变压吸附液动程控阀故障的分析与维护

王敬涛

(中国石油广西石化公司生产二部，广西 钦州 535008)

变压吸附（PSA）气体分离技术是依靠压力的变化来实现吸附与再生的，因而再生速度快，能耗低，属于节能型气体分离技术。并且该工艺过程简单、操作稳定，对于含多种杂质的混合气体可将杂质一次脱除得到高纯度产品，因而近30年来发展非常迅速，已广泛应用于含氢气体中氢气的提纯，混合气体中一氧化碳、二氧化碳、氧气、氮气、氩气和烃类的制取，各种气体的无热干燥等，而其中变压吸附制取氢气技术的发展尤其令人瞩目。

本单位PSA 氢气提纯单元共由10 台吸附塔组成，其中2 台始终处于吸附状态，其余8 台处于再生的不同阶段。吸附塔的整个吸附与再生过程都是通过83 台程控阀门按一定的工艺步序和顺序进行开关来实现的。由于PSA 装置的程控阀门开关频率非常高，因而是PSA 装置中最容易出故障的部分，程控阀如果出现泄漏会导致正在运行中的吸附塔串压，从而导致吸附剂无法正常吸附和再生，对产品气的回收纯度、回收率和产量造成很大影响。

1 液压程控阀的工作原理

如图1 所示，该液动程控蝶阀的控制系统由液压油源、电磁阀、液压执行器、电气控制系统、位置传感器等控制组件构成。输入的开阀、关阀等阀门动作信号通过电气控制转换元件转换成电磁阀的驱动信号，用电磁阀的通断来控制液压执行器的输出，从而达到控制蝶阀动作的目的，并通过位置传感器所检测到的信号来判断阀门是否动作到位。

图1 阀门控制原理框图

2 液压程控阀泄漏的判断与维护

2.1 运行过程中轴密封的泄漏

①在阀门使用过程中，填料部分是整个阀门维护频率最高的部分，如果在使用过程中出现填料泄漏，首先拧紧填料压盖螺母，直到泄漏停止。若拧紧至填料压环上的凸肩接触到上盖时，仍不能阻止其泄漏，则必须更换新填料。旋下填料压盖螺母，从阀体上取出填料压盖、压环；从填料箱中取出旧填料，要小心避免划伤阀杆和填料箱壁；清洁所有金属件上的残留物质；重新装配填料压环、压盖和填料压盖螺母；拧紧螺母直到工作状态下不泄漏为止。

②如果填料较新，并紧贴阀杆，拧紧填料压盖螺母也不能阻止泄漏，则应检查阀杆是否有磨损或有缺口，检查填料箱壁是否有缺口或划痕，如果发现存在上述缺陷，则必须更换；

③检查阀杆是否有松动、变形现象，如果阀杆有松动或变形时，阀在运行过程中就会导致填料泄漏。阀杆外漏部分、填料环及阀门的外表面应保持清洁干净，未油漆部分应注意防锈及润滑，以延长阀门使用寿命。

2.2 阀座与主密封圈的泄漏

金属对金属密封阀门的阀座都是允许有一定泄漏量的，但是如果泄漏量超过了标准或工艺允许的泄漏范围，就需要对阀座和阀座密封表面进行修磨。除非密封表面有深度划痕，一般情况下是可以通过研磨使密封效果得到改善。使用粒度为0.023～0.049mm 的优质研磨膏进行研磨，研磨膏应涂在阀座的密封表面上。

2.3 液压执行器的故障判断

在阀门使用过程中，液压执行器的活塞密封件及齿轮轴密封件磨损是液压执行器维护的重点。

①在使用过程中，如果发现阀门启闭速度不正常的变慢或爬行现象严重，则可能是液压执行器活塞密封件损伤产生内漏的缘故。此时应检查更换活塞密封件。

②在使用过程中，如果发现阀门启闭速度不正常的变慢或爬行现象严重，则可能是单向节流阀堵塞的缘故。此时应检查疏通单向节流阀，必要时应更换。

③在使用过程中，如果发现阀门启闭时爬行现象严重，则可能是液压缸活塞及齿条和齿轮轴密封件损伤使其静摩擦系数增大，导致静摩擦力远大于滑动摩擦力。此时应检查更换密封件。

④如果发现液压缸有外泄漏，应及时更换密封件。

⑤如果更换密封件后，仍会出现速度异常变慢等故障，则应检查油缸是否被划伤。

⑥如果在阀门工作时，液压执行器压力波动异常，则应检查电磁阀或液压站是否工作正常。

⑦如果发现该阀处液压油压力低，而油源及其他部位都正常，则应检查电磁阀是否处于关闭状态或电磁阀内漏过大。

3 小结与建议

PSA 液压程控阀是两位截止阀（只有开关两种状态），密封只是一个O 型圈，所以在密封面有杂质的可能性不大，要选用好的密封垫片，密封面太硬，使用时间延长，但是密封性差一点；太软，密封性好，但是使用寿命缩短，二者互相制约，关键是选择合适的密封垫材质，这样才能保证有较好的密封效果。如果在开车过程中，对产品气纯度或系统压力产生影响，应当根据具体分析数据及当时的实际情况，判断出哪个阀门内漏，然后停车，对阀门进行检修，更换密封垫片。当系统大修时，对所有程控阀门进行拆检，或更换密封垫片和密封圈，并进行打压试漏。