PTA装置甘油密封系统故障分析及对策

王建涛

(洛阳三隆安装检修有限公司 , 河南 洛阳 471012)

0 前言

某公司PTA装置采用AMOCO工艺技术,工艺介质较为特殊,浆料较多。为避免浆料在容器内沉积堵塞,装置设计有23处搅拌器,搅拌器机封设有2套甘油密封系统,用于防止机封发生泄漏,同时也降低了轴承的磨损程度,确保搅拌器的长周期平稳运行。甘油密封系统自投用至今,出现多次故障,严重影响装置的正常生产,因此对该系统进行故障分析及提出对策十分必要。

1 机封甘油密封系统组成及工作原理

甘油密封系统主要由甘油密封站和机封密封腔压力变送组件两部分组成,每套系统用于3个容器的搅拌器机封。甘油密封站主要由1个甘油储罐、2台甘油泵、1个袋式蓄能器、6个电磁阀及4个油路压力开关及相应管路组成,系统采用GE90-30系列PLC控制。其中2个电磁阀为一组安装在一个搅拌器甘油密封回路中。

甘油密封站简图见图1。

图1 甘油密封站简图

机封密封腔压力变送部分包括甘油补偿缸、4个甘油压力(活塞位置)回讯开关等组成,每个搅拌器均单独设置1套。机封密封腔压力变送部分简图见图2。

图2 机封密封腔压力变送部分简图

正常生产时机封密封腔内压力等于甘油补偿缸活塞上部压力,甘油补偿缸下部压力等于容器内压力。正常生产时活塞并不移动,位置靶片位于LSH和LSL之间,对应油路中的两个电磁阀也全部关闭。当机封密封腔内甘油密封液逐渐损失时,活塞上部压力变小,活塞连带着位置靶片向上移动,当靶片上移至LSL回讯开关位置时,甘油站对应密封油路A电磁阀打开(若继续上移至LSLL位置,则油路中的B电磁阀也会打开),密封油路中的甘油往补偿缸上缸内补充甘油,较高的压力将在瞬间使活塞带着靶片下移至LSH或LSHH开关位置,PLC系统发出命令将电磁阀全部关闭。

当机封腔内甘油损失速度较快时,由于电磁阀的频繁开启会导致甘油电磁阀前总管压力降低。若总管压力降低致使PSL(压力低报)压力开关动作,A台甘油泵自启动。若A台泵启动仍不能将总管压力维持在正常范围,总管压力继续下降致使PSLL(压力低低报)开关动作时,B台甘油泵也将自启动。当总管压力上升到PSH(压力高报开关)或PSHH(压力高高报开关)设定点时,两台甘油泵停止。若甘油罐内液位低低时甘油泵也会联锁停机。

2 甘油密封系统典型故障及分析

2.1 回讯开关频繁误动作

故障现象:原设计机封密封腔压力变送部分的回讯开关为干簧管开关,感应靶片为一磁性铁环,随着活塞位置变动,磁性铁环会使对应的干簧管开关动作。但系统投用一段时间后,甘油回路中电磁阀频繁动作,但现场确认甘油密封腔内压力正常。原因分析:经检查确认为干簧管开关误动作造成电磁阀频繁动作。干簧管磁滞性较大,性能较差,不能满足现场要求。

2.2 回讯开关或线路故障无法检测活塞位置

故障现象:①搅拌器机封密封腔内甘油损失后,甘油补偿缸内活塞一直上移,现场靶片位置已经超过LSLL回讯开关,甘油补偿回路中电磁阀仍打不开,造成密封腔内甘油逐渐消耗完后密封失效。②搅拌器机封密封腔内甘油损失后,甘油补偿缸内活塞上移,靶片移动到LSL位置时,对应油路中电磁阀打开进行甘油补充,随后活塞下移,但一直下移到LSHH位置时,油路中电磁阀仍在打开位置。

原因分析:①回讯开关本体故障。此类故障多发生在甘油密封系统投用较长时间后,回讯开关性能下降或本体故障,造成不能正常工作。②回讯开关检测头被异物覆盖。因回讯开关长时间暴露在室外,油污、灰尘等易附着在检测头上,降低了其灵敏度或使其完全不能工作。

2.3 感应靶片位置错位造成无法正常检测

故障现象:甘油补偿缸内活塞移动,但回讯开关始终无法检测到靶片位置。原因分析:经现场检查,发现活塞位置靶片错位。活塞位置靶片的移动应始终与4个回讯开关保持平行,这样才能保证靶片移动时对应的回讯开关能检测出靶片位置。但原设计的靶片上下移动过程中没有左右限位装置导致靶片随活塞长时间频繁动作后,位置会逐渐偏移,直至回讯开关完全无法检测到靶片位置。

2.4 甘油补偿缸内活塞卡死

故障现象:搅拌器机封密封腔内密封甘油损耗后,甘油补偿缸内活塞不动作,通过手阀进行排放或手动补充甘油,活塞位置仍不变。

故障分析:正常情况下,现场通过手阀对甘油补偿缸内甘油进行排放或手动补充甘油的方法,此方法可以快速判断出活塞是否动作正常,如果活塞不动作,则可判断为活塞卡死。通过进一步的解体检查发现大多是活塞O形密封环破损,造成活塞卡死。

2.5 甘油补偿缸漏油

故障现象:现场甘油补偿缸内甘油从活塞杆与上缸盖之间大量泄漏,活塞移动到LSLL位置,甘油站2台电磁阀打开,甘油总管压力低造成甘油泵启动。

故障分析:活塞杆与上缸盖之间的密封是通过橡胶O形环密封,活塞长时间频繁动作造成活塞杆处的密封环磨损,甘油泄漏,进而造成系统不能正常工作。

2.6 甘油补偿缸活塞动作不畅

故障现象:搅拌器机封密封腔内甘油损失后,油路电磁阀打开往甘油补偿缸内补充甘油,活塞位置下移,弹簧被压缩。随后密封腔内甘油损失后,活塞在上移过程中,出现卡涩现象,动作不流畅。

故障分析:出现此种情况后,首先怀疑为缸体内部故障,对缸体解体检查未发现异常,单试活塞动作正常。但整体回装后活塞动作仍偶尔出现卡涩不流畅现象。进一步检查发现,活塞下移后会使套在活塞杆上的弹簧压缩,但在活塞上移过程中,因弹簧弹力有一部分不是垂直方向,造成活塞上移过程中除了垂直方向受力外,还有非垂直方向受力,进而造成活塞动作不流畅,甚至完全卡死。

2.7 压力开关故障导致甘油泵动作异常

故障现象:①甘油总管压力正常时甘油泵启动;②甘油总管压力下降到低报(或低低报)时甘油泵不启动;③甘油总管压力达到高报(或高高报)时泵不会停止。

故障分析:因甘油泵的启动和停止主要由总管压力控制,因此出现甘油泵异常动作时基本可以判定为压力开关(或信号线路)故障,特殊情况如PLC系统故障也会造成泵动作异常。①如果甘油总管压力正常时甘油泵启动,若只启动A台,则可以判断为PSL开关故障;若A、B泵均启动,则可以判断为PSLL开关故障。②如果甘油总管压力下降到PSL或PSLL设定值时甘油泵仍不启动,则可以判断为低报开关故障。③如果甘油泵启动后总管压力达到PSH或PSHH后甘油泵仍不停止,则可以判断为高报开关故障。

3 对策

针对上述几种典型故障,为了减少甘油密封系统故障,提高机封使用寿命,减少不必要的停车,应在系统改造、日常维护和操作优化方面采取对策。

3.1 系统改造

3.1.1检测回讯开关改造

原使用的干簧管回讯开关为进口产品,备件购买困难,长时间使用后开关回差较大,灵敏度降低,滞后增大,经常误动作,严重影响系统正常运行。经过仪表重新选型,使用目前性能较高的接近式回讯开关,同时将磁铁环改造成感应靶片,改造后经观察,更换的接近开关性能稳定,满足长周期运行需要。

3.1.2制作感应靶片限位设备

原感应靶片因没有限位设备,造成长期动作后偏离原运行轨迹,回讯开关无法检测。经改造,在靶片运行轨迹的两侧安装两根钢条,限制靶片在垂直运动中的偏离角度,进而保证靶片垂直运动时始终与4个回讯开关基本平行。

3.1.3制作安装弹簧导向管

因弹簧压缩后会发生形变,在恢复过程中,绝大部分弹力垂直向上,但有一部分弹力偏离垂直方向,容易造成活塞动作卡涩。为了消除这一部分其他方向的弹力,建议制作一个弹簧导向管,直径略大于弹簧直径,将弹簧套装在导向管里,为了不影响靶片的运动,需在靶片垂直运动轨迹方向开一竖槽。改造后,当弹簧被压缩后恢复形变时, 导向管将抵消大部分偏离垂直方向的弹力,保证活塞移动流畅。

3.1.4增设甘油补偿缸油路管线压力开关

建议在甘油补偿缸油路管线上增上一个压力开关,且开关信号引入PLC参与电磁阀联锁,当开关检测到管线压力高达一定值时,联锁两个电磁阀关。这样可以避免回讯开关LSH、LSHH无法检测活塞位置在下行过程而出现的电磁阀常开对机封造成的破坏。这样增加了系统的安全性,避免故障情况下机封密封腔的超压。

3.1.5增设甘油补偿缸隔离阀

目前甘油补偿缸下部与搅拌机封密封腔直接通过管线连接,若甘油补偿缸故障则无法进行隔离维修。建议在管线上增设一个手动隔离阀,可以随时对甘油补偿缸进行隔离维护。

3.2 日常维护和操作优化

因甘油补偿系统容易发生的故障点较多,需要做好日常维护和操作优化才能进一步确保系统长期平稳运行。①定期检查回讯开关检测探头是否被杂物覆盖,检查回讯开关检测探头平面是否与靶片距离合适;②现场巡检时注意检查甘油管线及甘油补偿缸是否有漏点;③定期对回讯开关、总管压力开关和电磁阀进行调试,确保仪表工作正常;④每次机封检修时需要对甘油补偿缸进行解体检查,检查缸体内部是否有磨损、各密封环是否损坏,必要时更换密封环。

4 结论

PTA搅拌机封甘油密封系统的长周期平稳运行对装置的正常生产十分重要,通过系统典型故障的分析及对策的提出,有利于日常维护及故障时的原因分析和处理,也对系统的进一步优化提供了参考,进而保障了系统的长期平稳运行。