分子篩純化系統(tǒng)切換閥門的故障判斷及處理

高智慧，吳志偉，劉慶武

(四平市天科氣體有限公司，吉林四平 136000)

分子篩純化系統(tǒng)在空分系統(tǒng)整個(gè)工藝流程中起著非常重要的作用，切換閥門的可靠、靈活、穩(wěn)定運(yùn)行是分子篩純化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要前提。分子篩純化系統(tǒng)閥門設(shè)置多，切換頻繁，環(huán)境變化大(吸附和再生過程中溫度、壓力不斷循環(huán)變化)，因此對(duì)切換閥門的可靠性、密封性要求很高，一般都采用專用高性能的氣動(dòng)蝶閥。

四平天科氣體有限公司6500 m3/h空分設(shè)備由開封空分集團(tuán)整體設(shè)計(jì)制造，采用常溫分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹機(jī)制冷、規(guī)整填料上塔、全精餾無氫制氬、全低壓流程。于2005年5月正式投產(chǎn)。分子篩純化系統(tǒng)切換閥門均采用國產(chǎn)某公司生產(chǎn)的氣動(dòng)蝶閥。閥門技術(shù)參數(shù)見表1。

分子篩純化系統(tǒng)布置在室外，所有控制閥及其配套電磁閥均為露天，這就難免出現(xiàn)一些故障，常見的故障有：1.密封圈老化。2.閥門內(nèi)漏。3.閥門動(dòng)作卡滯。4.電磁閥故障。5.執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障。6.閥門反饋信號(hào)沒有或滯后。7.冬季下雪等因素造成電磁閥有水，冰凍，不動(dòng)作或動(dòng)作不靈、滯后等。

表1 四平天科氣體6500 m3/h空分設(shè)備分子篩純化系統(tǒng)切換閥門技術(shù)參數(shù)Table 1 Technical parameters of molecular sieve purification system switching valve in 6500 m3/h air sepearation equipment of Siping Tianke Gas Co.，Ltd.

1 故障現(xiàn)象

圖1 四平天科氣體6500 m3/h空分設(shè)備分子篩純化系統(tǒng)流程圖Fig.1 The flow chart of molecular sieve purification system in 6500 m3/h air separation equipment of Siping Tianke Gas Co.，Ltd.

2008年12月25日21：18，2#分子篩純化器泄壓到9分36秒時(shí)，壓力穩(wěn)定在0.278 MPa就不再下降，進(jìn)塔空氣量有少量下降，即暫停分子篩純化器工作程序。經(jīng)分析參數(shù)變化、分子篩流程及切換程序，初步判斷分子篩純化器某個(gè)切換閥門沒關(guān)嚴(yán)，氣體由1#分子篩純化器泄漏到2#分子篩純化器，內(nèi)漏較大，嚴(yán)重影響了分子篩純化系統(tǒng)的繼續(xù)運(yùn)行。分子篩純化系統(tǒng)流程圖見圖1，切換程序見表2。

表2 四平天科氣體6500 m3/h空分設(shè)備分子篩化系統(tǒng)切換程序Table 2 Switching programs of molecular sievepurification system in 6500 m3/h air separation equipment of Siping Tianke Gas Co.，Ltd.

2 原因分析

分子篩切換閥門直徑大，閥門精度高，動(dòng)作頻率高，隨著使用時(shí)間的延長，很多部件都逐漸老化，難免出現(xiàn)一些故障。

故障出現(xiàn)后，操作人員對(duì)分子篩切換閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電磁閥、儀表氣源、現(xiàn)場反饋信號(hào)、計(jì)算機(jī)反饋信號(hào)做了檢查，均正常。由于2#分子篩純化器剛剛工作結(jié)束，開始泄壓，只有 V1202、V1204、V1209動(dòng)作。當(dāng)時(shí)分子篩純化器工作壓力在0.490 MPa，泄壓程序運(yùn)行到9分36秒、壓力0.278 MPa時(shí)壓力才不再下降，調(diào)閱計(jì)算機(jī)歷史記錄數(shù)據(jù)，在正常情況下，泄壓程序運(yùn)行到3 min左右，壓力就下降到0.28 MPa左右，且進(jìn)塔空氣量有所降低，從以上情況分析可以看出，閥門內(nèi)漏較大。而V1209直徑只有65 mm，如果是V1209內(nèi)漏不可能有這么大的量，進(jìn)而可以排除V1209內(nèi)漏。那只可能是V1202或1204內(nèi)漏，很可能是有異物卡滯，閥門沒能完全關(guān)上，而不是輕微泄漏。由于這種情況下，2#分子篩無法泄壓完全，也無法再生，分子篩純化系統(tǒng)程序也就無法進(jìn)行下去，如果不能盡快處理，空分系統(tǒng)只能停車。

3 處理措施

3.1 應(yīng)急處理

為了暫時(shí)保持空分系統(tǒng)保質(zhì)、保量地繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，操作人員發(fā)現(xiàn)故障后立即暫停分子篩純化系統(tǒng)運(yùn)行程序，開大空壓機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉，提高空壓機(jī)排氣壓力，增加排氣量。

3.2 在線處理

經(jīng)分析確定是V1202或V1204內(nèi)漏，很可能是有異物卡滯，根據(jù)蝶閥特點(diǎn)及氣體泄漏量分析，異物可能不大，只要能重復(fù)開關(guān)這兩個(gè)閥門，就很可能通過氣流的沖擊清除閥位上的異物，進(jìn)而使故障閥門關(guān)嚴(yán)。

確定處理方案后，考慮到1#、2#分子篩純化器存在0.212 MPa的壓差，為了避免開關(guān)V1202或V1204時(shí)由于壓差而造成工況波動(dòng)及對(duì)分子篩床層的沖擊，必須對(duì)2#分子篩純化器充壓，以達(dá)到1#、2#分子篩純化器均壓，然后開關(guān)V1202或V1204清除異物。充壓可采取兩種方法：一是跳步程序自動(dòng)充壓;二是閥門自動(dòng)改手動(dòng)充壓?？紤]到手動(dòng)操作安全、穩(wěn)定、簡潔，而且由于V1202或V1204內(nèi)漏，可以不用V1209充壓閥，所以采用手動(dòng)操作。

具體操作步驟如下：

1.21：35，手動(dòng)關(guān)閉V1211泄壓閥。

2.由于V1202或V1204內(nèi)漏，V1211關(guān)閉后2#分子篩純化器自動(dòng)充壓，21：40充壓結(jié)束，1#、2#分子篩純化器壓差為1 kPa。

3.手動(dòng)反復(fù)開關(guān)V1202、V1204數(shù)次，期間閥門動(dòng)作、反饋信號(hào)均正常，最后手動(dòng)關(guān)閉 V1202、V1204。

4.21：45，手動(dòng)開V1211泄壓閥，2#分子篩再次泄壓，這次2#分子篩純化器在程序規(guī)定時(shí)間內(nèi)完全泄壓。

5.21：58，V1202、V1204、V1211 手動(dòng)操作改自動(dòng)操作，運(yùn)行分子篩純化系統(tǒng)程序。

經(jīng)過以上操作，實(shí)際結(jié)果說明以上分析及處理措施準(zhǔn)確、及時(shí)，沒有對(duì)分子篩純化系統(tǒng)及空分系統(tǒng)工況造成大的影響。

4 預(yù)防措施

1.完善空分設(shè)備、電氣、儀表及相關(guān)配件的采購、保養(yǎng)計(jì)劃和維修監(jiān)管制度。

2.嚴(yán)格執(zhí)行定期的維護(hù)、保養(yǎng)計(jì)劃。

3.加強(qiáng)操作人員的日常工作、應(yīng)急處理的培訓(xùn)。

4.分子篩純化系統(tǒng)切換閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)加裝防雨罩，配套的電磁閥加裝保溫箱，可有效避免因環(huán)境原因而造成閥門故障。

5 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

本次故障反映出分子篩純化系統(tǒng)切換閥門的可靠、靈活、穩(wěn)定運(yùn)行在空分系統(tǒng)正常運(yùn)行中的重要作用，準(zhǔn)確地分析、處理分子篩純化系統(tǒng)切換閥門故障，可有效避免空分系統(tǒng)的不必要停車，減少因空分系統(tǒng)停車造成的經(jīng)濟(jì)損失。