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变压吸附系统程控阀故障原因分析及对策

[日期:2020-12-15] 来源:《中氮肥》2020年第6期  作者: [字体: ]

杨明1,许志红2,刘红星1

(1.哈密广汇环保科技有限公司,新疆 哈密8393032. 新乡中新化工有限责任公司,河南 获嘉453800

 

      [摘  要]新乡中新化工有限责任公司乙二醇装置配套变压吸附(PSA)系统试生产阶段,程控阀故障频发,而程控阀的运行状况在很大程度上直接决定了PSA系统的运行状况,为此PSA系统先后进行了2次技术改造,但第二次技改后生产阶段程控阀仍然出现了不少故障。经分析与梳理,试生产阶段程控阀故障主要是吸附剂泄漏所致,2018年二次技改后运行过程中出现的故障则主要是对程控阀缺乏维护保养造成的,在原因分析的基础上,中新化工对PSA系统程控阀进行优化改造,消除了不少问题。同时,通过总结多年来的运行维护经验提出了PSA系统程控阀日常运行维护管控的关键点。

[关键词]变压吸附系统;程控阀;故障现象;原因分析;应对措施;优化改造;运行维护经验

[中图分类号]TQ028.1+5   [文献标志码]B   [文章编号]1004-9932202006-0055-03

 

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新乡中新化工有限责任公司(简称中新化工)PSA系统是乙二醇装置的外围配套装置,其主要任务是向下游乙二醇装置提供合格的原料气——COH2。该PSA系统由北京北大先锋科技有限公司设计,20113月开始施工,20123月首次试车。由于试生产过程中出现CO产品气中甲烷含量高和吸附剂泄漏的问题,影响系统自身及下游系统的安全、稳定运行,PSA系统先后进行了2次技术改造,20183月第二次技改完成后投运。以下对有关情况作一简介。

1  PSA系统运行概况

PSA系统是高度自动化的气体分离装置,每个运行周期吸附塔都必须经历多个工艺步骤,而这些工艺步骤是按照设定好的自控程序通过程控阀稳定、有序启闭实现切换的,PSA系统程控阀运行状况良好与否直接决定了PSA系统能否安全、稳定运行,而中新化工PSA系统自20123月份试车以来,因程控阀故障多次造成PSA系统和下游乙二醇装置停车,具体如下。

1.1  第一阶段——试生产阶段

工程建设阶段,由于在设备监制及进厂检验环节把关不严,PSA吸附塔下分布器存在间隙大、丝网破损、丝网未压实、螺栓未把紧等一系列问题,设计院现场代表建议将存在的问题处理后再进行吸附剂装填和试车工作,以免出现吸附剂泄漏问题并损坏程控阀,但当时由于工程进度节点要求在2012年初开车产氢,PSA系统存在的问题没有彻底处理就进行了吸附剂装填、试车,结果试生产阶段出现了吸附剂大量泄漏致程控阀阀芯冲刷内漏的问题;尤其是20133月首次技改时将原设计均压调节阀去掉后,系统出现了严重的吸附剂粉化问题;20135PSA系统重启后,201379月期间,PSA系统连续运行时间没有超过1个月的,每次PSA系统停车,在程控阀(含密封面、密封壳——程控阀密封壳即平衡缸,其通过平衡管与阀体通道相连)和管道内均能发现大量的吸附剂颗粒及粉尘,并伴随大量程控阀出现内漏的迹象。

分析认为,此阶段造成程控阀故障的原因有二:一是吸附剂泄漏造成阀芯及密封面受到冲刷,密封面损伤后密封失效;二是吸附剂粉尘通过平衡管进入密封组件,造成密封组件摩擦力加大,阀杆上附着大量粉末而致阀门卡涩,甚至造成密封O型圈干磨,平衡缸外壁出现断裂。

1.2  第二阶段——二次技改后生产阶段

2013年底,中新化工委托维保公司对PSA系统所有程控阀进行了加油保养,但因各种各样的原因,PSA系统第二次技改一直拖延至2017年底才艰难结束,此期间程控阀在现场经受各种自然环境考验,未进行过任何维护保养。

分析认为,此阶段程控阀故障大多由维护保养不善引起,同时PSA系统长周期、高负荷运行也暴露出程控阀设计制造方面的缺陷。

2  程控阀故障原因分析及应对措施

2.1  维护保养不善引起的故障

2.1.1  程控阀反馈故障

故障现象:程控阀在运行过程中出现开、关故障报警,但吸附塔压力正常,程控阀现场动作与程序要求一致,只是反馈不正常。

原因分析:受阀门开关震动的影响,程控阀开关检测头与霍尔开关出现松动,霍尔开关与检测头间隙超出设计要求,出现反馈故障。

应对措施:每周定期检查阀检霍尔开关紧固情况,有松动时及时消除。

2.1.2  程控阀打开故障

故障现象:程控阀在运行过程中出现开故障报警,吸附塔压力未按程序要求升高或降低,出现异常,程控阀现场动作与程序要求不一致。

原因分析:① 电磁阀卡涩——两位五通电磁阀缺乏维护保养,滑块不动作或有异物卡住;② 电磁阀线圈损坏——电磁阀线圈露天安装,日晒高温下老化损坏;③ 阀门接线端子卡接线松动,开关信号传输不良;④ DCS机柜安全栅损坏,无输出信号。

应对措施:① 严格控制程控阀仪表空气质量,不得含有微量粉尘和水分,且定期更换电磁阀并进行维护保养;② 电磁阀线圈增设防晒设施;③ 定期检查接线端子接线情况;④ 更换损坏的DCS机柜安全栅。

2.1.3  程控阀开关延时故障

故障现象:程控阀在运行过程中出现开、关延时故障报警,但吸附塔压力正常,程控阀现场动作与程序要求一致,只是未在程序设定时间内开、关到位,出现延时报警。

原因分析:程控阀开关平衡活塞在气缸内上下运动的过程中缺乏润滑而卡涩,阀门开、关迟缓;或仪表气缸窜气造成阀门开、关迟缓。

应对措施:平衡缸活塞卡涩引起的阀门开、关延时故障,可能是吸附剂粉尘进入平衡缸导致了活塞润滑不良,有停车机会要打开检查及处理;对于仪表气缸窜气引起的阀门开、关延时故障,要定期检查,发现有润滑不良的情况时要及时加油,以免发展到窜气的阶段。

2.1.4  程控阀关闭故障

故障现象:程控阀在运行过程中出现关故障报警,吸附塔压力出现异常,程控阀现场动作与程序要求不一致。

原因分析:两位五通电磁阀缺乏维护保养,滑块不动作或有异物而致卡涩。

应对措施:严格控制程控阀仪表空气质量,不得含有微量粉尘和水分,定期更换电磁阀并进行维护保养。

2.1.5  程控阀内漏

故障现象:均压步骤2台吸附塔压力一致时,程控阀有内漏的吸附塔压力缓慢降低;抽真空步骤时,CO产品气中H2含量上升。

原因分析:一方面,吸附剂粉化或泄漏,程控阀开关时粉尘随气流进入而对程控阀密封面形成冲刷,密封失效而致内漏;另一方面,粉尘积聚在平衡缸和平衡盘下部空间,和润滑脂形成油泥,造成平衡缸内密封O型圈磨损,密封失效而引起内漏。

应对措施:首先加强源头控制,加强设计、制造、装配等环节的过程监管,尤其是吸附塔底部分布器,在吸附剂装填前不能有缺陷;其次要严格管控装填、试压、吹扫、生产等环节,尽量避免误操作引起的窜压事故,严禁超负荷生产;再者要利用停车机会检查吸附塔顶部格栅板情况,如有倾斜和吸附剂下沉,立即进行纠正。

2.2  程控阀设计制造缺陷引起的故障

2.2.1  DN400程控阀平衡缸阀杆断裂

更多内容详见《中氮肥》2020年第6

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