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    空分裝置幾起自調閥故障分析與處理

    來源:互聯網 作者:石亞玲 周光強 侯昌興 日期:2013/10/11 訪問:

         兗礦魯南化肥廠28000m3/h空分裝置由杭州杭氧股份有限公司成套供貨,配套有陜鼓與德國曼透平合作生產的RIK112S空壓機和RBZ45增壓機,使用杭州汽輪機股份有限公司的全凝式汽輪機拖動。該裝置采用全低壓分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹機制冷、全精餾無氫制氬、空氣增壓循環的氧、氮雙泵內壓縮流程。該裝置于2008年5月底開始單體試車,2008年6月29日生產出合格氧氣。3a多來系統運行良好,但在運行中部分閥門暴露出一系列問題,多次導致系統被迫停車檢修。本文主要對裝置在運行中出現液氮節流閥閥芯脫落、高壓液空節流閥閥柄斷裂、液氧泵進口閥內漏、液氧泵回流閥閥桿振動偏磨等問題及采取的整改措施進行討論,以供大家探討和借鑒。

        1 液氮節流閥V3003閥芯脫落

        1.1 現象

        2008年9月3日6:00左右,巡檢人員發現空分冷箱東側有漏液現象。經排查發現去上塔液氮節流閥V3003閥門壓蓋處噴液。立即聯系儀表人員,處理后噴液問題得到解決,但閥門內卻不斷有振動和響聲發出。9月6日閥門廠技術人員到廠,分析懷疑該閥的閥芯脫落或閥桿斷裂,需停車處理。9月16日,空分短停,分餾系統排液后在維持上塔微正壓的情況下拆檢V3003,發現閥芯與閥桿連接處脫焊,閥芯有輕微磨損跡象。更換新閥芯后系統恢復開車,初期閥門工作正常,但不到1個月V3003再次出現閥桿斷裂,系統被迫停車檢修。

        1.2 原因分析及處理

        針對V3003多次出現斷裂的問題,首先懷疑是閥門選型偏小,因為在設計初期該閥設計口徑為DN125,最終設計改為DN80。但核算結果DN80口徑完全滿足設計要求。

        V3003閥芯與閥桿連接處2次出現脫焊斷裂,并且斷裂面都是閥芯與閥桿焊接處,因此懷疑閥芯與閥桿連接強度不夠,閥芯與閥桿的內嵌連接不能滿足運行要求。于是在與杭氧工裝技術人員協商后,將閥芯導向套加粗、加長,并在增加螺紋連接后再進行焊接,同時對閥芯與閥桿采用銷釘鉚接。改后系統恢復開車,V3003運行至今未再出現異常(迄今閥門已經穩定運行近3a,沒有再出現問題)。

        2 高壓液空節流閥V3015閥柄斷裂

        2.1 現象

        2008年7月空分裝置正常運行后,空氣增壓機末段高壓空氣安全閥多次出現超壓起跳。通過排查,發現高壓液空節流閥V3015振動較大,且現場閥位與控制室顯示存在偏差。借10月檢修機會更換新的閥門定位器后,閥門振動仍然較大。2009年2月停車拆檢閥門發現:閥桿導向套磨損嚴重,有1條約30mm寬、5mm深的環形溝槽,且閥桿存在輕微彎曲變形,閥芯的3個節流面均存在不同程度的磨損,最深處達3mm,閥座有3個缺口,最深處達4mm。因當時沒有相應的備件更換,被迫對高壓液空節流閥監護運行,20d后閥桿突然斷裂,閥門劇烈振動(甚至冷箱板和平臺也能感覺到振動),系統被迫停車檢修。

        2.2 原因分析及處理

        V3015額定流量為74400m3/h,最大流量為78120m3/h,閥門口徑為DN80,但實際運行中高壓空氣流量有時會遠超80000m3/h,偏離閥門的額定工況。閥門口徑偏小,將造成流體流速加快,并產生氣穴現象及閃蒸,造成閥芯零件嚴重磨損。為此專門與杭氧設計人員進行了溝通,根據實際運行工況,將該閥門更換為DN100口徑的閥門,閥門參數也進行了適當調整,同時將閥門結構由一級節流降壓改為三級節流降壓,降低閥門流通處的介質流速,減少介質閃蒸和氣蝕量。另外,針對閥門在運行中進出口壓差大、介質易閃蒸氣化、閥芯沖刷嚴重的情況,新換閥門的閥體材料等級提高(含鎳量為13.4%,比舊閥提高約3%,有效提高了閥體的強度、韌性及耐磨性)。

        系統開車后加強了對該閥運行情況的監控:降低V3015閥前溫度,控制在-160℃以下,盡量靠近原設計值-171℃,降低節流后汽化率;加強對V3015現場巡檢,對閥門出現異常情況及時進行控制調節。

        改后近3a的運行期間,對該閥門多次拆檢,均未發現異常,內件也未出現磨損。

        3 液氧泵進口閥內漏

        3.1 現象

        自系統開車以來,液氧泵進口閥V3501A/B一直存在著內漏問題,既對液氧泵高負荷運行產生影響,又造成液氧泵、進口過濾器、止回閥等無法從系統退出、檢修。為此,歷次空分檢修均將該閥列入了拆檢計劃,并曾2次更換新閥,但仍未徹底解決閥門內漏問題。

        3.2 原因分析與處理

        (1)針對閥門內漏的問題,首先懷疑是裝置內鋁屑等異物卡在閥芯處,造成閥門關閉不嚴。對此借裝置停車機會進行驗證:從關閉閥門進行排液到系統加溫后停車進行拆檢,一直保持該閥處于關位,但最后在拆檢閥門時并未發現有任何異物,由此排除了該項懷疑。

        (2)通過查閱閥門相關資料,發現液氧泵進口閥為杭氧KOSO的產品,是首次用于內壓縮流程上,設計的泄漏等級為Ⅳ級,有一定泄漏量是允許的,但卻沒有滿足內壓縮流程中液氧泵需在線退出系統檢修的要求。

        鑒于該閥門給系統帶來的安全隱患,杭氧為該閥重新進行了設計選型,將原DN200的三偏心蝶閥更換為TYCO的三偏心蝶閥(DN150,閥門要求達到零泄漏等級)。更換新閥后,運行中的閥門未出現內漏情況。

        4 液氧泵回流閥閥桿振動、偏磨

        4.1 現象

        2009年,系統運行過程中隨著裝置負荷的提高,液氧泵回流閥V3511A/B均出現不同程度的“喘振”,可耳聞閥腔內有異常響聲,特別是系統提高負荷時(閥門開度超過40%時),閥桿可見10mm左右上下竄動,造成出界區氧氣壓力有0.1~0.2MPa的波動,現場可耳聞似拖拉機的聲音,對氣化爐穩定運行帶來極大的威脅。實際上2回流閥在前幾次停車拆檢時已發現A泵回流閥V3511A閥芯有嚴重磨損,不能隨主泵長期運行;B泵回流閥V3511B閥芯也有不同程度的磨損。

        4.2 原因分析與處理

        針對閥桿上下竄動問題,首先懷疑是閥門定位器輸出壓力低。通過查閱廠家提供的閥門設計參數,回流閥閥門定位器的輸出壓力范圍為0.15~0.3MPa,經現場檢查確認,2臺閥門定位器輸出壓力分別為0.15~0.25MPa和0.15~0.23MPa,比設計值稍低。于是儀表人員現場將空氣過濾器后氣源壓力調整到0.35MPa,提高閥門定位器輸出壓力至設計值,但是效果還是不明顯。

        重新核對現場實際運行參數,發現對于此類高壓節流減壓(閥門進/出口壓力為6.34/0.377MPa)、通過流道時介質閃蒸對閥芯沖刷嚴重的閥門一般均選用流關型閥門,而該空分裝置現場閥門為流開型。因一般介質閃蒸損傷部位多發生在閥門節流口下游,而流關型閥門的特點是節流口下游可以遠離閥芯等關鍵內件,減少介質閃蒸對閥芯等關鍵內件的沖刷磨損,提高閥門使用壽命,因此更換V3511A/B新閥芯時將閥門由流開型更換為流關型,同時將閥前溫度由原設計的-178.27℃提高至-175.15℃,使得新閥芯更能適應實際工況。

        液氧泵回流閥改造后,實際運行中通過加強閥門的維護、監控,盡量控制回流閥開度在40%以下,避免大量液氧回流對閥芯產生沖刷;加強巡檢,發現閥門振動時及時進行調節。系統加減負荷時未再出現閥桿振動,隨后的多次拆檢也未發現閥芯磨損的情況。

     

     
    關鍵詞:閥門
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