15000m3/h空分設備液空節流閥故障分析及處理

孫素霞，王麗花，王志勇，李宗法

（河南豫光金鉛股份有限公司，河南 濟源 454650）

河南豫光金鉛股份有限公司制氧廠KDONAr-15000/4000/500（簡稱：15000空分）空分設備2014年12月投產，采用DCS系統控制、全低壓常溫分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹機制冷、全精餾無氫制氬和氧、氮外壓縮流程。2018年7月投運氬系統時，液空節流閥V1的執行機構出現卡阻，造成主塔及氬塔工況異常，出塔氧氣量減少，液氬產量減少等。利用停車機會，將V1閥抽芯處理后，工況恢復正常。

1 15000m3/h空分的工藝流程如下：

原料空氣自潔式過濾器吸入，除去灰塵及其他機械雜質后，經空壓機壓縮至O.5MPa，在空冷塔中與常溫水和冷凍水換熱冷卻到8℃～10℃，進入分子篩純化系統中除去水分、二氧化碳、乙炔和其他一些碳氫化合物。

空氣被凈化后分成3路：第一路空氣經過主換熱器，與返流氣體（氧氣、氮氣、污氮氣）換熱后進入下塔進行精餾；第二路空氣經膨脹機增壓端增壓后，進入主換熱器，與返流氣體換熱后進入膨脹機膨脹制冷，膨脹后的空氣直接進入上塔或旁通一部分進入污氮管；第三路少量空氣從純化后抽出作為空分設備自身儀表氣。

在下塔空氣被初步分離成氮和富氧液空，氣氮在主冷中液化成液氮，液氧在主冷中蒸發為氣氧。液氮出主冷后為上、下塔提供回流液和少量液氮產品，液空經過冷器過冷后進入上塔中部作為回流液。產品氧從上塔底部引出，產品氮氣從上塔頂部引出，經主換熱器復熱后送出系統。從上塔相應部位抽出氬餾分，經粗氬塔和精氬塔精餾后，在精氬塔底部得到純精氬產品。

2 故障現象及分析

2018年7月18日12：30分投運粗氬系統時，當DCS上液空節流閥V1關至25%，進粗氬冷凝器液空進液閥V3閥開至82%時，粗氬流量仍提不到13000m3/h（正常15000m3/h左右），再開大或關小提升氣閥門V3TS，仍不見效。安排操作工到分餾塔上檢查V3閥和V1閥的開度，發現V3閥開度與DCS顯示一致，可排除。而V1閥開度不一致，現場開度為70%，DCS上開度25%，當時懷疑V1閥的定位器有問題，通知儀表科來現場檢查，儀表科也認可定位器的問題，后更換定位器。由于V1閥為無錫工裝KOSO生產的氣開式調節 閥，為防止V1閥突然關閉，先把V1閥現場限位在40%，DCS操作V1閥至50%、60%、70%，現場不動作，繼續開大閥門突然全開，之后關閉氣源，V1閥閥桿仍然卡阻在70%左右，不能向下移動。將V1閥打到手動位置操作，也無法搖動，處于卡死狀態。

V1閥故障前后各工藝參數比較

氣動薄膜調節閥不動作，一般有以下幾種情況：

（1）定位器故障

（2）閥門現場處于手動位置

（3）調節閥的閥桿脫落

（4）調節閥的膜頭泄漏

（5）閥芯中有異物造成卡阻

（6）儀表氣源故障

經過逐一排除，斷定是執行機構卡阻或閥芯中卡有異物造成的。

因當時后序使用氧氣，無法處理，先把V1閥限位在40%，在此期間，V1閥暫不操作。由于V1開度較大，上塔精餾負荷大，為保證氬系統能夠運行，只能壓低氧產量，降低氬餾分，維持氬系統高負荷低餾份運行，密切注意工況各參數的變化，以免V1閥突然動作。

3 故障處理

7月27日，利用后序不用氧氣期間，決定將空分系統臨時停車對V1閥進行抽芯檢查。

處理方法；

（1）將空分系統從后往前停至預冷系統處；

7月27日3：48分停氧透；6：40分停氧氮壓機；6：50分停氬系統；7：10分停膨脹機；7：25分純化系統手動打暫停，停電加熱器；8：17停預冷系統。

（2）關閉冷箱充氣總閥，防止拆閥時有珠光砂從氣動閥小保冷箱邊緣漏出。

（3）8：30分下塔仍有約0.3MPa的壓力，因與下塔相連的液空、液氮管道有液封彎，下塔壓力不能釋放，也不想將下塔液體全部排出，于是逐漸打開液空節流閥V1和粗氬冷凝器液空進液閥V3直到全開，讓積存在管道內的液體全部回流到下塔，并打開下塔液氮吹除閥V306，通過V306閥將下塔壓力釋放掉，確認上下塔均無壓力，并且V1閥門前后無液體后，才進行無壓安全檢修操作。

（4）檢修人員勞保佩戴齊全。

（5）在廠家技術人員的指導下，拆掉液空節流閥V1閥（V1閥屬于低溫長桿閥）外面的波紋抱箍（不銹鋼圈），緩慢抽出V1閥橡膠保護罩內的巖棉，隨著就有冷氣和少量珠光砂冒出來，立即用破布條堵塞泄漏處，檢查發現珠光砂是從閥座和閥門保護罩之間的縫隙處泄漏的（以后若有大修機會，冷箱扒砂后用發泡劑堵塞漏點）。拆掉閥座周圍的螺栓，抽出閥芯，發現V1閥芯中有鋁條（約2公分寬、10公分長）卡在閥芯上，之后清出閥芯內的鋁條，用儀表空氣對閥桿進行加溫，使閥桿復溫。并更換閥門密封墊。

（6）閥門復位。因有冷氣冒出，安裝閥門時無法看清楚，于是引入一股儀表空氣通入V1閥門保護罩內，加速冷氣復溫，人員能看見后，將閥門就位，固定好閥門壓蓋處的螺栓，此時閥門即可開關操作。

（7）12：13分，啟動預冷系統；13：30分將氣導入下塔，逐漸升壓，分別在0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa的壓力下，檢驗V1閥門的閥蓋處是否出現外漏，并逐步冷緊V1閥門壓蓋螺栓直到不漏為止，裝入巖棉，固定好外面的不銹鋼圈，檢修工作完成，開車后工況運行正常。

4 故障原因

5月25日，15000空分系統分餾塔大修時，外協施工隊對塔內損壞的鋁管、彎頭、閥門等進行了部分更換和修復，經試壓、吹掃、裸冷后開車，鋁條是塔器管道修復過程中遺留下來的，在吹掃時，卡在V1閥的閥芯處，導致V1閥卡死。

5 結束語

操作人員在生產中應時刻保持清醒的頭腦，認真監視各項參數的變化，并精心操作，根據工況的趨勢變化進行綜合分析，培養自己判斷問題的能力。另外，塔器修復過程中，要加強冷箱內管道焊接過程的監督與管理，保持管道內干凈無雜物，確保塔器和管道的修復質量；開車前，最好對自動閥重新調試，保證閥門動作靈活。