15000m3/h空分设备液空节流阀故障分析及处理

孙素霞，王丽花，王志勇，李宗法

（河南豫光金铅股份有限公司，河南 济源 454650）

河南豫光金铅股份有限公司制氧厂KDONAr-15000/4000/500（简称：15000空分）空分设备2014年12月投产，采用DCS系统控制、全低压常温分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、全精馏无氢制氩和氧、氮外压缩流程。2018年7月投运氩系统时，液空节流阀V1的执行机构出现卡阻，造成主塔及氩塔工况异常，出塔氧气量减少，液氩产量减少等。利用停车机会，将V1阀抽芯处理后，工况恢复正常。

1 15000m3/h空分的工艺流程如下：

原料空气自洁式过滤器吸入，除去灰尘及其他机械杂质后，经空压机压缩至O.5MPa，在空冷塔中与常温水和冷冻水换热冷却到8℃～10℃，进入分子筛纯化系统中除去水分、二氧化碳、乙炔和其他一些碳氢化合物。

空气被净化后分成3路：第一路空气经过主换热器，与返流气体（氧气、氮气、污氮气）换热后进入下塔进行精馏；第二路空气经膨胀机增压端增压后，进入主换热器，与返流气体换热后进入膨胀机膨胀制冷，膨胀后的空气直接进入上塔或旁通一部分进入污氮管；第三路少量空气从纯化后抽出作为空分设备自身仪表气。

在下塔空气被初步分离成氮和富氧液空，气氮在主冷中液化成液氮，液氧在主冷中蒸发为气氧。液氮出主冷后为上、下塔提供回流液和少量液氮产品，液空经过冷器过冷后进入上塔中部作为回流液。产品氧从上塔底部引出，产品氮气从上塔顶部引出，经主换热器复热后送出系统。从上塔相应部位抽出氩馏分，经粗氩塔和精氩塔精馏后，在精氩塔底部得到纯精氩产品。

2 故障现象及分析

2018年7月18日12：30分投运粗氩系统时，当DCS上液空节流阀V1关至25%，进粗氩冷凝器液空进液阀V3阀开至82%时，粗氩流量仍提不到13000m3/h（正常15000m3/h左右），再开大或关小提升气阀门V3TS，仍不见效。安排操作工到分馏塔上检查V3阀和V1阀的开度，发现V3阀开度与DCS显示一致，可排除。而V1阀开度不一致，现场开度为70%，DCS上开度25%，当时怀疑V1阀的定位器有问题，通知仪表科来现场检查，仪表科也认可定位器的问题，后更换定位器。由于V1阀为无锡工装KOSO生产的气开式调节 阀，为防止V1阀突然关闭，先把V1阀现场限位在40%，DCS操作V1阀至50%、60%、70%，现场不动作，继续开大阀门突然全开，之后关闭气源，V1阀阀杆仍然卡阻在70%左右，不能向下移动。将V1阀打到手动位置操作，也无法摇动，处于卡死状态。

V1阀故障前后各工艺参数比较

气动薄膜调节阀不动作，一般有以下几种情况：

（1）定位器故障

（2）阀门现场处于手动位置

（3）调节阀的阀杆脱落

（4）调节阀的膜头泄漏

（5）阀芯中有异物造成卡阻

（6）仪表气源故障

经过逐一排除，断定是执行机构卡阻或阀芯中卡有异物造成的。

因当时后序使用氧气，无法处理，先把V1阀限位在40%，在此期间，V1阀暂不操作。由于V1开度较大，上塔精馏负荷大，为保证氩系统能够运行，只能压低氧产量，降低氩馏分，维持氩系统高负荷低馏份运行，密切注意工况各参数的变化，以免V1阀突然动作。

3 故障处理

7月27日，利用后序不用氧气期间，决定将空分系统临时停车对V1阀进行抽芯检查。

处理方法；

（1）将空分系统从后往前停至预冷系统处；

7月27日3：48分停氧透；6：40分停氧氮压机；6：50分停氩系统；7：10分停膨胀机；7：25分纯化系统手动打暂停，停电加热器；8：17停预冷系统。

（2）关闭冷箱充气总阀，防止拆阀时有珠光砂从气动阀小保冷箱边缘漏出。

（3）8：30分下塔仍有约0.3MPa的压力，因与下塔相连的液空、液氮管道有液封弯，下塔压力不能释放，也不想将下塔液体全部排出，于是逐渐打开液空节流阀V1和粗氩冷凝器液空进液阀V3直到全开，让积存在管道内的液体全部回流到下塔，并打开下塔液氮吹除阀V306，通过V306阀将下塔压力释放掉，确认上下塔均无压力，并且V1阀门前后无液体后，才进行无压安全检修操作。

（4）检修人员劳保佩戴齐全。

（5）在厂家技术人员的指导下，拆掉液空节流阀V1阀（V1阀属于低温长杆阀）外面的波纹抱箍（不锈钢圈），缓慢抽出V1阀橡胶保护罩内的岩棉，随着就有冷气和少量珠光砂冒出来，立即用破布条堵塞泄漏处，检查发现珠光砂是从阀座和阀门保护罩之间的缝隙处泄漏的（以后若有大修机会，冷箱扒砂后用发泡剂堵塞漏点）。拆掉阀座周围的螺栓，抽出阀芯，发现V1阀芯中有铝条（约2公分宽、10公分长）卡在阀芯上，之后清出阀芯内的铝条，用仪表空气对阀杆进行加温，使阀杆复温。并更换阀门密封垫。

（6）阀门复位。因有冷气冒出，安装阀门时无法看清楚，于是引入一股仪表空气通入V1阀门保护罩内，加速冷气复温，人员能看见后，将阀门就位，固定好阀门压盖处的螺栓，此时阀门即可开关操作。

（7）12：13分，启动预冷系统；13：30分将气导入下塔，逐渐升压，分别在0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa的压力下，检验V1阀门的阀盖处是否出现外漏，并逐步冷紧V1阀门压盖螺栓直到不漏为止，装入岩棉，固定好外面的不锈钢圈，检修工作完成，开车后工况运行正常。

4 故障原因

5月25日，15000空分系统分馏塔大修时，外协施工队对塔内损坏的铝管、弯头、阀门等进行了部分更换和修复，经试压、吹扫、裸冷后开车，铝条是塔器管道修复过程中遗留下来的，在吹扫时，卡在V1阀的阀芯处，导致V1阀卡死。

5 结束语

操作人员在生产中应时刻保持清醒的头脑，认真监视各项参数的变化，并精心操作，根据工况的趋势变化进行综合分析，培养自己判断问题的能力。另外，塔器修复过程中，要加强冷箱内管道焊接过程的监督与管理，保持管道内干净无杂物，确保塔器和管道的修复质量；开车前，最好对自动阀重新调试，保证阀门动作灵活。