空分裝置幾起自調(diào)閥故障分析與處理兗礦魯南化肥廠28000m3/h空分裝置由***杭氧股份公司成套供貨，配套有陜鼓與德國(guó)曼透平合作生產(chǎn)的RIK112S空壓機(jī)和RBZ45增壓機(jī)，使用***汽輪機(jī)股份公司的全凝式汽輪機(jī)拖動(dòng)。該裝置采用全低壓分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹機(jī)制冷、全精餾無氫制氬、空氣增壓循環(huán)的氧、氮雙泵內(nèi)壓縮流程。該裝置于20**年5月底開始單體試車，20**年6月29日生產(chǎn)出合格氧氣。3a多來系統(tǒng)運(yùn)行良好，但在運(yùn)行中部分閥門暴露出一系列問題，多次導(dǎo)致系統(tǒng)被迫停車檢修。本文主要對(duì)裝置在運(yùn)行中出現(xiàn)液氮節(jié)流閥閥芯脫落、高壓液空節(jié)流閥閥柄斷裂、液氧泵進(jìn)口閥內(nèi)漏、液氧泵回流閥閥桿振動(dòng)偏磨等問題及采取的整改措施開展討論，以供大家探討和借鑒。1、液氮節(jié)流閥V3003閥芯脫落

1.1、現(xiàn)象

20**年9月3日6：00左右，巡檢人員發(fā)現(xiàn)空分冷箱東側(cè)有漏液現(xiàn)象。經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)去上塔液氮節(jié)流閥V3003閥門壓蓋處噴液。立即聯(lián)系儀表人員，處理后噴液?jiǎn)栴}得到解決，但閥門內(nèi)卻不斷有振動(dòng)和響聲發(fā)出。9月6日閥門廠技術(shù)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(tǒng)排液后在維持上塔微正壓的情況下拆檢V3003，發(fā)現(xiàn)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(tǒng)恢復(fù)開車，初期閥門工作正常，但不到1個(gè)月V3003再次出現(xiàn)閥桿斷裂，系統(tǒng)被迫停車檢修。

1.2、原因分析及處理

針對(duì)V3003多次出現(xiàn)斷裂的問題，首先懷疑是閥門選型偏小，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)初期該閥設(shè)計(jì)口徑為DN125，最終設(shè)計(jì)改為DN80。但核算結(jié)果DN80口徑完全滿足設(shè)計(jì)要求。

V3003閥芯與閥桿連接處2次出現(xiàn)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(qiáng)度不夠，閥芯與閥桿的內(nèi)嵌連接不能滿足運(yùn)行要求。于是在與杭氧工裝技術(shù)人員協(xié)商后，將閥芯導(dǎo)向套加粗、加長(zhǎng)，并在增加螺紋連接后再開展焊接，同時(shí)對(duì)閥芯與閥桿采用銷釘鉚接。改后系統(tǒng)恢復(fù)開車，V3003運(yùn)行至今未再出現(xiàn)異常(迄今閥門已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行近3a，沒有再出現(xiàn)問題)。2、高壓液空節(jié)流閥V3015閥柄斷裂

2.1、現(xiàn)象

20**年7月空分裝置正常運(yùn)行后，空氣增壓機(jī)末段高壓空氣安全閥多次出現(xiàn)超壓起跳。通過排查，發(fā)現(xiàn)高壓液空節(jié)流閥V3015振動(dòng)較大，且現(xiàn)場(chǎng)閥位與控制室顯示存在偏差。借10月檢修時(shí)機(jī)更換新的閥門定位器后，閥門振動(dòng)仍然較大。20**年2月停車拆檢閥門發(fā)現(xiàn)：閥桿導(dǎo)向套磨損嚴(yán)重，有1條約30mm寬、5mm深的環(huán)形溝槽，且閥桿存在輕微彎曲變形，閥芯的3個(gè)節(jié)流面均存在不同程度的磨損，最深處達(dá)3mm，閥座有3個(gè)缺口，最深處達(dá)4mm。因當(dāng)時(shí)沒有相應(yīng)的備件更換，被迫對(duì)高壓液空節(jié)流閥監(jiān)護(hù)運(yùn)行，20d后閥桿突然斷裂，閥門劇烈振動(dòng)(甚至冷箱板和平臺(tái)也能感覺到振動(dòng))，系統(tǒng)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(shí)際運(yùn)行中高壓空氣流量有時(shí)會(huì)遠(yuǎn)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(chǎn)生氣穴現(xiàn)象及閃蒸，造成閥芯零件嚴(yán)重磨損。為此專門與杭氧設(shè)計(jì)人員開展了溝通，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況，將該閥門更換為DN100口徑的閥門，閥門參數(shù)也開展了適當(dāng)調(diào)整，同時(shí)將閥門構(gòu)造由一級(jí)節(jié)流降壓改為三級(jí)節(jié)流降壓，降低閥門流通處的介質(zhì)流速，減少介質(zhì)閃蒸和氣蝕量。另外，針對(duì)閥門在運(yùn)行中進(jìn)出口壓差大、介質(zhì)易閃蒸氣化、閥芯沖刷嚴(yán)重的情況，新?lián)Q閥門的閥體材料等級(jí)提高(含鎳量為13.4%，比舊閥提高約3%，有效提高了閥體的強(qiáng)度、韌性及耐磨性)。

系統(tǒng)開車后加強(qiáng)了對(duì)該閥運(yùn)行情況的監(jiān)控：降低V3015閥前溫度，控制在-160℃以下，盡量靠近原設(shè)計(jì)值-171℃，降低節(jié)流后汽化率;加強(qiáng)對(duì)V3015現(xiàn)場(chǎng)巡檢，對(duì)閥門出現(xiàn)異常情況及時(shí)開展控制調(diào)節(jié)。

改后近3a的運(yùn)行期間，對(duì)該閥門多次拆檢，均未發(fā)現(xiàn)異常，內(nèi)件也未出現(xiàn)磨損。3、液氧泵進(jìn)口閥內(nèi)漏

3.1、現(xiàn)象

自系統(tǒng)開車以來，液氧泵進(jìn)口閥V3501A/B一直存在著內(nèi)漏問題，既對(duì)液氧泵高負(fù)荷運(yùn)行產(chǎn)生影響，又造成液氧泵、進(jìn)口過濾器、止回閥等無法從系統(tǒng)退出、檢修。為此，歷次空分檢修均將該閥列入了拆檢計(jì)劃，并曾2次更換新閥，但仍未徹底解決閥門內(nèi)漏問題。

3.2、原因分析與處理

(1)針對(duì)閥門內(nèi)漏的問題，首先懷疑是裝置內(nèi)鋁屑等異物卡在閥芯處，造成閥門關(guān)閉不嚴(yán)。對(duì)此借裝置停車時(shí)機(jī)開展驗(yàn)證：從關(guān)閉閥門開展排液到系統(tǒng)加溫后停車開展拆檢，一直保持該閥處于關(guān)位，但最后在拆檢閥門時(shí)并未發(fā)現(xiàn)有任何異物，由此排除了該項(xiàng)懷疑。

(2)通過查閱閥門相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)液氧泵進(jìn)口閥為杭氧KOSO的產(chǎn)品，是首次用于內(nèi)壓縮流程上，設(shè)計(jì)的泄漏等級(jí)為Ⅳ級(jí)，有一定泄漏量是允許的，但卻沒有滿足內(nèi)壓縮流程中液氧泵需在線退出系統(tǒng)檢修的要求。

鑒于該閥門給系統(tǒng)帶來的安全隱患，杭氧為該閥重新開展了設(shè)計(jì)選型，將原DN200的三偏心蝶閥更換為TYCO的三偏心蝶閥(DN150，閥門要求到達(dá)零泄漏等級(jí))。更換新閥后，運(yùn)行中的閥門未出現(xiàn)內(nèi)漏情況。4、液氧泵回流閥閥桿振動(dòng)、偏磨

4.1、現(xiàn)象

20**年，系統(tǒng)運(yùn)行過程中隨著裝置負(fù)荷的提高，液氧泵回流閥V3511A/B均出現(xiàn)不同程度的“喘振”，可耳聞閥腔內(nèi)有異常響聲，特別是系統(tǒng)提高負(fù)荷時(shí)(閥門開度超過40%時(shí))，閥桿可見10mm左右上下竄動(dòng)，造成出界區(qū)氧氣壓力有0.1～0.2MPa的波動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)可耳聞似拖拉機(jī)的聲音，對(duì)氣化爐穩(wěn)定運(yùn)行帶來極大的威脅。實(shí)際上2回流閥在前幾次停車拆檢時(shí)已發(fā)現(xiàn)A泵回流閥V3511A閥芯有嚴(yán)重磨損，不能隨主泵長(zhǎng)期運(yùn)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(duì)閥桿上下竄動(dòng)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(shè)計(jì)參數(shù)，回流閥閥門定位器的輸出壓力范圍為0.15～0.3MPa，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)，2臺(tái)閥門定位器輸出壓力分別為0.15～0.25MPa和0.15～0.23MPa，比設(shè)計(jì)值稍低。于是儀表人員現(xiàn)場(chǎng)將空氣過濾器后氣源壓力調(diào)整到0.35MPa，提高閥門定位器輸出壓力至設(shè)計(jì)值，但是效果還是不明顯。

重新核對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，發(fā)現(xiàn)對(duì)于此類高壓節(jié)流減壓(閥門進(jìn)/出口壓力為6.34/0.377MPa)、通過流道時(shí)介質(zhì)閃蒸對(duì)閥芯沖刷嚴(yán)重的閥門一般均選用流關(guān)型閥門，而該空分裝置現(xiàn)場(chǎng)閥門為流開型。因一般介質(zhì)閃蒸損傷部位多發(fā)生在閥門節(jié)流口下游，而流關(guān)型閥門的特點(diǎn)是節(jié)流口下游可以遠(yuǎn)離閥芯等關(guān)鍵內(nèi)件，減少介質(zhì)閃蒸對(duì)閥芯等關(guān)鍵內(nèi)件的沖刷磨損，提高閥門使用壽命，因此更換V3511A/B新閥芯時(shí)將閥門由流開型更換為流關(guān)型，同時(shí)將閥前溫度由原設(shè)計(jì)的-178.2