煤制氢变压吸附装置程控阀故障判断及处理总结

煤制氢变压吸附装置程控阀故障判断及
处理总结
关键词：煤制氢；变压吸附装置；程控阀；故障判断；应力
1.
实例分析
某企业在对煤制氢变压吸附装置进行应用的过程中，运行时序主要为12-3-
6/P，涉及到6套辅助运行时序、公用以及单套程控阀门分别为8台和100台。

在装置运转过程中，需要对阀门运行状态进行周期性的切换，且由于阀门较多，
在频繁操作的情况下，使得阀门具有较高的故障风险，而为了保证装置运行的安
全性与持续性，需要相关人员对故障原因进行及时、准确的分析和判断，如此才
能满足企业生产的实际需要。

1.
煤制氢变压吸附装置程控阀故障及处理
1.
内漏问题
在程控阀动作较为频繁的情况下，会使主密封圈部分的紧固螺栓出现松动问题，进而使其位置发生偏移，影响密封效果，造成内漏。

除此之外，程控阀在运
行期间，如果吸附剂粉碎，但产生的粉末未能及时排除，就会随着均压过程进入
到阀门主密封圈当中，引发磨损问题，导致内漏。

一旦在程控阀当中产生内漏问题，通过吸附塔压力监控系统就能进行有效的
判断，通常在吸附塔实施一级均降压期间，若压力无法保持平衡，甚至出现持续
下降的情况，就表示吸附塔在均压程控阀部分出现了内漏问题。

一般吸附塔中的
压力曲线会在均压线上保留相应的痕迹，如果其偏上，代表高一级压力漏入塔中，
若偏下则代表漏入低压力，所以在程控阀出现内漏问题时，还可以根据压力曲线
对出现问题的阀门进行排查和判断。

而内漏问题的出现，不仅会影响氢气的回收率，还能会使解吸气管网出现压
力波动或流量波动。

而对于该项问题的处理措施主要有以下几种：
第一，在发现问题以后，要及时联系相关技术人员，由技术人员对关闭行程
进行增加或者是调整阀门阀杆部分的紧固螺丝。

第二，若内漏问题较为严重，则
需要将发生故障问题的吸附塔切出，并结合装置负荷情况，对备用时序进行应用，进而完成内漏阀门的线下维修工作。

第三，在发现内漏问题时，还可以对装置进
行停机操作，并检查各管线，将其中的吸附剂粉末彻底清除，避免由于吸附剂粉
末影响阀门密封圈效果[1]。

第四，如果程控阀平衡缸的密封圈经常性的损坏，可
以考虑对此处密封圈的材质进行分析，根据程控阀的工作介质采用经济合理的材
质制造的密封圈，同时考虑密封圈的安装装配尺寸，借以达到密封圈能长周期的
可靠使用，进而使PSA装置能够做到“安、稳、长、满、优”运行，企业能取得
最大的经济效益。

1.
阀检故障
案例企业为了避免由于程控阀故障造成系统串压和波动过大，在装置当中对
自动化控制技术进行了应用，一旦在程控阀状态检测期间出现阀检报警或者是压
力报警，系统就会自动切出故障阀所属塔，并关闭故障塔中的所有程序。

而具体
的阀检原理主要是在PSA运行期间，程序会向现场电磁阀进行信号输出，在电磁
阀接收到开关命令以后，就会对程控阀的动作进行控制，使其阀杆移动到相应的
位置，而在开关位置处都设有传感器，能够对阀杆动作情况进行检测，若阀杆在
既定时间当中无法动作到位或者是不动作，就会触发报警。

而压力报警的原理在于，PSA装置运行期间，系统会对其顺放、逆放以及均压过程中的压力变化情况
进行监控，并和既定压力进行对比，若压力小于既定压力就会出发报警[2]。

而能够在造成阀检报警的原因主要有两种，一种是，反馈杆或者是汇讯探头
等传感器出现松动问题。

另一种是，阀门没有进行正常动作。

在接收到阀检报警信号以后，应该立即联系技术人员对报警阀门进行检查和
确认，若阀门能够正常动作，则需要对相应的传感器进行适当的调整和紧固。

而
如果阀门不能根据程序进行正常的动作，会出现以下现象，只需要根据系统的具
体表现进行故障判断及处理即可。

第一，是原料入口或者是产品气出口部分的程
控阀没有打开，导致系统出现压力波动情况，降低产品氢气指标，引发压力报警
和阀检报警。

第二，原料入口及产品气出口阀门没有关闭，导致原料气以及产品
气进入到吸附塔当中，并造成其他吸附塔压力上升，而系统出现压力快速下降到
问题，导致双向告警。

第三，在逆放阀没打开时，会影响吸附剂再生，致使再吸
附时发生出口微量超标的情况，同时引发双向告警。

第四，逆放阀未关闭，会使
解析器出现压力波动问题，造成双向告警。

针对上述问题，一方面，需要相关人
员在程序自动切换以后，对备用程序运行的合理性进行检查，如果其设置不合理，需要对其进行及时的调整，确保系统压力稳定性和产品气纯度。

另一方面，为了
避免故障塔和其他塔之间产生串压问题，需要将故障塔的出入口阀门关闭，落实
隔离泄压[3]。

1.
吸附塔出现压力告警
在装置运行期间，如果程控阀发生阀杆断裂或者是阀板脱落等情况，在相关
监控系统当中并不会进行阀检告警，但由于吸附塔在阀门没有打开时进行均压操作，会引发压力报警，导致压力曲线发生异常。

所以，一旦发现某个吸附塔与其
他吸附塔的压力曲线出现较大差异，即可判断故障塔。

对于这种故障，可以安排
技术人员进行现场检查，若确定为阀杆断裂或者是阀板脱落，则需要将故障阀门
切出，进行调整或更换。

处理程控阀发生阀杆断裂时，要仔细分析致使阀杆断裂的原因。

其原因大致
有两种，一是由于阀杆长期的做往复性运动而产生的疲劳应力；二是由于阀的控
制机构运行不平稳造成的撞击等原因而使阀杆产生弯曲应力。

针对上述两个原
因可采取相应的处理措施，一是对阀杆的材质进行重新选择并更换；二是对阀
的控制机构的平衡缸进行检修，调节阀杆行程。

案例企业的程控阀阀板易脱落也是经常性地导致程控阀故障因素。

案例企业的程控阀阀板与阀杆地紧固采用的是安装开口销的止动结构。

由于开口销反复承受剪切应力，而极其容易断裂，使得阀板脱落。

针对这一现状，可将程控阀阀板与阀杆地紧固结构进行改造：加长和加厚阀杆的止动螺母，并在螺母中部垂直于阀杆钻一个直径6mm的圆孔，对孔进行攻丝，用M6的螺钉进行紧固，以防止止动螺母松动，从而使得程控阀阀板不易脱落，减少程控阀的故障率，并结合定期对程控阀阀板的检查，可以极大的提高PSA装置的生产效益。

1.
公用程控阀发生故障
案例企业针对PSA装置设置的程控调解阀主要有终充调解阀、冲洗调解阀以及逆放调解阀等，其中终充调解阀以及冲洗调解阀均为两台，互为备用关系，能够在其中一台发生故障以后，由另一台代替其运行。

而冲洗和逆放调解阀在出现故障问题以后，会表现出吸附剂无法彻底再生、吸附效果不佳、解吸气管网出现较大压力波动等现象。

而如果是终充调解阀发生故障，则会表现出吸附塔充压难以达标或者是充压速度过快，导致产品气管网出现较大的压力波动。

在出现故障问题以后，对于终充以及冲洗调节阀，可以将故障阀隔离检修。

而对于逆放调解阀，则可以将故障阀的旁路阀打开进行调节，但调节过程中需要注意控制解吸气管网压力，使其保持稳定。

结语
综上所述，在对煤制氢变压吸附装置进行使用的过程中，其程控阀可能会出现各种各样的问题，对此，相关企业应该保持高度的重视，要结合故障表现进行准确的判断，并采取措施妥善处理，避免程控阀故障对装置的平稳运行造成不利影响。

参考文献
[1] 司慧斌, 王方亮. 煤制氢变压吸附装置程控阀故障判断及处理总结[J]. 2022,14(9).
[2] 吴子安. 制氢装置PSA程控阀运行故障分析处理与总结[J]. 石油和化工设备, 2019, 20(5):5.
[3] 仲小锐, 蒲满. 变压吸附装置中程控阀的故障处理和维修[J]. 工业, 2019 36(9):00071-00071.。