淺談PSA裝置運行時出現的儀表故障

商曉嵩　趙玉華

摘?要：本文主要是介紹了PSA裝置在運行過程中出現的儀表方面的故障以及對故障原因的分析與問題的解決過程和方法。

關鍵詞：變壓吸附;程控閥;電磁閥;接近開關

一、原理簡介

變壓吸附（PSA）工藝原理是利用吸附質分子和吸附劑表面分子之間的引力不同，而達到氣體分離提純的。在吸附劑的選擇吸附下，原料氣中的CO2、CH4、CO、N2等雜質組份被吸附下來，稱為吸附相殘留在吸附床層中;未被吸附的H2稱為非吸附相從吸附塔頂部排出，作為產品氫氣送出，達到氫氣與雜質分離。整個過程是可逆的，即在加壓時，混合氣中的雜質氣體容易被吸附;減壓時被吸附氣體也較容易地從固體表面解吸出來，使吸附劑獲得再生。

二、工藝流程

本裝置工序包括：吸附、一均降、二均降、三均降、四均降、順放、逆放、沖洗、四均升、三均升、二均升、一均升、產品氫終升共十三個工藝步序。吸附工序：在常溫、高壓下原料氣進入吸附床，吸附劑將雜質吸附，獲得產品氫氣。降壓工序：通過一次或多次的均壓降壓過程，將床層死空間氫氣回收。順放工序：通過順向減壓過程獲得吸附劑再生的沖洗氣源，即用于對其他塔進行吹掃。逆放工序：逆著吸附方向減壓使吸附劑獲得部分再生沖洗（或抽真空）工序：用產品氫沖洗（或抽真空）降低雜質分壓，使吸附劑完成最終的再生。升壓工序：通過一次或多次的均壓升壓和產品氣升壓過程使吸附塔壓力升至吸附壓力，為下一次吸附作好準備。

三、出現的故障及處理方法

（一）程控閥故障處理

我公司PSA裝置的程控閥采用的是雙作用氣缸軟密封的氣動截止閥。當程控閥出現故障時，PSA裝置并不會因為個別閥門的故障而造成停車。我們可以把故障程控閥所在的那個吸附塔從整個的運行步序中卸壓切除，讓這個吸附塔停止運行，從而維修故障閥門。我公司的PSA裝置是十個吸附塔同時工作。當維修閥門完畢后，此吸附塔可以重新投用。在PSA裝置運行中，由于每個吸附塔存在升壓和降壓的過程，程控閥門就會頻繁開關，也就容易造成PSA裝置的閥門故障率比較高。閥門的故障主要表現在閥門內漏和外漏兩種情況。在實際的生產過程中，吸附塔要依靠閥門的動作來實現塔間的相互切換，切換的過程中，就要有均壓降和均壓升的工藝步序。升壓的塔就要保持塔內的壓力達到一定的壓力值，閥門必須保證關閉到位，不內漏。如果閥門關不嚴，壓力達不到要求值，吸附塔會一直保持一個步序，導致后續(xù)工作無法進行。閥門內漏，主要是因為閥門的頻繁動作，長時間的摩擦導致主密封圈劃傷，這時應當維修閥門，把對應的塔切除出運行序列，拆卸閥門，更換閥門的主密封圈。更換完后，要對閥門進行測試，看看閥門能不能正常開關動作。閥門的長時間運行也會造成閥門外漏。閥門的外漏主要表現在閥桿的密封損壞或老化。由于整個的PSA裝置內都是氫氣，閥門的外漏很容易造成重大危險，因此，在裝置的開車前，會對閥門進行氣密性檢測。檢測到閥門外漏，也要及時的切塔，拆卸閥門，更換密封填料并壓緊。同樣，更換后進行調試并進行氣密性檢測。

（二）電磁閥故障處理

電磁閥是驅動閥門閥體動作的重要儀表配件。電磁閥通過電氣信號來控制氣路的輸出來驅動閥門動作。因此，電磁閥的故障在很大程度上影響了裝置的運行。電磁閥的故障現象主要是電磁閥的閥體不動作。電磁閥的閥體內部進行了處理，閥體的內部非常的潤滑。發(fā)現電磁閥的閥體不動作，首先是儀表氣源過濾不干凈，不是我們常說的凈化的壓縮空氣，一般不外乎幾種情況會造成此現象。一個是裝置的現場工作環(huán)境比較惡劣，空氣中大量的塵土等;二是在我們使用的儀表氣源中含有大量的灰塵等其他雜質;三是在儀表投用之前，儀表的氣源管線在投用之前并沒有進行吹掃，管線中含有銹渣。這樣，臟污的氣源流經電磁閥的閥體，或者是惡劣的環(huán)境含有的雜質堵住了閥體的出氣口，導致電磁閥不動作，進而無法驅動閥門的動作。電磁閥不動作一般是清理出氣口或是在進氣口處加入少量的潤滑油，手動動作電磁閥，使閥體的潤滑阻力減小，保證閥體正常動作。如果效果不好，只能進行更換。其次，電磁閥閥體不動作，檢查電磁線圈是否能夠正常工作。如果認為是電磁閥出現故障，首先檢查端子的接線有沒有虛接，或者用萬用表測量一下線路是否短路或斷路。檢查線路沒有問題，可以考慮線圈是否已損壞。檢查線圈的損壞，可以測量線圈的電阻。如果電阻很大，說明線圈已經斷路，線圈可能燒壞。一般原因是線圈受潮，引起絕緣不好，漏磁造成線圈內電流過大而燒壞。再次，電磁閥不動作，檢查24伏的直流供電。有的供電采用的是繼電器板供電，繼電器板上有24伏的供電保險，如果現場的接線端子的接線接觸到了電磁閥的金屬外殼，就會導致供電保險損壞而斷開。最后，電磁閥不動作，可以檢查一下氣源的壓力是否能夠滿足驅動閥門所需氣源壓力的要求，一般儀表驅動氣源壓力都在0.4MPa以上的范圍內。

（三）接近開關故障處理

接近開關主要是用來檢測閥門是否關閉或打開，也影響著每一個步序的執(zhí)行。接近開關由隔離柵提供8V左右的直流電源。接近開關連接DCS段的隔離柵，通過電壓信號的變化轉換為開關信號送DCS DI卡件。閥門開關，接近開關就會有電壓信號的變化。當接近開關靠近被測閥桿，接近開關兩端電壓測量為7V左右;而閥門動作接近開關離開被測閥桿后，測量為4.8V左右。所以，在判斷接近開關是否還能夠正常工作時，可用萬用表來測量接近開關的電壓。其次，我們還要測量安全柵輸入側和輸出側的電壓是否正常，尤其是輸出側的電壓輸出是否有波動或異常，導致接近開關工作不正常。

四、結語

本文主要介紹了我公司PSA裝置在運行時出現的儀表故障。在長期的儀表維護和維修過程中，學習到了許多寶貴的實踐經驗，對儀表的結構和原理進行了綜合的學習和了解，總結出了以上的解決問題的方法和措施，若有不足之處還請各位同行們提出批評、指正。