PTA裝置甘油密封系統故障分析及對策

王建濤

(洛陽三隆安裝檢修有限公司 , 河南 洛陽 471012)

0 前言

某公司PTA裝置采用AMOCO工藝技術,工藝介質較為特殊,漿料較多。為避免漿料在容器內沉積堵塞,裝置設計有23處攪拌器,攪拌器機封設有2套甘油密封系統,用于防止機封發生泄漏,同時也降低了軸承的磨損程度,確保攪拌器的長周期平穩運行。甘油密封系統自投用至今,出現多次故障,嚴重影響裝置的正常生產,因此對該系統進行故障分析及提出對策十分必要。

1 機封甘油密封系統組成及工作原理

甘油密封系統主要由甘油密封站和機封密封腔壓力變送組件兩部分組成,每套系統用于3個容器的攪拌器機封。甘油密封站主要由1個甘油儲罐、2臺甘油泵、1個袋式蓄能器、6個電磁閥及4個油路壓力開關及相應管路組成,系統采用GE90-30系列PLC控制。其中2個電磁閥為一組安裝在一個攪拌器甘油密封回路中。

甘油密封站簡圖見圖1。

圖1 甘油密封站簡圖

機封密封腔壓力變送部分包括甘油補償缸、4個甘油壓力(活塞位置)回訊開關等組成,每個攪拌器均單獨設置1套。機封密封腔壓力變送部分簡圖見圖2。

圖2 機封密封腔壓力變送部分簡圖

正常生產時機封密封腔內壓力等于甘油補償缸活塞上部壓力,甘油補償缸下部壓力等于容器內壓力。正常生產時活塞并不移動,位置靶片位于LSH和LSL之間,對應油路中的兩個電磁閥也全部關閉。當機封密封腔內甘油密封液逐漸損失時,活塞上部壓力變小,活塞連帶著位置靶片向上移動,當靶片上移至LSL回訊開關位置時,甘油站對應密封油路A電磁閥打開(若繼續上移至LSLL位置,則油路中的B電磁閥也會打開),密封油路中的甘油往補償缸上缸內補充甘油,較高的壓力將在瞬間使活塞帶著靶片下移至LSH或LSHH開關位置,PLC系統發出命令將電磁閥全部關閉。

當機封腔內甘油損失速度較快時,由于電磁閥的頻繁開啟會導致甘油電磁閥前總管壓力降低。若總管壓力降低致使PSL(壓力低報)壓力開關動作,A臺甘油泵自啟動。若A臺泵啟動仍不能將總管壓力維持在正常范圍,總管壓力繼續下降致使PSLL(壓力低低報)開關動作時,B臺甘油泵也將自啟動。當總管壓力上升到PSH(壓力高報開關)或PSHH(壓力高高報開關)設定點時,兩臺甘油泵停止。若甘油罐內液位低低時甘油泵也會聯鎖停機。

2 甘油密封系統典型故障及分析

2.1 回訊開關頻繁誤動作

故障現象:原設計機封密封腔壓力變送部分的回訊開關為干簧管開關,感應靶片為一磁性鐵環,隨著活塞位置變動,磁性鐵環會使對應的干簧管開關動作。但系統投用一段時間后,甘油回路中電磁閥頻繁動作,但現場確認甘油密封腔內壓力正常。原因分析:經檢查確認為干簧管開關誤動作造成電磁閥頻繁動作。干簧管磁滯性較大,性能較差,不能滿足現場要求。

2.2 回訊開關或線路故障無法檢測活塞位置

故障現象:①攪拌器機封密封腔內甘油損失后,甘油補償缸內活塞一直上移,現場靶片位置已經超過LSLL回訊開關,甘油補償回路中電磁閥仍打不開,造成密封腔內甘油逐漸消耗完后密封失效。②攪拌器機封密封腔內甘油損失后,甘油補償缸內活塞上移,靶片移動到LSL位置時,對應油路中電磁閥打開進行甘油補充,隨后活塞下移,但一直下移到LSHH位置時,油路中電磁閥仍在打開位置。

原因分析:①回訊開關本體故障。此類故障多發生在甘油密封系統投用較長時間后,回訊開關性能下降或本體故障,造成不能正常工作。②回訊開關檢測頭被異物覆蓋。因回訊開關長時間暴露在室外,油污、灰塵等易附著在檢測頭上,降低了其靈敏度或使其完全不能工作。

2.3 感應靶片位置錯位造成無法正常檢測

故障現象:甘油補償缸內活塞移動,但回訊開關始終無法檢測到靶片位置。原因分析:經現場檢查,發現活塞位置靶片錯位。活塞位置靶片的移動應始終與4個回訊開關保持平行,這樣才能保證靶片移動時對應的回訊開關能檢測出靶片位置。但原設計的靶片上下移動過程中沒有左右限位裝置導致靶片隨活塞長時間頻繁動作后,位置會逐漸偏移,直至回訊開關完全無法檢測到靶片位置。

2.4 甘油補償缸內活塞卡死

故障現象:攪拌器機封密封腔內密封甘油損耗后,甘油補償缸內活塞不動作,通過手閥進行排放或手動補充甘油,活塞位置仍不變。

故障分析:正常情況下,現場通過手閥對甘油補償缸內甘油進行排放或手動補充甘油的方法,此方法可以快速判斷出活塞是否動作正常,如果活塞不動作,則可判斷為活塞卡死。通過進一步的解體檢查發現大多是活塞O形密封環破損,造成活塞卡死。

2.5 甘油補償缸漏油

故障現象:現場甘油補償缸內甘油從活塞桿與上缸蓋之間大量泄漏,活塞移動到LSLL位置,甘油站2臺電磁閥打開,甘油總管壓力低造成甘油泵啟動。

故障分析:活塞桿與上缸蓋之間的密封是通過橡膠O形環密封,活塞長時間頻繁動作造成活塞桿處的密封環磨損,甘油泄漏,進而造成系統不能正常工作。

2.6 甘油補償缸活塞動作不暢

故障現象:攪拌器機封密封腔內甘油損失后,油路電磁閥打開往甘油補償缸內補充甘油,活塞位置下移,彈簧被壓縮。隨后密封腔內甘油損失后,活塞在上移過程中,出現卡澀現象,動作不流暢。

故障分析:出現此種情況后,首先懷疑為缸體內部故障,對缸體解體檢查未發現異常,單試活塞動作正常。但整體回裝后活塞動作仍偶爾出現卡澀不流暢現象。進一步檢查發現,活塞下移后會使套在活塞桿上的彈簧壓縮,但在活塞上移過程中,因彈簧彈力有一部分不是垂直方向,造成活塞上移過程中除了垂直方向受力外,還有非垂直方向受力,進而造成活塞動作不流暢,甚至完全卡死。

2.7 壓力開關故障導致甘油泵動作異常

故障現象:①甘油總管壓力正常時甘油泵啟動;②甘油總管壓力下降到低報(或低低報)時甘油泵不啟動;③甘油總管壓力達到高報(或高高報)時泵不會停止。

故障分析:因甘油泵的啟動和停止主要由總管壓力控制,因此出現甘油泵異常動作時基本可以判定為壓力開關(或信號線路)故障,特殊情況如PLC系統故障也會造成泵動作異常。①如果甘油總管壓力正常時甘油泵啟動,若只啟動A臺,則可以判斷為PSL開關故障;若A、B泵均啟動,則可以判斷為PSLL開關故障。②如果甘油總管壓力下降到PSL或PSLL設定值時甘油泵仍不啟動,則可以判斷為低報開關故障。③如果甘油泵啟動后總管壓力達到PSH或PSHH后甘油泵仍不停止,則可以判斷為高報開關故障。

3 對策

針對上述幾種典型故障,為了減少甘油密封系統故障,提高機封使用壽命,減少不必要的停車,應在系統改造、日常維護和操作優化方面采取對策。

3.1 系統改造

3.1.1檢測回訊開關改造

原使用的干簧管回訊開關為進口產品,備件購買困難,長時間使用后開關回差較大,靈敏度降低,滯后增大,經常誤動作,嚴重影響系統正常運行。經過儀表重新選型,使用目前性能較高的接近式回訊開關,同時將磁鐵環改造成感應靶片,改造后經觀察,更換的接近開關性能穩定,滿足長周期運行需要。

3.1.2制作感應靶片限位設備

原感應靶片因沒有限位設備,造成長期動作后偏離原運行軌跡,回訊開關無法檢測。經改造,在靶片運行軌跡的兩側安裝兩根鋼條,限制靶片在垂直運動中的偏離角度,進而保證靶片垂直運動時始終與4個回訊開關基本平行。

3.1.3制作安裝彈簧導向管

因彈簧壓縮后會發生形變,在恢復過程中,絕大部分彈力垂直向上,但有一部分彈力偏離垂直方向,容易造成活塞動作卡澀。為了消除這一部分其他方向的彈力,建議制作一個彈簧導向管,直徑略大于彈簧直徑,將彈簧套裝在導向管里,為了不影響靶片的運動,需在靶片垂直運動軌跡方向開一豎槽。改造后,當彈簧被壓縮后恢復形變時, 導向管將抵消大部分偏離垂直方向的彈力,保證活塞移動流暢。

3.1.4增設甘油補償缸油路管線壓力開關

建議在甘油補償缸油路管線上增上一個壓力開關,且開關信號引入PLC參與電磁閥聯鎖,當開關檢測到管線壓力高達一定值時,聯鎖兩個電磁閥關。這樣可以避免回訊開關LSH、LSHH無法檢測活塞位置在下行過程而出現的電磁閥常開對機封造成的破壞。這樣增加了系統的安全性,避免故障情況下機封密封腔的超壓。

3.1.5增設甘油補償缸隔離閥

目前甘油補償缸下部與攪拌機封密封腔直接通過管線連接,若甘油補償缸故障則無法進行隔離維修。建議在管線上增設一個手動隔離閥,可以隨時對甘油補償缸進行隔離維護。

3.2 日常維護和操作優化

因甘油補償系統容易發生的故障點較多,需要做好日常維護和操作優化才能進一步確保系統長期平穩運行。①定期檢查回訊開關檢測探頭是否被雜物覆蓋,檢查回訊開關檢測探頭平面是否與靶片距離合適;②現場巡檢時注意檢查甘油管線及甘油補償缸是否有漏點;③定期對回訊開關、總管壓力開關和電磁閥進行調試,確保儀表工作正常;④每次機封檢修時需要對甘油補償缸進行解體檢查,檢查缸體內部是否有磨損、各密封環是否損壞,必要時更換密封環。

4 結論

PTA攪拌機封甘油密封系統的長周期平穩運行對裝置的正常生產十分重要,通過系統典型故障的分析及對策的提出,有利于日常維護及故障時的原因分析和處理,也對系統的進一步優化提供了參考,進而保障了系統的長期平穩運行。