催化汽油脫硫裝置控制閥故障實例分析

薛偉（中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州516086）

0 引言

催化汽油脫硫裝置的生產技術引自美國康菲石油公司，目前在國內有超過30 套不同規模的生產裝置，生產能力從90 萬噸/年至240萬噸/年不等，該工藝被廣泛應用于高端環保汽油的生產中，具有脫硫率高、辛烷值損失小、操作費用低的優點。催化汽油脫硫裝置工藝部分的核心是閉鎖料斗系統，該系統通過31 臺程控開關閥來實現吸附劑的正常循環再生工作。此外，催化汽油脫硫裝置中還應用了許多不同類型的儀表控制閥門，以下首先對裝置中應用的儀表控制閥門種類進行簡要描述：

1 催化汽油脫硫裝置儀表控制閥種類及應用

催化汽油脫硫裝置應用的儀表控制閥種類較多，具體說來包括如下幾種：

（1）用于原料及回流泵入口，新氫、循環氫和反吹氫壓縮機出入口電動球閥；

（2）用于閉鎖料斗及緊急氫的程控開關球閥（LMS 系統控制）；

（3）用于再生煙氣出裝置，E111 殼程入口及熱旁路管道的兩偏心蝶閥；

（4）用于反應器粉塵過濾器底部，再生器底部以及再生進料罐底部的滑閥；

（5）用于反應器過濾器的10臺以及再生器過濾器的6臺定時反吹閥；

（6）再生器進料罐以及再生器接收器頂去再生器的氣動偏心旋轉調壓閥；

（7）再生煙氣出裝置的氣動三偏心蝶閥（分兩路至界區外）；等等

2 催化汽油脫硫裝置儀表控制閥常見故障

自裝置投產的2 年半的時間里，對裝置影響較大的閥門故障來源于用于閉鎖料斗物料循環控制的31臺程控開關閥。此類閥門采用程序控制，開關動作頻繁，并且介質為吸附劑，屬于固體介質，具有一定的硬度，在頻繁的開關過程中容易造成閥芯的磨損、卡滯。因此，程控閥故障是造成裝置停車的十分主要的原因。此外，同吸附劑流轉循環相關的3臺滑閥，再生器進料罐以及再生器接收器頂去再生器的氣動偏心旋轉調壓閥也多次出現故障。下面對本裝置中儀表控制閥常見故障分類討論如下：

（1）程控閥回訊開關軸銷斷裂，回訊異常，經排查，故障原因為閥位開關軸銷為金屬片卷制中空形式，在閥門運行過程中，閥位轉盤存在裝配間隙，如在偶然情況下與內部結構接觸，容易造成應力過大，從而引起軸銷斷裂。此故障隱患為閥位開關內部結構自身問題，在與閥門制造廠家溝通協調后，確定方案整體將32臺閥門的回訊開關軸銷進行了加強，并將轉接件更換為不銹鋼材質。

（2）程控閥電子器件因雨季原因進水，導致電磁閥線圈及接近開關端子銹蝕，造成閥門不動作或回訊故障。經現場檢查發現，裝置反再框架各層之間存在許多孔洞和縫隙。因此在雨季部分程控閥會存在淋雨情況，有些部位程控閥剛好位于雨水匯流的位置，進一步加重了雨季進水的可能性，后通過對反再各層鋼格板增加雨水開孔避免閥門直接淋雨的方式，改善了閥門的運行環境。

（3）程控閥氣路附件氣控閥閥芯有明顯油泥，閥體內有油污，造成程控閥控制氣路不暢，引起閥門動作緩慢或異常。本裝置程控閥的結構采用了雙氣缸加彈簧復位的結構形式，經拆解檢查，發現部分閥門氣控閥閥芯內部存在油泥等情況，造成閥芯動作卡澀，從而導致閥門動作異常。

（4）程控閥本體內件存在磨蝕情況，工藝反饋無法滿足吸附劑循環再生要求。隨著裝置運行，部分閥門出現了不同程度的閥體內漏和閥內件沖蝕磨損情況，按工藝要求，對相應閥體進行了下線更換，對內漏閥體進行拆解發現，部分閥門內部因吸附劑長期沖蝕，造成閥芯閥座甚至是部分閥體均出現較為明顯的磨蝕。

（5）煙氣蝶閥閥位波動。再生出裝置煙氣蝶閥在前期運行過程中多次出現閥位波動，閥位變送器返廠維修仍無法排除，經現場多次排查最終確定回訊傳動機構設計存在不合理，經查詢廠家技術手冊，現場增加閥位傳動聯軸器后故障得以解決。

（6）氣動偏心旋轉閥沖蝕內漏，經下線拆檢發現閥座密封面磨損、沖刷，閥體與閥座接觸處密封面沖刷呈蜂窩狀，閥座護圈端面沖刷呈凹凸狀。經補焊、車削閥體與閥座接觸處端面，研磨閥芯密封面后恢復使用。

（7）再生器底部滑閥和再生進料罐底滑閥長期磨蝕，相繼出現磨蝕內漏情況，經下線補焊后重新安裝，通過觀察補焊后的磨蝕情況，維保單位嘗試了在閥門修補焊接中采用新型耐磨蝕焊材，后經驗證使用，可較好的緩解吸附劑的磨蝕現象。

（8）反應器過濾器反吹閥電磁閥接線盒及閥位回訊開關進水異常故障。由于反應器過濾器反吹閥安裝在反再框架的頂部，雨季防水維護尤其重要，此類故障表明現場儀表的防水處理以及檢修后的恢復安裝工作是否到位，將是一項維保單位需要長期引起足夠重視的基本工作。（如圖1）

3 控制閥故障原因分析及處理方式

通過記錄裝置運行期間儀表控制閥出現的各類故障，我們可以看出，造成儀表控制閥故障的主要原因為以下幾個方面：

（1）吸附劑沖蝕環境引起的故障，如內漏，穿孔，內件磨損；

（2）執行機構故障，電磁閥，氣控閥等氣路附件異常，進水，卡澀；

（3）回訊機構故障

在裝置運行的過程中，程控閥的回訊開關多次發生回訊桿軸銷斷裂的情況，軸銷整改加強后出現回訊開關與閥體之間的轉接件破損或軸桿斷裂情況，通過分析整個故障的鏈條，不難分析出閥門回訊故障的主因是回訊開關內運行阻力過大，導致應力集中釋放，從而引起回訊狀態的異常。由于在裝置的運行過程中，閉鎖料斗系統以約半個小時為一個周期，高頻率的重復進行著吸附劑的循環與再生工序，在2年半的時間里，每臺程控閥開關閥的回訊動作將超過4-8萬次不等，這無疑是對閥門結構設計和性能的一項艱巨考驗，此類問題原因是閥門回訊開關選型無法滿足本裝置高頻次開關動作的工況引起，通過技術改進或更換符合工況的部件完全可以解決此類問題。而對于吸附劑沖蝕工況造成閥體磨損的問題，對于此類在吸附劑長期沖刷環境下工作的閥門，如何減輕閥門沖蝕將是一項非常值得研究的工作。目前可行的做法包括：

（1）改進工藝管道布局，調整吸附劑流向降低吸附劑對閥內件的沖蝕效應；

（2）采用新工藝，新材料，增加閥體內件的耐磨性，延緩磨損；

（3）完善管理制度，開展預防性維修維護，針對個別磨蝕嚴重的閥門，設定合理的閥門檢修周期，在閥門磨蝕初期進行下線維護，修復初期磨蝕，延長使用壽命。

圖1 催化汽油脫硫裝置程控閥內件磨蝕及氣路附件卡澀故障示意圖

4 結語

綜上所述，催化汽油脫硫裝置在運行過程中儀表控制閥的良好運行狀態是裝置平穩高效運行的基礎，因此程控閥性能的高低和可靠性，直接關系著整套裝置的生產效率。在日常的儀表控制閥門維護和修理過程中，我們應重點關注閥門的安裝位置，動作頻次，以及回訊開關和電磁閥等部件的狀態，對關鍵位置的閥門建立維護臺賬，做好儀表閥門的預防性維護和保養，同時應同工藝專業保持密切聯系，不斷總結延長閥門使用壽命的新技術，新方法，從而為更高效的裝置生產創造良好的條件。