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摘要:炼油厂制氢装置的PSA单元是氢气提浓单元，起到氢气提纯的作用，生产的氢气提供给加氢装置使用，但是因为PSA单元的系统采用的是PLC控制系统，按照程序步序运行，程控阀需要频繁动作。在运行过程中，也出现了比较多的故障，在此，谈一下PSA单元运行过程中常见的仪表故障以及对应的解决方法。
关键词:PSA；程控阀；常见故障；解决方法
前言
中化泉州石化炼油厂制氢装置的PSA单元使用美国UOP的专利技术，系统使用的是AB厂家的PLC系统。程控阀全部是蝶阀，执行机构是单作用气缸，阀门厂家是美国美卓公司。程控阀中，部分是调节阀，部分是开关阀。其中调节阀使用的是西门子的带回讯的单作用定位器，型号是6DR5210-0EM01-0AA9。对于尺寸较大的调节阀，还配置了增速器。开关阀配置的电磁阀是ASCO的产品，型号是NF8316A302MBDC24V，接口是NPT3/8"，不是常用的NPT1/4"接口，因为根据工艺状况及系统要求，开关阀关闭的时间要尽量短，所以要求气缸排气要尽量快，所以要求电磁阀的接口要尽量大。另外，为了尽量缩短开关阀的关闭时间，还配备了快排阀。
PSA单元的系统按照程序步序运行，程控阀需要频繁动作，执行程序的开关动作。特别是调节阀，除了开关动作外，还需要开关到一定阀位以控制系统的压力，达到氢气提纯的目的。调节阀的动作时间都有严格规定，超过规定时间，阀门就会出现报警甚至导致吸附塔下线，所以，PSA单元要求的条件还是很苛刻的，这也是该系统比较容易出现故障的主要原因。
1、气源管断裂
中化泉州石化炼油厂的制氢装置的PSA单元自2014年运行至今，气源管断裂出现了五次，气源管是3/8"的不锈钢卡套管。前四次断裂的地方均是在卡套处。断裂原因是程控阀频繁动作、频繁振动，特别是阀门关闭瞬间，振动比较大，气源管也随之振动，时间长了易产生疲劳，最终断裂，特别是气源管安装固定不牢固和安装质量不好，强行组对，带有应力，更容易断裂。第五次断裂是在增速器连接到气缸处断裂，断裂的一小段不锈钢管留在了气缸螺纹孔内。该处的气源管是1/2"的不锈钢管。该处气源管断裂的原因除了阀门动作频繁振动大外，还有一个原因是增速器比较重，对气源管产生了一定的重力，阀门长期动作后，就会断裂。解决办法是重新安装气源管并且保证安装的质量，不能强行组对产生附加应力。另外可以通过采用软管做气源管的方法解决。事实证明，该方法可行，唯一不足的地方是不美观。
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2、调节阀回讯报警
调节阀回讯报警分有以下3种情况：
（1）、回讯信号开路；
（2）、回讯信号不正确；
（3）、回讯不到位或者说回讯偏差大。
调节阀回讯信号开路可能的原因是回讯信号线端子松动或松脱或者回讯信号线断开。端子松动或松脱可以重新接线，回讯信号线断开只能重新敷设信号线。
调节阀回讯信号不正确又分为调节阀全关后调节阀回讯还显示在全开位置或者调节阀全开后调节阀回讯还显示在全关位置或者调节阀回讯信号有随意性，完全对不上调节阀的给定阀位。最常见的原因是调节阀定位器回讯模块故障，可以单独更换回讯模块或者更换定位器。
调节阀回讯不到位或者说回讯偏差大，最常见的原因也是回讯模块故障，可以更换回讯模块解决，也可以再次初始化定位器后，通过给阀位验证回讯是否正确，如正确证明该定位器可以继续使用，如不正确只能更换新的定位器。
3、开关阀回讯报警
开关阀回讯报警时，系统画面上该开关阀会显示黄色，表明该开关阀回讯不对，最可能的原因是回讯开关触点故障，可能是回讯触点松动或者脱落或者位置偏移，也有可能是信号线端子松动或者脱落，也有可能是电缆开路或者短路。对于电缆开路或者短路的情况，需要更换电缆。对于信号线端子松动或者脱落的情况，直接重新接线即可解决问题。对于回讯触点松动或者脱落或者位置偏移的情况，解决方法可以是重新调整并紧固触点，也可以更换整个回讯开关。
中化泉州石化制氢PSA装置的开关阀，回讯开关里面的触点是磁铁感应的，当触点在磁铁远离时，处在初始状态，当磁铁靠近对正触点时，触点就会动作，常开触点闭合，常闭触点断开，以此来传递开关阀的状态信号。因为开关阀作为程控阀使用，频繁动作，所以回讯开关触点就会经常动作，感应小磁铁也会经常转动，时间长了就会出现触点松动或者位置偏移的现象，甚至是小磁铁掉落，这时候就需要重新固定触点和将小磁铁用粘胶重新粘在磁铁座上。
4、调节阀动作延迟
调节阀动作延迟即调节阀动作没有及时跟上系统送出的阀门信号（阀位），这时候就会出现阀门报警信号。调节阀动作延迟最常见的原因还是定位器故障，由于定位器的压电阀漏气导致阀门输出信号延迟。解决方法是先调大定位器的限流器，观察效果，如果不行就只能更换定位器。调节阀动作延迟的原因还有增速器的问题（这种情况比较少见），可以调节增速器的调节螺钉，加大增速器的输出信号，但要注意不能调得太大，否则容易造成调节阀喘振。如果调整增速器后，调节阀动作还是延迟，则只能更换增速器。
5、开关阀动作延迟
开关阀动作延迟最常见的原因是电磁阀故障。因为电磁阀使用几年后，会出现性能降低的现象，电磁线圈老化或者阀芯组件卡涩，从而导致电磁阀动作不够灵敏，导致输出到气缸的气源信号延迟，最终造成开关阀动作延迟。解决方法是更换电磁阀。
6、调节阀不动作
调节阀不动作的原因有以下3种：
（1）、气源管断裂；
（2）、定位器故障；
（3）、阀门卡住。
对于第一种原因，就和上面气源管断裂一样，在此不再赘述。
第二种原因，解决方法是更换定位器。
第三种原因，当脱开阀杆和气缸输出轴后，检查气缸能动作，可以判断阀门阀板卡住。蝶阀安装时要求质量要高，要保证蝶阀的法兰和管道的法兰同轴度，特别是垫片安装要保证垫片对中的质量，一旦对中不好，垫片偏移，就会导致蝶阀在打开时阀板被垫片挡住无法打开阀门。
7、开关阀不动作
开关阀不动作的原因也有以下3种：
（1）、气源管断裂；
（2）、电磁阀故障；
（3）、阀门卡住。
对于第一种原因，就和上面气源管断裂一样，在此不再赘述。
第二种原因，电磁阀故障，一般是电磁阀线圈烧坏或者电磁阀阀芯卡涩、磨损。常用的解决方法是更换电磁阀。
第三种原因，阀门卡住与调节阀卡住一样，在此不再赘述。
8、程控阀填料泄漏
因制氢PSA装置的程控阀需要频繁动作，阀杆需要经常转动，所以容易出现填料磨损导致介质泄漏的情况。针对这种情况，需要定期认真巡检，及时发现填料泄漏的现象，及时将程控阀旁路切出更换填料。特别是程控阀内流过的介质是氢气，一旦发生泄漏将会有很大的着火爆炸危险，所以需要定期认真巡检，及时发现填料泄漏的现象。
9、程控阀内漏
中化泉州石化制氢PSA装置自运行以来，也经常会出现程控阀内漏的现象，程控阀内漏后相应的吸附塔压力会发生异常，甚至会导致吸附塔吸附时间过长造成吸附塔下线的情况。因制氢PSA装置的程控阀需要频繁动作，所以比较容易出现阀座和阀板磨损的现象，阀座和阀板磨损后就会出现程控阀关闭不严、出现内漏的情况。解决方法是更换阀座和阀板或者对阀板进行研磨修复，对于阀板磨损比较严重的，需要送到专门的阀门修复公司进行激光熔复再研磨修复。
10、系统死机或卡件锁死
中化泉州石化制氢PSA装置自运行以来，曾经出现过两次次系统死机或者卡件锁死的现象。系统死机后，程序运行停止，装置停工，解决方法是重新插拔系统卡件后，故障即可消除。还有一次PSA故障停工后，系统画面上显示很多的程控阀的回讯不对，显示黄色，这样大面积出现程控阀的回讯不对的现象，应该不是程控阀本身的问题，结果现场检查也发现程控阀回讯开关正常，进一步检查发现是系统的输入卡件锁死，后来重新插拔输入卡件后故障消除。
11、阀杆连接件螺丝松动断裂
中化泉州石化制氢PSA装置自运行以来，出现了程控阀阀杆连接件螺栓松脱断裂。经检查断裂的螺丝，根据螺栓断口分析，应属于螺栓批次质量问题，该螺栓内六角头长度过短，内六角头吃进深度后造成螺杆局部截面不足，抗拉强度削弱，长期处于交变载荷中容易受拉松动或产生疲劳裂纹，在阀杆转动力矩中受拉断裂。
由于已多次出现该情况，考虑到该批螺栓的疲劳寿命，建议对螺栓改型，更换成8.8级铬钼钢螺栓，螺母更换成防松动螺母及更改螺栓头形式。另外，螺栓内六角头总长度要加长，内六角深度不能太深，避免出现螺栓局部截面削弱的问题。
12、结语
以上是PSA单元运行过程中常见的仪表故障以及对应的解决方法。当然，各个炼油厂的PSA单元可能有所差异，如程控阀的厂家、程控阀的形式、PLC系统的厂家等可能不一样，但是PSA单元的结构组成和原理应该是大同小异。本文只是总结出PSA单元运行过程中常见的仪表故障以及对应的解决方法，对其他炼油厂的PSA单元运行维护有一定的参考价值。
参考文献:
[1]蔡夕忠．化工仪表．第二版．北京：化学工业出版社，2012．
[2]《石油化工设备维护检修规程第七册仪表》中国石化出版社2004
论文作者:谢臣胜
论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/17
标签：调节阀论文; 动作论文; 触点论文; 定位器论文; 原因论文; 阀门论文; 故障论文; 《防护工程》2018年第20期论文;