关于PX装置转阀液压系统异常的处理案例

吴 哲

（宁波中金石化有限公司，浙江 宁波 315000）

UOP 吸附工艺通过分子筛模拟床层与解析剂的逆向流动，从原料中提取对二甲苯。该套工艺配置有一套专有控制系统（ACCS），核心设备是转阀，吸附塔控制系统用于调节通过转阀和吸附塔的所有工艺流量和压力[1]。而转阀配套的液压系统也极为关键，是保证转阀正常运转的动力。

1 事件过程

2020 年3 月21 日13 时41 分，一、二系列转阀穹顶压力高报。两个系列转阀同时出现不步进，APS 和ZTC 失活。内操对两个系列的转阀先后执行强制手动步进无效，期间发现两个系列的液压系统油压均不正常。13 点54 分，工艺被迫按应急预案将转阀离座，吸附分离装置停车。

2 事件原因分析

由于是两个系统同时发生转阀不能步进，其原因肯定在公共系统上。可能是ACCS 控制系统的问题，经排查ACCS 系统正常；也可能是电气供电系统同时导致液压系统的供油泵跳停，经检查，也正常。经工艺分析，发现在转阀停止步进前，解吸剂流量13 时34 分左右突然升高，该流量分别进一、二系列转阀，导致转阀穹顶压力高，因此是导致转阀不步进的原因。

图1 转阀液压系统原理图[3]Fig.1 Schematic diagram of rotary valve hydraulic system[3]

经检查TIC322902 分程控制投自动，由于TV322902B阀门执行机构反馈传动轴抱死，导致阀门动作时反馈传动轴组件受到扭力，反馈板与传动轴连接焊口脱开，造成阀门无法调节处于全开位置，调节失灵，解吸剂流量异常波动。

在转阀不步进、转阀穹顶压力正常后，如果操作得当，也不会出现持续转阀不能步进现象。而在处理过程中转阀液压系统也一直不正常，才是导致转阀步进失效的直接原因，最终转阀被迫离座停车。

3 液压系统异常分析

3.1 液压系统的原理

转阀液压系统提供能源转阀活塞伸缩，从而使步进转子带动转阀步进的，该操作由ACCS 系统控制。如图1 转阀液压系统原理图所示。为了防止液压冲击，平稳实现伸缩切换，系统采用了蓄能器，液压泵一直运行对系统充压，使蓄能器充压于8.6MPa 后（P-MF 压力值），然后通过背压机械设定控制，使系统压力返回油箱，出口压力（PTA）可以清淅显示整个过程。在床层切换时，伸、缩电磁阀相继得电，通过蓄能器的油压力对油缸实现伸、缩控制。除此之外，床层每切换一层，就重新补压。

3.2 转阀步进原理

图2 ACCS系统转阀操作图Fig.2 ACCS system rotary valve operation diagram

安全起见，转阀步进前ACCS 会打开闪光灯闪5s，警示附近的操作人员液压活塞即将移动。活塞缩回并且“缩回限位开关”闭合后，闪光灯关闭。通常，缩回限位开关闭合时，缩回指令才算正常完成；若限位开关未闭合，则5s 后缩回指令计时超时。当转阀活塞闲置时，为保持液压油的质量，要将其循环通过系统管道，然后回到油箱。油循环可以除去管道中的空气，使转阀步进更加顺利，并根据现场条件来加热或者冷却液压油。ACCS 通过启动再循环电磁阀来完成液压油的循环，若液压油步进休息时间段通过系统管道，系统压力不足延伸和缩回转阀活塞。因此，转阀步进前需禁止（关闭）再循环阀及其启动阀，待步进完成后再启动（打开）。

以下是转阀步进序列，图2 为ACCS 系统转阀操作图[1,2]。

转阀进入下一个步进序列前，步进计时器开始5s 倒计时，此时，闪光灯打开并且液压系统启动电磁阀209 关闭，警示现场操作人员液压缸即将移动。步进计时器3s 倒计时，ACCS 关闭再循环电磁阀401。步进计时器计时结束，打开4 通阀电磁定向阀205，执行延伸指令。液压缸延伸，延伸指令最多持续5s或者持续至收到延伸接近开关的反馈信号，两者中以发生在前者为依据。转阀延伸限位开关给出信号指示，延伸冲程结束并且发出缩回指令，液压缸405 反向移动。缩回指令最多持续5s 或者持续至收到缩回接近开关的反馈信号，两者中以发生在前者为依据。缩回限位开关发出信号指示，缩回冲程结束并且按照ACCS 的指令停止液压缸移动。ACCS 关闭4 通电磁定向阀205A，将其打到中间位置。ACCS 关闭闪光灯，有1 s 钟滞后时间后，ACCS打开再循环阀401，有2s 钟滞后时间后，ACCS 打开再循环阀，启动阀209 并等待下一次步进序列重新启动循环。

图3 ACCS系统液压系统仪表趋势分析图Fig.3 Trend analysis chart of ACCS system hydraulic system instrumentation

3.3 转阀液压油系统压力未能恢复正常的原因分析

13 时41 分08 秒左右，转阀由于穹顶压力高（相当于转阀超负荷），延伸已不能进行（正常时，延伸时间为2s）。由于转阀无法步进，此时，待计时5s 后，恢复收缩状态。13 时42 分14 秒，工艺采取手动步进方式，液压系统的主要能源为充压后的蓄能器压力8.6MPa，而此时延伸电磁阀带电时长5s，系统压力释放较快，液压油返回油箱较多，通过图3ACCS 系统液压系统仪表趋势分析图所示，液压油液位HT-RV-3201-LI 趋势分析到液压油箱液位上涨，说明油都回到油箱中了，此时液压系统压力逐渐降低，而后续的处理过程中，工艺内操仍有几次手动步进操作，每步进一次，延伸电磁阀带电，但由于压力低，无法让转阀步进，都会使延伸电磁阀带电5s 后断电，此5s 使液压油不断地回到油箱中，持续导致油压低，油压一直无法恢复，到13时54 分左右转阀离座。

3.4 关建点

在分析转阀动力时，技术人员以为只要油泵运行，油泵出口压力正常，转阀就应该可以步进成功，而恰恰忽略了液压系统中蓄能器的作用。为了使转阀平滑动作，液压系统中设置了蓄能器，油泵是先充压至蓄能器，再由蓄能器向活塞供油。此次转阀多次步进不成功，关键是蓄能器油压外泄过快，恶性循环，压力始终补充不足导致的结果。

由于工艺操作人员并不清楚液压系统的原理，在工艺大幅波动及转阀出现异常时，多次手动步进转阀的操作，使液压系统油压失灵，转阀无法操作，结果使工艺波动更加恶劣，最终装置停车。

4 结论

以上是一起UOP 吸附分离工艺中转阀系统异常的特殊案例。虽然起因是一台控制阀故障，在工艺的处理过程中影响到转阀液压控制系统，却涉及到设备、工艺、仪表诸多相关专业的知识。通过这起生产异常，也为吸附分离专有控制系统提供了一个经典案例，供专业人士参考、学习。