門維護頻率最高的部分，如果在使用過程中出現(xiàn)填料泄漏，首先擰緊填料壓蓋螺母，直到泄漏停止。若擰緊至填料壓環(huán)上的凸肩接觸到上蓋時，仍不能阻止其泄漏，則必須更換新填料。旋下填料壓蓋螺母，從閥體上取出填料壓蓋、壓環(huán)；從填料箱中取出舊填料，要小心避免劃傷閥桿和填料箱壁；清潔所有金屬件上的殘留物質(zhì)；重新裝配填料壓環(huán)、壓蓋和填料壓蓋螺母；擰緊螺母直到工作狀態(tài)下不泄漏為止。

②如果填料較新，并緊貼閥桿，擰緊填料壓蓋螺母也不能阻止泄漏，則應(yīng)檢查閥桿是否有磨損或有缺口，檢查填料箱壁是否有缺口或劃痕，如果發(fā)現(xiàn)存在上述缺陷，則必須更換；

③檢查閥桿是否有松動、變形現(xiàn)象，如果閥桿有松動或變形時，閥在運行過程中就會導(dǎo)致填料泄漏。閥桿外漏部分、填料環(huán)及閥門的外表面應(yīng)保持清潔干凈，未油漆部分應(yīng)注意防銹及潤滑，以延長閥門使用壽命。

2.2 閥座與主密封圈的泄漏

金屬對金屬密封閥門的閥座都是允許有一定泄漏量的，但是如果泄漏量超過了標準或工藝允許的泄漏范圍，就需要對閥座和閥座密封表面進行修磨。除非密封表面有深度劃痕，一般情況下是可以通過研磨使密封效果得到改善。使用粒度為0.023～0.049mm 的優(yōu)質(zhì)研磨膏進行研磨，研磨膏應(yīng)涂在閥座的密封表面上。

2.3 液壓執(zhí)行器的故障判斷

在閥門使用過程中，液壓執(zhí)行器的活塞密封件及齒輪軸密封件磨損是液壓執(zhí)行器維護的重點。

①在使用過程中，如果發(fā)現(xiàn)閥門啟閉速度不正常的變慢或爬行現(xiàn)象嚴重，則可能是液壓執(zhí)行器活塞密封件損傷產(chǎn)生內(nèi)漏的緣故。此時應(yīng)檢查更換活塞密封件。

②在使用過程中，如果發(fā)現(xiàn)閥門啟閉速度不正常的變慢或爬行現(xiàn)象嚴重，則可能是單向節(jié)流閥堵塞的緣故。此時應(yīng)檢查疏通單向節(jié)流閥，必要時應(yīng)更換。

③在使用過程中，如果發(fā)現(xiàn)閥門啟閉時爬行現(xiàn)象嚴重，則可能是液壓缸活塞及齒條和齒輪軸密封件損傷使其靜摩擦系數(shù)增大，導(dǎo)致靜摩擦力遠大于滑動摩擦力。此時應(yīng)檢查更換密封件。

④如果發(fā)現(xiàn)液壓缸有外泄漏，應(yīng)及時更換密封件。

⑤如果更換密封件后，仍會出現(xiàn)速度異常變慢等故障，則應(yīng)檢查油缸是否被劃傷。

⑥如果在閥門工作時，液壓執(zhí)行器壓力波動異常，則應(yīng)檢查電磁閥或液壓站是否工作正常。

⑦如果發(fā)現(xiàn)該閥處液壓油壓力低，而油源及其他部位都正常，則應(yīng)檢查電磁閥是否處于關(guān)閉狀態(tài)或電磁閥內(nèi)漏過大。

3 小結(jié)與建議

PSA 液壓程控閥是兩位截止閥（只有開關(guān)兩種狀態(tài)），密封只是一個O 型圈，所以在密封面有雜質(zhì)的可能性不大，要選用好的密封墊片，密封面太硬，使用時間延長，但是密封性差一點；太軟，密封性好，但是使用壽命縮短，二者互相制約，關(guān)鍵是選擇合適的密封墊材質(zhì)，這樣才能保證有較好的密封效果。如果在開車過程中，對產(chǎn)品氣純度或系統(tǒng)壓力產(chǎn)生影響，應(yīng)當根據(jù)具體分析數(shù)據(jù)及當時的實際情況，判斷出哪個閥門內(nèi)漏，然后停車，對閥門進行檢修，更換密封墊片。當系統(tǒng)大修時，對所有程控閥門進行拆檢，或更換密封墊片和密封圈，并進行打壓試漏。