15000m3/h空分設(shè)備液空節(jié)流閥故障分析及處理

孫素霞，王麗花，王志勇，李宗法

（河南豫光金鉛股份有限公司，河南 濟(jì)源 454650）

河南豫光金鉛股份有限公司制氧廠KDONAr-15000/4000/500（簡稱：15000空分）空分設(shè)備2014年12月投產(chǎn)，采用DCS系統(tǒng)控制、全低壓常溫分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹機(jī)制冷、全精餾無氫制氬和氧、氮外壓縮流程。2018年7月投運(yùn)氬系統(tǒng)時(shí)，液空節(jié)流閥V1的執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)卡阻，造成主塔及氬塔工況異常，出塔氧氣量減少，液氬產(chǎn)量減少等。利用停車機(jī)會(huì)，將V1閥抽芯處理后，工況恢復(fù)正常。

1 15000m3/h空分的工藝流程如下：

原料空氣自潔式過濾器吸入，除去灰塵及其他機(jī)械雜質(zhì)后，經(jīng)空壓機(jī)壓縮至O.5MPa，在空冷塔中與常溫水和冷凍水換熱冷卻到8℃～10℃，進(jìn)入分子篩純化系統(tǒng)中除去水分、二氧化碳、乙炔和其他一些碳?xì)浠衔铩?/p>

空氣被凈化后分成3路：第一路空氣經(jīng)過主換熱器，與返流氣體（氧氣、氮?dú)?、污氮?dú)猓Q熱后進(jìn)入下塔進(jìn)行精餾；第二路空氣經(jīng)膨脹機(jī)增壓端增壓后，進(jìn)入主換熱器，與返流氣體換熱后進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹制冷，膨脹后的空氣直接進(jìn)入上塔或旁通一部分進(jìn)入污氮管；第三路少量空氣從純化后抽出作為空分設(shè)備自身儀表氣。

在下塔空氣被初步分離成氮和富氧液空，氣氮在主冷中液化成液氮，液氧在主冷中蒸發(fā)為氣氧。液氮出主冷后為上、下塔提供回流液和少量液氮產(chǎn)品，液空經(jīng)過冷器過冷后進(jìn)入上塔中部作為回流液。產(chǎn)品氧從上塔底部引出，產(chǎn)品氮?dú)鈴纳纤敳恳觯?jīng)主換熱器復(fù)熱后送出系統(tǒng)。從上塔相應(yīng)部位抽出氬餾分，經(jīng)粗氬塔和精氬塔精餾后，在精氬塔底部得到純精氬產(chǎn)品。

2 故障現(xiàn)象及分析

2018年7月18日12：30分投運(yùn)粗氬系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)DCS上液空節(jié)流閥V1關(guān)至25%，進(jìn)粗氬冷凝器液空進(jìn)液閥V3閥開至82%時(shí)，粗氬流量仍提不到13000m3/h（正常15000m3/h左右），再開大或關(guān)小提升氣閥門V3TS，仍不見效。安排操作工到分餾塔上檢查V3閥和V1閥的開度，發(fā)現(xiàn)V3閥開度與DCS顯示一致，可排除。而V1閥開度不一致，現(xiàn)場開度為70%，DCS上開度25%，當(dāng)時(shí)懷疑V1閥的定位器有問題，通知儀表科來現(xiàn)場檢查，儀表科也認(rèn)可定位器的問題，后更換定位器。由于V1閥為無錫工裝KOSO生產(chǎn)的氣開式調(diào)節(jié) 閥，為防止V1閥突然關(guān)閉，先把V1閥現(xiàn)場限位在40%，DCS操作V1閥至50%、60%、70%，現(xiàn)場不動(dòng)作，繼續(xù)開大閥門突然全開，之后關(guān)閉氣源，V1閥閥桿仍然卡阻在70%左右，不能向下移動(dòng)。將V1閥打到手動(dòng)位置操作，也無法搖動(dòng)，處于卡死狀態(tài)。

V1閥故障前后各工藝參數(shù)比較

氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥不動(dòng)作，一般有以下幾種情況：

（1）定位器故障

（2）閥門現(xiàn)場處于手動(dòng)位置

（3）調(diào)節(jié)閥的閥桿脫落

（4）調(diào)節(jié)閥的膜頭泄漏

（5）閥芯中有異物造成卡阻

（6）儀表氣源故障

經(jīng)過逐一排除，斷定是執(zhí)行機(jī)構(gòu)卡阻或閥芯中卡有異物造成的。

因當(dāng)時(shí)后序使用氧氣，無法處理，先把V1閥限位在40%，在此期間，V1閥暫不操作。由于V1開度較大，上塔精餾負(fù)荷大，為保證氬系統(tǒng)能夠運(yùn)行，只能壓低氧產(chǎn)量，降低氬餾分，維持氬系統(tǒng)高負(fù)荷低餾份運(yùn)行，密切注意工況各參數(shù)的變化，以免V1閥突然動(dòng)作。

3 故障處理

7月27日，利用后序不用氧氣期間，決定將空分系統(tǒng)臨時(shí)停車對(duì)V1閥進(jìn)行抽芯檢查。

處理方法；

（1）將空分系統(tǒng)從后往前停至預(yù)冷系統(tǒng)處；

7月27日3：48分停氧透；6：40分停氧氮壓機(jī)；6：50分停氬系統(tǒng)；7：10分停膨脹機(jī)；7：25分純化系統(tǒng)手動(dòng)打暫停，停電加熱器；8：17停預(yù)冷系統(tǒng)。

（2）關(guān)閉冷箱充氣總閥，防止拆閥時(shí)有珠光砂從氣動(dòng)閥小保冷箱邊緣漏出。

（3）8：30分下塔仍有約0.3MPa的壓力，因與下塔相連的液空、液氮管道有液封彎，下塔壓力不能釋放，也不想將下塔液體全部排出，于是逐漸打開液空節(jié)流閥V1和粗氬冷凝器液空進(jìn)液閥V3直到全開，讓積存在管道內(nèi)的液體全部回流到下塔，并打開下塔液氮吹除閥V306，通過V306閥將下塔壓力釋放掉，確認(rèn)上下塔均無壓力，并且V1閥門前后無液體后，才進(jìn)行無壓安全檢修操作。

（4）檢修人員勞保佩戴齊全。

（5）在廠家技術(shù)人員的指導(dǎo)下，拆掉液空節(jié)流閥V1閥（V1閥屬于低溫長桿閥）外面的波紋抱箍（不銹鋼圈），緩慢抽出V1閥橡膠保護(hù)罩內(nèi)的巖棉，隨著就有冷氣和少量珠光砂冒出來，立即用破布條堵塞泄漏處，檢查發(fā)現(xiàn)珠光砂是從閥座和閥門保護(hù)罩之間的縫隙處泄漏的（以后若有大修機(jī)會(huì)，冷箱扒砂后用發(fā)泡劑堵塞漏點(diǎn)）。拆掉閥座周圍的螺栓，抽出閥芯，發(fā)現(xiàn)V1閥芯中有鋁條（約2公分寬、10公分長）卡在閥芯上，之后清出閥芯內(nèi)的鋁條，用儀表空氣對(duì)閥桿進(jìn)行加溫，使閥桿復(fù)溫。并更換閥門密封墊。

（6）閥門復(fù)位。因有冷氣冒出，安裝閥門時(shí)無法看清楚，于是引入一股儀表空氣通入V1閥門保護(hù)罩內(nèi)，加速冷氣復(fù)溫，人員能看見后，將閥門就位，固定好閥門壓蓋處的螺栓，此時(shí)閥門即可開關(guān)操作。

（7）12：13分，啟動(dòng)預(yù)冷系統(tǒng)；13：30分將氣導(dǎo)入下塔，逐漸升壓，分別在0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa的壓力下，檢驗(yàn)V1閥門的閥蓋處是否出現(xiàn)外漏，并逐步冷緊V1閥門壓蓋螺栓直到不漏為止，裝入巖棉，固定好外面的不銹鋼圈，檢修工作完成，開車后工況運(yùn)行正常。

4 故障原因

5月25日，15000空分系統(tǒng)分餾塔大修時(shí)，外協(xié)施工隊(duì)對(duì)塔內(nèi)損壞的鋁管、彎頭、閥門等進(jìn)行了部分更換和修復(fù)，經(jīng)試壓、吹掃、裸冷后開車，鋁條是塔器管道修復(fù)過程中遺留下來的，在吹掃時(shí)，卡在V1閥的閥芯處，導(dǎo)致V1閥卡死。

5 結(jié)束語

操作人員在生產(chǎn)中應(yīng)時(shí)刻保持清醒的頭腦，認(rèn)真監(jiān)視各項(xiàng)參數(shù)的變化，并精心操作，根據(jù)工況的趨勢變化進(jìn)行綜合分析，培養(yǎng)自己判斷問題的能力。另外，塔器修復(fù)過程中，要加強(qiáng)冷箱內(nèi)管道焊接過程的監(jiān)督與管理，保持管道內(nèi)干凈無雜物，確保塔器和管道的修復(fù)質(zhì)量；開車前，最好對(duì)自動(dòng)閥重新調(diào)試，保證閥門動(dòng)作靈活。