空分氬系統(tǒng)停車原因論述

李建珍　朱紅利

【摘 要】2013年6月23日28000空分因粗氬塔II液位持續(xù)升高，造成氬系統(tǒng)停車，對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)生了一定影響。我車間就此次停車進(jìn)行了針對(duì)性的分析。

【關(guān)鍵詞】空分氬系統(tǒng)；防喘振；氣蝕

氬系統(tǒng)相關(guān)的工藝流程：

含氬約9.2%的氣態(tài)氬餾份從主冷上塔相應(yīng)部位抽出，直接導(dǎo)入粗氬Ⅰ塔的底部，與粗氬Ⅱ塔來的回流粗液氬在填料層進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，產(chǎn)生精餾，在塔頂?shù)玫胶?～2%的粗氬氣進(jìn)入粗氬Ⅱ塔，底部含氬較少的混合液回到上塔繼續(xù)精餾。

進(jìn)入粗氬Ⅱ塔下部的粗氬氣，與粗氬冷凝蒸發(fā)器回流的粗液氬精餾，底部的粗液氬經(jīng)液氬泵P3801A/B加壓送至粗氬Ⅰ塔上部作為回流液，上升的粗氬氣中低沸點(diǎn)組分氬的含量不斷提高，最后在粗氬II塔頂部得到含氧≤2ppm、含氬約99.6%的粗氬氣進(jìn)入粗氬冷凝蒸發(fā)器板式單元，與下塔來的液空換熱，大部分粗氬氣被冷凝為液體，作為粗氬Ⅱ塔回流液，一部分工藝氬氣送入精氬塔進(jìn)行精餾。

由以上工藝流程圖及工藝人員反映粗氬塔II底部液氬液位LICAS-30702升高，我車間初步分析以下三個(gè)因素可導(dǎo)致此次的停車事故：1）V3713閥門關(guān)閉；2）V3703A/B打開；3）液氬泵不打量。

我車間相關(guān)技術(shù)人員調(diào)集當(dāng)天趨勢(shì)圖，針對(duì)三個(gè)末端因素進(jìn)行分析。

現(xiàn)將分析過程匯總?cè)缦拢?/p>

原因一：V3713閥門關(guān)閉

由圖I可以看出：V3713為粗氬塔Ⅱ底部液氬液位調(diào)節(jié)閥，介質(zhì)為粗氬回流液。它正常工況下的開度在95%以上，結(jié)合當(dāng)天的趨勢(shì)圖（黃色箭頭：V3713控制室給定開度；綠色箭頭：LICAS-30702），該閥門在6月23日11：50前均處于98%維持不變，即說明儀表的輸出信號(hào)一直在全開位未變。

FT-30702為粗氬塔Ⅰ去粗氬塔ⅠⅠ粗氬流量，由圖II可見該流量于11：30左右已出現(xiàn)下降趨勢(shì)，在12：00前跌至最小值。如果是V3713閥門原因那么現(xiàn)場(chǎng)閥門在11：30以后應(yīng)該為全關(guān)或者小開度狀態(tài)，但是我車間員工于當(dāng)日11：50左右接工藝人員電話，配合工藝現(xiàn)場(chǎng)檢查閥門位置情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)閥門的實(shí)際位置處于全開位。檢查發(fā)現(xiàn)該閥門在控制室輸出大于10%的情況下動(dòng)作正常、閥位準(zhǔn)確，即說明在大開度下閥門使用正常，結(jié)合趨勢(shì)圖可知V3713在23日的生產(chǎn)過程中一切正常。故此排除V3173關(guān)閉這一假設(shè)。

原因二：V3703A/B打開

V3703A/B為液氬泵P3802A/B出口壓力調(diào)節(jié)閥。如果V3703A/B閥門打開，在液氬泵打量一定的情況下將造成去粗氬I塔粗氬量減少，回流進(jìn)粗氬II塔量增多，在數(shù)據(jù)上顯示為液氬泵出口壓力降低，粗氬II塔液位升高。

由當(dāng)日歷史趨勢(shì)圖III（綠色箭頭為V3703A閥門給定值，黃色箭頭為液氬泵出口壓力指示），在12：00前該閥門的開度在5%以內(nèi)，并且給定值未發(fā)生較大波動(dòng)。液氬泵出口壓力值PT-30802A指示在11：30前穩(wěn)定、無波動(dòng)。

由以上數(shù)據(jù)可以看出V3703A/B閥門工作正常，可以排除V3703A/B打開這一假設(shè)。

原因三：液氬泵P3801A/B不打量

液氬泵P3801A/B作用是將粗氬II塔底部粗液氬加壓送入粗氬I塔做回流液，正常工況下液氬泵后壓力為0.7MPa。

結(jié)合趨勢(shì)圖IV和V（黃色箭頭所指為液氬泵P3801A實(shí)際轉(zhuǎn)速、綠色黃色箭頭所指為液氬泵P3801A給定轉(zhuǎn)速），在趨勢(shì)圖IV、V和VI中可見，于11：30液氬泵控制室的轉(zhuǎn)速給定值沒有變化，而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際轉(zhuǎn)速卻有了小幅上漲，同一時(shí)間泵出庫壓力PT-30802A出現(xiàn)一定幅度的波動(dòng)。

總結(jié)以上情形與“氣蝕”現(xiàn)象時(shí)候接近。

“氣蝕”是一種對(duì)泵的損害過程。離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪內(nèi)部的壓力是不同的，進(jìn)口處壓力較低，出口處壓力較高。而液體的氣化溫度是與壓力有關(guān)系的；壓力越低（或越高），所對(duì)應(yīng)的氣化溫度也越低（或越高）。如果液體進(jìn)到泵里的溫度高于進(jìn)口壓力所對(duì)應(yīng)的氣化溫度，則部分液體會(huì)產(chǎn)生氣化，形成氣泡。而當(dāng)氣泡被液體帶到壓力較高的區(qū)域時(shí)，由于對(duì)應(yīng)的氣化溫度相應(yīng)提高，蒸氣又會(huì)重新冷凝成液體，氣泡迅速破裂。這時(shí)，由于氣、液的密度相差幾百倍，所以在氣泡凝結(jié)、體積突然縮小的瞬間，周圍的液體便以很高的速度沖向氣泡原來所占的空間，在液體內(nèi)部發(fā)生猛烈的沖擊。這種現(xiàn)象如果發(fā)生在葉片的表面，則金屬材料因反復(fù)受到很高的沖擊應(yīng)力而被侵蝕，所以叫做氣蝕。氣蝕過程發(fā)生時(shí)，出口壓力波動(dòng)流動(dòng)的連續(xù)性遭到破壞，泵的流量急劇下降。

由以上的描述可知液氬泵出現(xiàn)“氣蝕”現(xiàn)象后可造成泵不打量，粗氬塔II液位持續(xù)升高，最終停車。

[責(zé)任編輯：楊玉潔]