空分氬系統停車原因論述

李建珍　朱紅利

【摘 要】2013年6月23日28000空分因粗氬塔II液位持續升高，造成氬系統停車，對生產產生了一定影響。我車間就此次停車進行了針對性的分析。

【關鍵詞】空分氬系統；防喘振；氣蝕

氬系統相關的工藝流程：

含氬約9.2%的氣態氬餾份從主冷上塔相應部位抽出，直接導入粗氬Ⅰ塔的底部，與粗氬Ⅱ塔來的回流粗液氬在填料層進行傳質傳熱，產生精餾，在塔頂得到含氧1～2%的粗氬氣進入粗氬Ⅱ塔，底部含氬較少的混合液回到上塔繼續精餾。

進入粗氬Ⅱ塔下部的粗氬氣，與粗氬冷凝蒸發器回流的粗液氬精餾，底部的粗液氬經液氬泵P3801A/B加壓送至粗氬Ⅰ塔上部作為回流液，上升的粗氬氣中低沸點組分氬的含量不斷提高，最后在粗氬II塔頂部得到含氧≤2ppm、含氬約99.6%的粗氬氣進入粗氬冷凝蒸發器板式單元，與下塔來的液空換熱，大部分粗氬氣被冷凝為液體，作為粗氬Ⅱ塔回流液，一部分工藝氬氣送入精氬塔進行精餾。

由以上工藝流程圖及工藝人員反映粗氬塔II底部液氬液位LICAS-30702升高，我車間初步分析以下三個因素可導致此次的停車事故：1）V3713閥門關閉；2）V3703A/B打開；3）液氬泵不打量。

我車間相關技術人員調集當天趨勢圖，針對三個末端因素進行分析。

現將分析過程匯總如下：

原因一：V3713閥門關閉

由圖I可以看出：V3713為粗氬塔Ⅱ底部液氬液位調節閥，介質為粗氬回流液。它正常工況下的開度在95%以上，結合當天的趨勢圖（黃色箭頭：V3713控制室給定開度；綠色箭頭：LICAS-30702），該閥門在6月23日11：50前均處于98%維持不變，即說明儀表的輸出信號一直在全開位未變。

FT-30702為粗氬塔Ⅰ去粗氬塔ⅠⅠ粗氬流量，由圖II可見該流量于11：30左右已出現下降趨勢，在12：00前跌至最小值。如果是V3713閥門原因那么現場閥門在11：30以后應該為全關或者小開度狀態，但是我車間員工于當日11：50左右接工藝人員電話，配合工藝現場檢查閥門位置情況時，發現閥門的實際位置處于全開位。檢查發現該閥門在控制室輸出大于10%的情況下動作正常、閥位準確，即說明在大開度下閥門使用正常，結合趨勢圖可知V3713在23日的生產過程中一切正常。故此排除V3173關閉這一假設。

原因二：V3703A/B打開

V3703A/B為液氬泵P3802A/B出口壓力調節閥。如果V3703A/B閥門打開，在液氬泵打量一定的情況下將造成去粗氬I塔粗氬量減少，回流進粗氬II塔量增多，在數據上顯示為液氬泵出口壓力降低，粗氬II塔液位升高。

由當日歷史趨勢圖III（綠色箭頭為V3703A閥門給定值，黃色箭頭為液氬泵出口壓力指示），在12：00前該閥門的開度在5%以內，并且給定值未發生較大波動。液氬泵出口壓力值PT-30802A指示在11：30前穩定、無波動。

由以上數據可以看出V3703A/B閥門工作正常，可以排除V3703A/B打開這一假設。

原因三：液氬泵P3801A/B不打量

液氬泵P3801A/B作用是將粗氬II塔底部粗液氬加壓送入粗氬I塔做回流液，正常工況下液氬泵后壓力為0.7MPa。

結合趨勢圖IV和V（黃色箭頭所指為液氬泵P3801A實際轉速、綠色黃色箭頭所指為液氬泵P3801A給定轉速），在趨勢圖IV、V和VI中可見，于11：30液氬泵控制室的轉速給定值沒有變化，而現場實際轉速卻有了小幅上漲，同一時間泵出庫壓力PT-30802A出現一定幅度的波動。

總結以上情形與“氣蝕”現象時候接近。

“氣蝕”是一種對泵的損害過程。離心泵在運轉時，葉輪內部的壓力是不同的，進口處壓力較低，出口處壓力較高。而液體的氣化溫度是與壓力有關系的；壓力越低（或越高），所對應的氣化溫度也越低（或越高）。如果液體進到泵里的溫度高于進口壓力所對應的氣化溫度，則部分液體會產生氣化，形成氣泡。而當氣泡被液體帶到壓力較高的區域時，由于對應的氣化溫度相應提高，蒸氣又會重新冷凝成液體，氣泡迅速破裂。這時，由于氣、液的密度相差幾百倍，所以在氣泡凝結、體積突然縮小的瞬間，周圍的液體便以很高的速度沖向氣泡原來所占的空間，在液體內部發生猛烈的沖擊。這種現象如果發生在葉片的表面，則金屬材料因反復受到很高的沖擊應力而被侵蝕，所以叫做氣蝕。氣蝕過程發生時，出口壓力波動流動的連續性遭到破壞，泵的流量急劇下降。

由以上的描述可知液氬泵出現“氣蝕”現象后可造成泵不打量，粗氬塔II液位持續升高，最終停車。

[責任編輯：楊玉潔]