上海滬工閥門(mén)廠（集團(tuán)）有限公司
摘要：介紹尿素裝置中幾個(gè)重點(diǎn)高溫、高壓部位調(diào)節(jié)閥在應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，對(duì)故障原因進(jìn)行分析，通過(guò)技術(shù)改造消除故障。
關(guān)鍵詞：尿素裝置；調(diào)節(jié)閥；技術(shù)改造
中國(guó)石油寧夏石化公司有 2 套大型合成氨裝置和 2 套大型尿素裝置，共有參與控制的自動(dòng)調(diào)節(jié)閥 1200 余臺(tái)。自動(dòng)調(diào)節(jié)閥運(yùn)行是否穩(wěn)定是制約裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素，尤其是尿素裝置高溫、高壓、易結(jié)晶等原因，導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥經(jīng)常出現(xiàn)故障，壽命縮短，檢修頻繁，影響裝置穩(wěn)定運(yùn)行。為確保裝置安穩(wěn)運(yùn)行，消除制約長(zhǎng)周期運(yùn)行的瓶頸，結(jié)合工藝狀況和調(diào)節(jié)閥的實(shí)際使用情況進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)和技術(shù)改造，收到了較好的效果。
1 一尿素汽提塔液位控制閥
一化肥尿素裝置汽提塔液位控制閥的應(yīng)用環(huán)境是高溫、大壓差、易結(jié)晶，由于環(huán)境的惡劣導(dǎo)致閥桿易斷裂，填料易泄漏，自裝置投產(chǎn)以來(lái)，多次出現(xiàn)故障，引起裝置停車。通過(guò)對(duì)工藝狀況和調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，認(rèn)為引起故障的主要原因?yàn)椋孩?閥桿懸空太長(zhǎng)，當(dāng)閥芯端受到嚴(yán)重的不平衡力時(shí)，閥桿易折斷或彎曲；② 導(dǎo)向套配合過(guò)緊，易從填料底部的閥桿與導(dǎo)向套配合部位斷裂；③ 閥腔內(nèi)氣蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，未經(jīng)特殊處理的閥桿、閥芯易被損壞。
為解決存在的問(wèn)題，采用以下技術(shù)改造：① 制作了一個(gè)由 4 根均勻分布的加強(qiáng)筋為支撐的圓柱體，鑲嵌在閥腔體內(nèi)，讓閥芯活動(dòng)范圍限定在圓柱體內(nèi)。② 加粗閥桿，將填料底部的導(dǎo)向金屬套內(nèi)徑擴(kuò)大并加長(zhǎng)。③ 要求閥門(mén)供應(yīng)廠對(duì)閥桿、閥芯進(jìn)行滲氮特殊處理。
經(jīng)改造后的汽提塔液位控制閥，解決了閥桿易斷的問(wèn)題，閥門(mén)的壽命也由原來(lái)的 2~3 個(gè)月延長(zhǎng)到 2a 多未出現(xiàn)任何故障，直至大檢修時(shí)才更換內(nèi)件，達(dá)到了改造預(yù)期效果，保證了裝置長(zhǎng)周期，降低了檢修成本，提高了效益。
2 二尿素三通旋塞閥
二化肥尿素裝置造粒系統(tǒng)有 9 只三通旋塞閥，經(jīng)常因四氟襯套破裂而內(nèi)漏，需停止造粒、更換三通旋塞閥襯套，并對(duì)大顆粒裝置進(jìn)行清床處理。由于介質(zhì)為尿液易結(jié)晶，清床處理難度較大，再加上環(huán)境惡劣，清床時(shí)十分辛苦。為延長(zhǎng)三通旋塞閥使用壽命，減少檢修次數(shù)，對(duì)三通旋塞閥使用環(huán)境和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)真分析，認(rèn)為引起四氟襯套破裂內(nèi)漏的主要原因?yàn)椋孩?更換襯套時(shí)對(duì)工件用力不勻易使安裝后的襯套變形，閥芯與襯套不能很好的密封；② 閥門(mén)動(dòng)作過(guò)程中，由于閥芯開(kāi)窗孔部位過(guò)大，易使襯套被割爛損壞，導(dǎo)致閥門(mén)內(nèi)漏；③ 閥體出口管線采用 ø10mm 盤(pán)管伴熱效果不佳，尿液易結(jié)晶，堵塞管道和閥門(mén)。
針對(duì)以上原因，研究決定進(jìn)行以下技術(shù)改造：① 在檢修時(shí)間滿足的情況下，每次檢修三通旋塞閥時(shí)，一定做到將閥門(mén)整體下線，并用 0.4MPa 蒸汽對(duì)閥體加熱進(jìn)行襯套更換，在更換襯套時(shí)用自制的龍門(mén)架在閥體上面用千斤頂勻速加壓安裝，保證更換后的襯套均勻完好。② 將閥芯原來(lái)設(shè)計(jì)的開(kāi)孔窗口改為多孔網(wǎng)眼狀，避免閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)襯套被割裂。閥芯改造前后結(jié)構(gòu)形狀如圖 2。③ 將閥體后管線由原來(lái)的 ø10mm 盤(pán)管伴熱改為夾套伴熱，提高伴熱效果。改造后的夾套伴熱結(jié)構(gòu)如圖 3。
圖 2 閥芯改造前后結(jié)構(gòu)形狀示意
圖 3 改造后的夾套伴熱結(jié)構(gòu)示意
3 一尿素二氧化碳?jí)嚎s機(jī)防喘振閥
一化肥尿素裝置二氧化碳?jí)嚎s機(jī)防喘振閥是二氧化碳?jí)嚎s機(jī)四段打回流入一段入口的防喘振調(diào)節(jié)閥，正常生產(chǎn)過(guò)程中要求此閥處于完全關(guān)閉狀態(tài)才能保證進(jìn)人尿素合成系統(tǒng)的 CO2 量。然而在壓縮機(jī)剛沖轉(zhuǎn)的過(guò)程中，由于機(jī)組系統(tǒng)的震動(dòng)和閥體自身由開(kāi)啟狀態(tài)至逐漸關(guān)閉的過(guò)程中所產(chǎn)生的震動(dòng)等原因，該閥經(jīng)常出現(xiàn)故障，調(diào)節(jié)失控、系統(tǒng)停車。造成該閥失控的主要原因有：① 原調(diào)節(jié)閥膜頭彈簧作用力不足，閥門(mén)關(guān)不到位，容易引起內(nèi)漏；② 閥桿太細(xì)，稍加預(yù)緊力就容易彎曲；③ 電氣閥門(mén)定位器固定在膜頭上，由于震動(dòng)容易產(chǎn)生漂移，致使閥門(mén)關(guān)不到位。
針對(duì)以上原因，經(jīng)過(guò)對(duì)工藝情況和該閥的安裝運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行分析，并與二化肥尿素裝置四回一防喘振閥比較，認(rèn)為與二化肥尿素裝置四回一防喘振閥同類型的閥門(mén)能滿足要求，并選購(gòu)了 1 臺(tái)閥門(mén)進(jìn)行安裝試驗(yàn)，完全克服了原調(diào)節(jié)閥存在的缺陷，保證了閥門(mén)關(guān)閉時(shí)無(wú)泄漏，又保證了壓縮機(jī)跳車時(shí)閥門(mén)能瞬時(shí)打開(kāi)、不引起壓縮機(jī)喘振。該閥自更換以來(lái) 2a 多未出現(xiàn)過(guò)任何故障，徹底解決了此閥失控的問(wèn)題。
4 二尿素汽提塔出料閥
二化肥尿素裝置汽提塔出料閥為雙膜頭控制閥，膜頭彈簧較長(zhǎng)，彈簧支座剛性較差，易變形，再加上該閥是水平安裝，彈簧易倒俯，膜頭內(nèi)幾個(gè)彈簧常無(wú)規(guī)則地纏繞在一起，將膜片割爛，膜頭漏氣，閥門(mén)失控。為有效地解決這一問(wèn)題，將彈簧支座由普通鋼更換為剛性較好的 45# 鋼材并進(jìn)行熱處理，在彈簧支座部位加工了一支撐工件與支座焊牢，用來(lái)固定彈簧，保證了彈簧在膜頭內(nèi)水平放置的狀態(tài)不易錯(cuò)位、纏繞。
5 其他調(diào)節(jié)閥
近幾年在尿素裝置中還進(jìn)行了其他一些調(diào)節(jié)閥的技術(shù)改造，其中包括一化肥尿素裝置蒸汽調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)更換，解決了因閥腔內(nèi)產(chǎn)生不平衡力使閥桿旋轉(zhuǎn)易斷的問(wèn)題；一化肥尿素裝置造粒控制閥襯套的國(guó)產(chǎn)化，解決了襯套依賴進(jìn)口的問(wèn)題；一化肥尿素裝置合成塔出料閥閥桿加粗措施，解決了原來(lái)閥桿易斷的問(wèn)題。