重慶自調閥故障分析與處理
2016/7/29 8:35:11??????點擊：
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。
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。
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