國產大化肥裝置減溫減壓閥運行故障分析

楊 林，羅繼雄，何培東

(中國石油西南油氣田川東北作業分公司，四川 成都 610051)

某化肥生產裝置作為國內首套具有自主知識產權的國產化大化肥裝置，其蒸汽系統壓力分別為高壓11.9MPa(a)、中壓4.9MPa(a)、次中壓2.5MPa(a)和低壓0.44MPa(a)，共4個壓力等級的蒸汽，做到能量分級合理利用，提高能量的綜合利用效率。由轉化、合成汽包所產高壓蒸汽經過熱器，與開工鍋爐所產高壓蒸汽組成高壓蒸汽系統；由裝置機組透平抽出，部分高壓蒸汽經減溫減壓組成為中壓蒸汽系統；同時，部分中壓蒸汽通過減溫減壓進入次中壓、低壓管網。蒸汽系統減溫減壓閥在運行過程中，發生閥門卡澀故障，導致蒸汽系統不能穩定運行。

1 減溫減壓閥結構原理

減溫減壓閥是通過控制閥體內的啟閉件的開度來調節介質的流量，將介質的壓力降低，同時借助閥后壓力的作用調節啟閉件的開度，使閥后壓力保持在一定范圍內，并在閥體內或閥后噴入減溫冷卻水，將介質的溫度降低，達到減溫減壓的目的。減溫減壓閥剖面結構見圖1，一次蒸汽進入閥體后，在減溫減壓閥作用下，達到減溫減壓的目的，并通過二次蒸汽出口進入低壓管網。高壓蒸汽的減溫減壓分為兩個物理過程。

(1)減壓。通過閥體內的節流元件，使一次蒸汽在節流過程中損失勢能，同時克服高流速帶來的沖蝕、振動和噪音，將一次蒸汽壓力降低。

(2)減溫。向高溫蒸汽中噴入減溫冷卻水，冷卻水經過閥體內的噴嘴噴出，分散成小水滴(即減溫冷卻水一級霧化)。由于蒸汽流動產生的空氣動力大于水分子的表面張力，水滴在蒸汽中進一步被擊碎，形成水霧(即二級霧化)。水霧懸浮分散在過熱蒸汽中，吸收熱量，幾乎瞬間蒸發，從而降低蒸汽溫度。

圖1 減溫減壓閥剖面結構

2 減溫減壓閥拆檢情況

針對閥門卡澀、無法及時開關、影響蒸汽系統調節的情況，利用裝置停車的機會，組織檢修人員對閥體進行拆檢。

2.1 HV8021減溫減壓閥拆檢

圖2 活塞密封環表面堆積大量刮蹭物

HV8021減溫減壓閥用于將11.9MPa(a)高壓蒸汽轉變為4.9MPa(a)中壓蒸汽。通過拆檢發現，HV8021主閥芯的特性孔部分、閥座及閥籠均未發現明顯損傷；閥桿及閥桿導向環內壁無損傷。但兩個活塞密封環已完全卡死在閥芯內，且閥蓋內壁有劃傷。活塞密封環卡死在凹槽內，其表面堆積有大量刮蹭物(見圖2)。

2.2 PV8026減溫減壓閥拆檢

PV8026減溫減壓閥用于將4.9MPa(a)中壓蒸汽轉變為2.5MPa(a)次中壓蒸汽。通過拆檢發現，PV8026主閥芯的特性孔部分、閥座及閥籠均未發現明顯損傷；閥桿及閥桿導向環內壁無損傷；兩個活塞密封環中，一個活塞環已完全卡死在閥芯內無法動作，另一個損壞脫落(見圖3)。

圖3 PV8026減溫減壓閥損傷情況

3 減溫減壓閥門卡澀故障原因分析[1]

從拆檢發現的損傷現象可知，卡澀的直接原因為活塞密封環不能自由動作。閥門的兩個活塞密封環是一個開口的彈性圈，能夠在活塞環凹槽內自動伸縮，自由旋轉，能消除冷熱不同狀態下材料膨脹對閥芯運動產生的影響，反之，如其不能自由伸縮，就會在閥芯動作的過程中拉傷閥蓋內壁，同時導致塞密封環變形、脫落損壞，從而造成閥門卡澀。進一步分析后發現，造成故障的原因主要有以下幾方面。

(1)減溫減壓閥門已安裝3年多，由于化肥市場低迷，裝置未進行試生產，長時間未能投運，導致在蒸汽管道以及閥體內產生銹渣，閥前管道內雜質隨介質蒸汽進入活塞環的縫隙，從而卡死活塞環并造成刮蹭。

(2)閥門投用時會對蒸汽系統進行暖管，在暖管過程中，排液不充分，造成蒸汽帶水。這些汽水混合物通過活塞時發生了閃蒸，沖刷活塞環和閥蓋內壁，從而造成其變形損壞，發生卡澀。

(3)在操作過程中，閥體預熱溫度低于相應壓力等級蒸汽對應的飽和溫度。當蒸汽進入閥內時產生冷凝，形成冷凝水，對活塞環和閥蓋內壁造成沖刷，從而引起成閥門卡澀。

(4)在投運初期蒸汽系統負荷不高時，減溫水調節閥長時間工作在小于5%的閥門開度下，由于工況的減溫水壓力很高，高壓差狀態下閥門小開度易造成閥芯密封面損壞。

4 處理措施[2，3]

(1)對于已經損壞的活塞密封環、閥芯、閥蓋等無法修補的部件，更換新的原廠備件，同時更換密封件，如閥蓋墊片、閥座墊片、填料。

(2)減溫減壓閥在投運前，必須對閥門及管道進行充分預熱，保證其運行溫度在工況壓力下的飽和溫度以上，避免蒸汽帶水沖擊損壞閥門內件。

(3)在投運初期蒸汽系統負荷不高時，減溫水調節閥暫不投用，采用旁路閥進行手動調節。

5 結語

通過拆檢減溫減壓閥，并結合檢查蒸汽系統的操作記錄，發現了閥門損壞故障的原因，在采取針對性處理措施對閥門進行維修，并優化了蒸汽系統工藝操作后，減溫減壓閥運行正常，穩定了蒸汽系統，保證了生產裝置的平穩運行。