浙江中特气动阀门成套有限公司
SZorb装置闭锁料斗程控球阀运行分析与优化

前言

济南分公司120万吨/年SZorb装置由SEI设计,采用中国石化专利工艺技术,该技术基于吸附作用原理对催化汽油进行脱硫。装置主要设备120台套,闭锁料斗程控球阀作为吸附剂程序输送的核心设备能否正常运行关系到装置的连续运行和产品质量,进而影响全厂汽油能否顺利出厂,本文重点针对闭锁料斗程控球阀运行存在的问题进行总结分析,并提出优化措施。

一、闭锁料斗程控球阀简述

SZorb装置闭锁料斗程序控制球阀31只,供货厂家为MOGAS和VTI,型号分别为CA-1AS和A6LX-RF-FP-BS系列,均为进口设备。

二、闭锁料斗程控球阀运行总结

(一)闭锁料斗程控球阀故障统计

济南分公司SZorb装置自2009年12月投产以来,闭锁料斗程控球阀故障有逐年快速增加趋势,维修更换频次逐渐上升,具体数据见图表1。

图表 1闭锁料斗程控球阀年度维修统计

由于闭锁料斗程控阀服役条件苛刻,动作频繁,各厂普遍存在闭锁料斗球阀内漏、动作迟缓、卡死、回讯故障和盘根泄露等问题。

(二)闭锁料斗程控球阀故障分析

通过对大量生产检修数据研究分析,由图表2和3发现闭锁料斗程控阀门XV2410、XV2403、XV2405、XV2401和XV2419故障频次较高,主要集中在反应接收器至闭锁料斗和再生接收器至闭锁料斗管线部位,这与阀门的工况条件和工艺参数密切相关。主要故障以内漏和动作超时为主,其中内漏已经发展成为制约闭锁料斗长周期优质运行的重要因素。

图2 程控球阀故障位号分布

图3 程控球阀故障类型分布

三、闭锁料斗程控球阀故障原因探讨

基于生产实际情况,本文重点探讨阀门内漏和动作超时故障,其他类型故障已有完善的解决方案,不再赘述。

(一)闭锁料斗程控球阀内漏分析

随着装置运行周期的延长,闭锁料斗程控阀门开关频次增加,以及吸附剂附着在密封面上,密封面受冲刷破坏,密封效果退化,就会导致阀门内漏,当泄露量小时,不容易发现,只能通过定期检查管线温度或闭锁料斗压力试验来做出预判。当泄漏量大时,对生产会造成影响,闭锁料斗氢气或氮气过滤器差压高,切换频率增加,吹烃时间延长,吸附剂损耗增加等,所以当判断有阀门内漏时,应尽快更换维修,以降低维修成本。

经研究发现,内漏是程控球阀的主要故障,且MOGAS阀门多发。通过对发生故障的阀门解体研究,总结发现造成阀门内漏的原因主要有:阀球、阀座涂层磨损,表层硬化质量问题;阀球上粘结吸附剂焦块;阀座后沉积吸附剂;以及工艺上闭锁料斗介质、温度、压力由程序控制周期性的变化,阀门两侧压差也周期性的变化,压力波动使反向压差大于碟簧的预紧力,而使阀门发生泄漏,长时间导致密封面冲刷而失效。

(二)闭锁料斗程控球阀动作超时分析

1、执行机构失效。闭锁料斗程控球阀的执行机构主要包括电磁阀、回讯器等电气元件组成的气动执行机构,随着闭锁料斗球阀的运行周期不断延长,这些执机构的也经常发生故障,特别是电磁阀故障,会导致球阀不动作或开关缓慢,这些都可以通过仪表人员在线判断后,及时对电气元件进行更换,可以很好地解决这类故障。

2、仪表风动力不足。由于装置处于仪表风末端,仪表风压力衰减,一旦球阀球体粘结吸附剂仪表风压力难以满足要求,经仪表攻关优化,将吸附剂输送线球阀动力源改造为0.6MPa氮气成功解决问题。

3、压盘根力度过大。仪表处理盘根泄露问题若力度过大,将导致阀杆阻力偏大,阀易卡死动作缓慢。

四、闭锁料斗程控球阀优化措施

由于闭锁料斗由程序控制,程控球阀开关频繁,吸附剂颗粒对球阀的磨损不可避免,为提高球阀使用寿命,可以从以下几点入手。

(一)安装维护措施

安装时做好管道内洁。尤其是装置开工阶段,应将管线内焊渣等杂物清除干净,保持管线干燥无水分。确保球阀安装方向正确,尤其注意密封端方向。

(二)技术和工艺优化措施

做好技术消缺和工艺参数优化,尽可能避免输送吸附剂介质带液现象。另外做好工艺调整,避免程序中断。工艺过程对球阀的运行影响很大,保证闭锁料斗平稳操作,避免程序中断,程序一旦非正常中断,吸附剂管道温度下降,对球阀运行不利。建议对反应接收器进行脱气线核算和优化,在保证正常收料的前提下适当增大松动氢气量,以减少烃类进入吸附剂管线冷却后积液。此外,再生接收器的温度控制也应受到重视,过低的温度影响吸附剂流动并且容易产生积液,从而加剧球阀磨损。

(三)储存备件建立定期检修更换制度

1、做好备用阀门及配件的储备。目前SZorb装置闭锁料斗系统耐磨球阀主要是DN80和DN100两种规格,相同规格的阀门,可以相互替换,每种规格的球阀储备一定数量的备阀或阀内件,一旦出现故障,可以及时更换新阀,故障阀门可以线下修理。

2、及时委托专业单位维修有故障的阀门。通过清扫、研磨、重新喷涂硬化层或更换内件的办法,及时将替换下来的球阀修复,使其真正达到备用的目的,有的单位定期将怀疑有问题的球阀拆下来清扫修理,也是避免故障扩大化,降低维修难度、降低维修成本的一种策略。此外,务必重视外协维修单位的选择,重点考察维修效果和口碑,避免同一阀门短期连续维修。

(四)阀门技术改进

闭锁料斗程控阀易发生关闭超时故障导致料斗停运,重启后正常,未能从根本上解决问题,其他SZorb装置也有此类问题,可借鉴上海石化经验:原设计电磁阀失电执行机构放空后程控阀靠弹簧回座力关闭,开工期间先后有九台程控阀关闭不到位,证明弹簧回座力不足。经联系仪表共同分析后,将原程控阀电磁阀改装为两位五通电磁阀并优化气路流程,使得执行机构放空时回收仪表风以增加弹簧回座力等问题。本装置采用该办法有效改善了阀门关闭超时问题,总结经验,优化推广。

(五)完善阀门更换应急机制,提高响应速度

建议完善程控球阀应急机制,编制应急响应预案,组建专业力量,强化仪表专业和保运人员的协作能力,尽可能缩短阀门更换时间,避免装置效益流失,确保全厂汽油产品顺利出厂。发挥好应急小组作用,定期开展工作,密切关注生产参数变化,第一时间发现问题并及时处理,建议将班组骨干力量吸纳进小组,以进一步先知先觉掌握生产动向。

结语

随着SZorb技术的日趋完善,为了适应更高的脱硫要求,确保汽油产品顺利出厂,最大程度地延长程控球阀使用寿命和迅速地在线更换阀门机制是保障装置平稳运行的关键因素,通过对闭锁料斗程控球阀故障分析,研究得出优化措施,使得影响装置平稳运行的隐患得以有效解决,为济南分公司汽油产品持续升级奠定了坚实的基础。

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