空分装置几起自调阀故障分析与处理

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)兖矿鲁南化肥厂 作者:石亚玲

  兖矿鲁南化肥厂28000m3/h空分装置由杭州杭氧股份有限公司成套供货,配套有陕鼓与德国曼透平合作生产的RIK112S空压机和RBZ45增压机,使用杭州汽轮机股份有限公司的全凝式汽轮机拖动。该装置采用全低压分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、全精馏无氢制氩、空气增压循环的氧、氮双泵内压缩流程。该装置于2008年5月底开始单体试车,2008年6月29日生产出合格氧气。3a多来系统运行良好,但在运行中部分阀门暴露出一系列问题,多次导致系统被迫停车检修。本文主要对装置在运行中出现液氮节流阀阀芯脱落、高压液空节流阀阀柄断裂、液氧泵进口阀内漏、液氧泵回流阀阀杆振动偏磨等问题及采取的整改措施进行讨论,以供大家探讨和借鉴。

1、液氮节流阀V3003阀芯脱落

  1.1、现象

  2008年9月3日6:00左右,巡检人员发现空分冷箱东侧有漏液现象。经排查发现去上塔液氮节流阀V3003阀门压盖处喷液。立即联系仪表人员,处理后喷液问题得到解决,但阀门内却不断有振动和响声发出。9月6日阀门厂技术人员到厂,分析怀疑该阀的阀芯脱落或阀杆断裂,需停车处理。9月16日,空分短停,分馏系统排液后在维持上塔微正压的情况下拆检V3003,发现阀芯与阀杆连接处脱焊,阀芯有轻微磨损迹象。更换新阀芯后系统恢复开车,初期阀门工作正常,但不到1个月V3003再次出现阀杆断裂,系统被迫停车检修。

  1.2、原因分析及处理

  针对V3003多次出现断裂的问题,首先怀疑是阀门选型偏小,因为在设计初期该阀设计口径为DN125,最终设计改为DN80。但核算结果DN80口径完全满足设计要求。

  V3003阀芯与阀杆连接处2次出现脱焊断裂,并且断裂面都是阀芯与阀杆焊接处,因此怀疑阀芯与阀杆连接强度不够,阀芯与阀杆的内嵌连接不能满足运行要求。于是在与杭氧工装技术人员协商后,将阀芯导向套加粗、加长,并在增加螺纹连接后再进行焊接,同时对阀芯与阀杆采用销钉铆接。改后系统恢复开车,V3003运行至今未再出现异常(迄今阀门已经稳定运行近3a,没有再出现问题)。

2、高压液空节流阀V3015阀柄断裂

  2.1、现象

  2008年7月空分装置正常运行后,空气增压机末段高压空气安全阀多次出现超压起跳。通过排查,发现高压液空节流阀V3015振动较大,且现场阀位与控制室显示存在偏差。借10月检修机会更换新的阀门定位器后,阀门振动仍然较大。2009年2月停车拆检阀门发现:阀杆导向套磨损严重,有1条约30mm宽、5mm深的环形沟槽,且阀杆存在轻微弯曲变形,阀芯的3个节流面均存在不同程度的磨损,最深处达3mm,阀座有3个缺口,最深处达4mm。因当时没有相应的备件更换,被迫对高压液空节流阀监护运行,20d后阀杆突然断裂,阀门剧烈振动(甚至冷箱板和平台也能感觉到振动),系统被迫停车检修。

  2.2、原因分析及处理

  V3015额定流量为74400m3/h,最大流量为78120m3/h,阀门口径为DN80,但实际运行中高压空气流量有时会远超80000m3/h,偏离阀门的额定工况。阀门口径偏小,将造成流体流速加快,并产生气穴现象及闪蒸,造成阀芯零件严重磨损。为此专门与杭氧设计人员进行了沟通,根据实际运行工况,将该阀门更换为DN100口径的阀门,阀门参数也进行了适当调整,同时将阀门结构由一级节流降压改为三级节流降压,降低阀门流通处的介质流速,减少介质闪蒸和气蚀量。另外,针对阀门在运行中进出口压差大、介质易闪蒸气化、阀芯冲刷严重的情况,新换阀门的阀体材料等级提高(含镍量为13.4%,比旧阀提高约3%,有效提高了阀体的强度、韧性及耐磨性)。

  系统开车后加强了对该阀运行情况的监控:降低V3015阀前温度,控制在-160℃以下,尽量靠近原设计值-171℃,降低节流后汽化率;加强对V3015现场巡检,对阀门出现异常情况及时进行控制调节。

  改后近3a的运行期间,对该阀门多次拆检,均未发现异常,内件也未出现磨损。

3、液氧泵进口阀内漏

  3.1、现象

  自系统开车以来,液氧泵进口阀V3501A/B一直存在着内漏问题,既对液氧泵高负荷运行产生影响,又造成液氧泵、进口过滤器、止回阀等无法从系统退出、检修。为此,历次空分检修均将该阀列入了拆检计划,并曾2次更换新阀,但仍未彻底解决阀门内漏问题。

  3.2、原因分析与处理

  (1)针对阀门内漏的问题,首先怀疑是装置内铝屑等异物卡在阀芯处,造成阀门关闭不严。对此借装置停车机会进行验证:从关闭阀门进行排液到系统加温后停车进行拆检,一直保持该阀处于关位,但最后在拆检阀门时并未发现有任何异物,由此排除了该项怀疑。

  (2)通过查阅阀门相关资料,发现液氧泵进口阀为杭氧KOSO的产品,是首次用于内压缩流程上,设计的泄漏等级为Ⅳ级,有一定泄漏量是允许的,但却没有满足内压缩流程中液氧泵需在线退出系统检修的要求。

  鉴于该阀门给系统带来的安全隐患,杭氧为该阀重新进行了设计选型,将原DN200的三偏心蝶阀更换为TYCO的三偏心蝶阀(DN150,阀门要求达到零泄漏等级)。更换新阀后,运行中的阀门未出现内漏情况。

4、液氧泵回流阀阀杆振动、偏磨

  4.1、现象

  2009年,系统运行过程中随着装置负荷的提高,液氧泵回流阀V3511A/B均出现不同程度的“喘振”,可耳闻阀腔内有异常响声,特别是系统提高负荷时(阀门开度超过40%时),阀杆可见10mm左右上下窜动,造成出界区氧气压力有0.1~0.2MPa的波动,现场可耳闻似拖拉机的声音,对气化炉稳定运行带来极大的威胁。实际上2回流阀在前几次停车拆检时已发现A泵回流阀V3511A阀芯有严重磨损,不能随主泵长期运行;B泵回流阀V3511B阀芯也有不同程度的磨损。

  4.2、原因分析与处理

  针对阀杆上下窜动问题,首先怀疑是阀门定位器输出压力低。通过查阅厂家提供的阀门设计参数,回流阀阀门定位器的输出压力范围为0.15~0.3MPa,经现场检查确认,2台阀门定位器输出压力分别为0.15~0.25MPa和0.15~0.23MPa,比设计值稍低。于是仪表人员现场将空气过滤器后气源压力调整到0.35MPa,提高阀门定位器输出压力至设计值,但是效果还是不明显。

  重新核对现场实际运行参数,发现对于此类高压节流减压(阀门进/出口压力为6.34/0.377MPa)、通过流道时介质闪蒸对阀芯冲刷严重的阀门一般均选用流关型阀门,而该空分装置现场阀门为流开型。因一般介质闪蒸损伤部位多发生在阀门节流口下游,而流关型阀门的特点是节流口下游可以远离阀芯等关键内件,减少介质闪蒸对阀芯等关键内件的冲刷磨损,提高阀门使用寿命,因此更换V3511A/B新阀芯时将阀门由流开型更换为流关型,同时将阀前温度由原设计的-178.27℃提高至-175.15℃,使得新阀芯更能适应实际工况。

  液氧泵回流阀改造后,实际运行中通过加强阀门的维护、监控,尽量控制回流阀开度在40%以下,避免大量液氧回流对阀芯产生冲刷;加强巡检,发现阀门振动时及时进行调节。系统加减负荷时未再出现阀杆振动,随后的多次拆检也未发现阀芯磨损的情况。

  空分装置几起自调阀故障分析与处理为真空技术网首发,转载请以链接形式标明本文首发网址。

  http://www.chvacuum.com/tiaojiefa/104250.html

  与 调节阀 节流阀 相关的文章请阅读:

  调节阀http://www.chvacuum.com/tiaojiefa/