浅谈PSA装置运行时出现的仪表故障

商晓嵩　赵玉华

摘 要：本文主要是介绍了PSA装置在运行过程中出现的仪表方面的故障以及对故障原因的分析与问题的解决过程和方法。

关键词：变压吸附;程控阀;电磁阀;接近开关

一、原理简介

变压吸附（PSA）工艺原理是利用吸附质分子和吸附剂表面分子之间的引力不同，而达到气体分离提纯的。在吸附剂的选择吸附下，原料气中的CO2、CH4、CO、N2等杂质组份被吸附下来，称为吸附相残留在吸附床层中;未被吸附的H2称为非吸附相从吸附塔顶部排出，作为产品氢气送出，达到氢气与杂质分离。整个过程是可逆的，即在加压时，混合气中的杂质气体容易被吸附;减压时被吸附气体也较容易地从固体表面解吸出来，使吸附剂获得再生。

二、工艺流程

本装置工序包括：吸附、一均降、二均降、三均降、四均降、顺放、逆放、冲洗、四均升、三均升、二均升、一均升、产品氢终升共十三个工艺步序。吸附工序：在常温、高压下原料气进入吸附床，吸附剂将杂质吸附，获得产品氢气。降压工序：通过一次或多次的均压降压过程，将床层死空间氢气回收。顺放工序：通过顺向减压过程获得吸附剂再生的冲洗气源，即用于对其他塔进行吹扫。逆放工序：逆着吸附方向减压使吸附剂获得部分再生冲洗（或抽真空）工序：用产品氢冲洗（或抽真空）降低杂质分压，使吸附剂完成最终的再生。升压工序：通过一次或多次的均压升压和产品气升压过程使吸附塔压力升至吸附压力，为下一次吸附作好准备。

三、出现的故障及处理方法

（一）程控阀故障处理

我公司PSA装置的程控阀采用的是双作用气缸软密封的气动截止阀。当程控阀出现故障时，PSA装置并不会因为个别阀门的故障而造成停车。我们可以把故障程控阀所在的那个吸附塔从整个的运行步序中卸压切除，让这个吸附塔停止运行，从而维修故障阀门。我公司的PSA装置是十个吸附塔同时工作。当维修阀门完毕后，此吸附塔可以重新投用。在PSA装置运行中，由于每个吸附塔存在升压和降压的过程，程控阀门就会频繁开关，也就容易造成PSA装置的阀门故障率比较高。阀门的故障主要表现在阀门内漏和外漏两种情况。在实际的生产过程中，吸附塔要依靠阀门的动作来实现塔间的相互切换，切换的过程中，就要有均压降和均压升的工艺步序。升压的塔就要保持塔内的压力达到一定的压力值，阀门必须保证关闭到位，不内漏。如果阀门关不严，压力达不到要求值，吸附塔会一直保持一个步序，导致后续工作无法进行。阀门内漏，主要是因为阀门的频繁动作，长时间的摩擦导致主密封圈划伤，这时应当维修阀门，把对应的塔切除出运行序列，拆卸阀门，更换阀门的主密封圈。更换完后，要对阀门进行测试，看看阀门能不能正常开关动作。阀门的长时间运行也会造成阀门外漏。阀门的外漏主要表现在阀杆的密封损坏或老化。由于整个的PSA装置内都是氢气，阀门的外漏很容易造成重大危险，因此，在装置的开车前，会对阀门进行气密性检测。检测到阀门外漏，也要及时的切塔，拆卸阀门，更换密封填料并压紧。同样，更换后进行调试并进行气密性检测。

（二）电磁阀故障处理

电磁阀是驱动阀门阀体动作的重要仪表配件。电磁阀通过电气信号来控制气路的输出来驱动阀门动作。因此，电磁阀的故障在很大程度上影响了装置的运行。电磁阀的故障现象主要是电磁阀的阀体不动作。电磁阀的阀体内部进行了处理，阀体的内部非常的润滑。发现电磁阀的阀体不动作，首先是仪表气源过滤不干净，不是我们常说的净化的压缩空气，一般不外乎几种情况会造成此现象。一个是装置的现场工作环境比较恶劣，空气中大量的尘土等;二是在我们使用的仪表气源中含有大量的灰尘等其他杂质;三是在仪表投用之前，仪表的气源管线在投用之前并没有进行吹扫，管线中含有锈渣。这样，脏污的气源流经电磁阀的阀体，或者是恶劣的环境含有的杂质堵住了阀体的出气口，导致电磁阀不动作，进而无法驱动阀门的动作。电磁阀不动作一般是清理出气口或是在进气口处加入少量的润滑油，手动动作电磁阀，使阀体的润滑阻力减小，保证阀体正常动作。如果效果不好，只能进行更换。其次，电磁阀阀体不动作，检查电磁线圈是否能够正常工作。如果认为是电磁阀出现故障，首先检查端子的接线有没有虚接，或者用万用表测量一下线路是否短路或断路。检查线路没有问题，可以考虑线圈是否已损坏。检查线圈的损坏，可以测量线圈的电阻。如果电阻很大，说明线圈已经断路，线圈可能烧坏。一般原因是线圈受潮，引起绝缘不好，漏磁造成线圈内电流过大而烧坏。再次，电磁阀不动作，检查24伏的直流供电。有的供电采用的是继电器板供电，继电器板上有24伏的供电保险，如果现场的接线端子的接线接触到了电磁阀的金属外壳，就会导致供电保险损坏而断开。最后，电磁阀不动作，可以检查一下气源的压力是否能够满足驱动阀门所需气源压力的要求，一般仪表驱动气源压力都在0.4MPa以上的范围内。

（三）接近开关故障处理

接近开关主要是用来检测阀门是否关闭或打开，也影响着每一个步序的执行。接近开关由隔离栅提供8V左右的直流电源。接近开关连接DCS段的隔离栅，通过电压信号的变化转换为开关信号送DCS DI卡件。阀门开关，接近开关就会有电压信号的变化。当接近开关靠近被测阀杆，接近开关两端电压测量为7V左右;而阀门动作接近开关离開被测阀杆后，测量为4.8V左右。所以，在判断接近开关是否还能够正常工作时，可用万用表来测量接近开关的电压。其次，我们还要测量安全栅输入侧和输出侧的电压是否正常，尤其是输出侧的电压输出是否有波动或异常，导致接近开关工作不正常。

四、结语

本文主要介绍了我公司PSA装置在运行时出现的仪表故障。在长期的仪表维护和维修过程中，学习到了许多宝贵的实践经验，对仪表的结构和原理进行了综合的学习和了解，总结出了以上的解决问题的方法和措施，若有不足之处还请各位同行们提出批评、指正。