合成气压缩机调速器故障处理及技改

第24卷 第7期2017年7月仪器仪表用户INSTRUMENTATION
EIC Vol.24
2017 No.7
合成气压缩机调速器故障处理及技改
肖学宾
(四川泸天化股份有限公司 仪表维修部，四川 泸州 646300)
摘 要：四川泸天化股份有限公司合成氨装置103J合成气压缩机高压透平调速器PIC-12的调速气缸采用的是ITT气缸和西门子73N-B内置式气动定位器而构成的一体化调速器，已运行41年。

由于工作环境温度高、结构复杂、管线布置杂乱、潜在漏点风险大、故障率高、检修难度大，影响合成氨装置长周期安全运行。

针对上述情况，从气动调速器的工作原理及结构进行介绍，对主要结构部件和作用进行重点阐述，对常见故障原因进行分析和推敲，通过技改，提出一些改进的措施和方法。

关键词：调速器；内置式一体式定位器；气缸；波动；故障；处理中图分类号：TH 文献标志码：A
Fault Treatment of Governor in Synthesis Gas Compressor and
Its Modification
Xiao Xuebin
(Sichuan lutianhua company limited instrument repair Department, Sichuan,Luzhou, 646300,China)
Abstract: Sichuan lutianhua Corporation 103J synthesis gas compressor and high pressure ammonia plant level-speed PIC-12 cylinder is ITT cylinders and Siemens 73N-B built-in integrated pneumatic positioner consisting of the Governor, has run for 41 years. Because of the high operating temperature, structure, pipe clutter, potential risk of leaks, high failure rates, maintenance is difficult and affect the long term safe operation of ammonia synthesis. In response to these circumstances, from the introduction of the working principle and structure of pneumatic Governor, focuses on the role of main structural components and, for common faults analysis and scrutiny through technical transformation, and put forward some measures for improvement and methods.Key words: the governor; built-in type 1 position locator; cylinder; volatility; fault; to deal with
DOI:10.3969/j.issn.1671-1041.2017.07.015文章编号：1671-1041(2017)07-0054-03
0 引言
合成氨装置合成气压缩机103J是引进美国德拉瓦的设备，自1976年投运以来，已运行41年。

该机组高压透平调速器PIC-12的调速气缸采用的是ITT气缸和西门子73N-B内置式气动定位器而构成的一体化调速器，工艺根据生产负荷，调节进103JAT高压蒸汽（压力10.5MPa，温度363℃），控制103J转速。

由于工作环境温度高，易造成定位器、气缸密封环等部件老化、变形，故障率高，直接影响103J乃至合成氨系统装置的安全稳定运行。

近几年，PIC-12在正常运行调节过程中出现多次异常波动的问题，直接造成103J 负荷的调节不稳定，影响装置的安全稳定运行。

另外，由于PIC-12调速器采用的是一体化气动定位器结构，管线布置杂乱，潜在漏点风险大，对调节品质
的影响较大，同时，由于安装空间狭小气路结构复杂，拆装检修困难，加之气源要求较高（设有辅助平衡气0.3MPa～0.35MPa），调试难度大，直接导致调速器检修时间较长，从而影响103J开车进度，造成较大经济损失。

1 气动调速器基本工作原理及组成结构
1.1 结构
合成气压缩机调速器系统PIC-12是通过气缸执行机构控制油动机来调节合成气压缩机高压透平气门，完成背压蒸汽压力的调节。

气动执行机构由73N-B型阀门定位器、GB50XC1818型气缸、FISHER型减压阀、定置器组成，气路连接如图1所示。

收稿日期：2017-04-12
作者简介：肖学宾（1969-），男，四川省泸州市人，仪表二级技师，从事仪表维护工作。

肖学宾·合成气压缩机调速器故障处理及技改
第7期55
1.2 基本工作原理
调速器执行机构通过73N-B内置式气动定位器范围弹簧以作用在定位器隔板组件底部的力的形式被反馈回定位器，定位器导向器继续增加或减少，使定位器输出弹簧范围的力以平衡仪表产生的压力[1]。

2 常见故障分析及处理
1）调速器调试或投运初期，调速器开度≥50%开始波动，不能投自动。

① 故障分析：
在多数情况下，当DCS手动控制输出时，DCS画面显示或就地转速表有20rpm～30rpm转速波动，现场观察调速器气缸周围未见漏油现象，观察气缸阀杆，有上下波动现象。

操作人员及时通过PIC-6对中压透平进行调节干预，以稳定系统压力及机组负荷。

现场用肥皂水试漏，未见管线漏气，检查定位器各项部件均正常，排除定位器故障后，对气动执行机构进行检查。

观察气缸外部无损伤及外漏，对气缸活塞盘密封环及阀杆O型密封圈进行密封性试验后，发现密封性较差。

对气缸进行解体检查发现，气缸活塞盘密封环及阀杆O型密封圈出现老化现象，密封不严，导致气缸串气或阀杆O型密封圈漏气，气缸压力保持不住，从而引起调速器波动，不能投入自动控制（气缸活塞盘密封环如图2所示，阀杆O型密封圈如图3所示）。

② 故障处理：
针对活塞盘密封环及阀杆O型密封圈老化问题，更换新的耐温、耐油橡胶密封圈（不建议采用在原有密封环、O 型密封圈上缠绕四氟带密封方式）。

清理气缸，套好新的密封圈、O型密封圈，涂上密封脂，回装，气密性检查及调试合格，投运。

2）调速器控制信号变化时，执行机构不动作或达不到控制行程，无法实现控制。

① 故障分析：
由于PIC-12调速器采用一体化气动定位器结构，管线布置杂乱，拆装频繁，潜在漏点较多，对调节品质影响大。

首先检查减压阀各输出点气源压力是否正常，检查各连接管线、接头或卡套是否有破损、松动或堵塞等现象。

由于信号管线漏气，导致气缸执行机构达不到控制行程或不动作。

其次，检查内置式气动定位器的膜片组件是否有破裂，该故障会使气信号无法正常输出，导致执行机构不能正常工作（定位器膜片组件如图4所示，气路管线如图5所示）。

② 故障处理：
根据故障原因更换信号管线、接头、卡套或定位器膜片即可。

3 一体化定位器技改
3.1 技改方案
针对一体化气动调速器由于其气路布置复杂、安装空间狭窄导致其维护检修困难，加之安装环境温度高造成的定位器膜片老化严重和精度差的问题，经现场勘查，在不
图1 PIC-12气路连接图
Fig.1 PIC-12 pneumatic connection diagram
图2 活塞盘密封环Fig.2 Piston sealing rings
图4 定位器的膜片组件
Fig.4 Diaphragm component
Locator
图5 气路管线
Fig.5 Gas pipeline
图3 阀杆O型密封圈
Fig.3 Stem o-rings
第24卷56仪器仪表用户INSTRUMENTATION
改变调速器安装位置和结构情况下，可采用分体式智能定
位器替换气动一体化定位器来进行技改。

若采用智能调节产品，由于其结构简单、低维护量
及组件模块化安装优势加上维护人员较高的熟练程度，可
使其维护保养后更易达到检修标准，缩短检修时间，确保
103J压缩机正常开车。

针对PIC-12调速器运行不稳定问题，制定了提高PIC-
12稳定性，减少波动的目标，并从以下几方面对其可行性
进行分析及实施。

3.2 安装结构
体式智能定位器安装结构，如图6所示。

3.3 实施步骤
3.3.1 检修准备
1）加工调速器气缸盖板及分体式智能定位器反馈支架。

2）停仪表气源、辅助气源及调速油油循环。

3.3.2 拆卸检修
1）拆调速器相关连接部件，并解体调速器与油动机构连接。

2）拆除调速器一体式气动定位器，更换气缸活塞密封环及阀杆O型环。

3）气缸密封性试验及离线校验合格，行程满足调节要求。

3.3.3 分体式智能定位器安装
1）安装分体式智能定位器及反馈板，分体式智能定位器安装位置应远离103J高压透平热环境。

2）回装气缸及气路管线，并连接油动机构。

3.3.4 离线调试
1）分别输入0%、25%、50%、75%、100%的信号对调速器进行校验，确定其是否满足行程、线性要求。

2）根据现场实际调试情况对智能定位器进行PID参数整定，使调速器的稳定性、精度及灵敏度达到调节要求。

3.4 效果对比
技改前后现场安装对比如图7所示。

1）改造后采用了可靠性及调节精度更高的分体式智能阀门定位器，定位器本体远离了恶劣的高温环境，消除了影响定位器使用稳定性的环境因素，使调速器调节稳定性更高。

2）与改造前相比，改造后的PIC-12气路结构简单，维护空间增大，减少了潜在的不稳定环节，利于现场维护检修，经开车检验，检修时间由技改前6h～7h减少为2h。

3）经济效益。

通过技改，有效解决103J压缩机因PIC-12调节系统波动而影响合成二103J压缩机延迟开车问题。

按合成氨75%负荷，每小时62.5t/h，延时12h开车计算，减少750t氨产量。

按合成氨75%负荷，每小时产量62.5t/h，每吨氨价格2500元。

每小时节约利润＝1h×62.5 t/h×2500元/t＝156250元
按延迟12h开车计算：
12h节约利润＝12h×62.5 t/h×2500元/t＝1875000元
4 结束语
由于安装环境等客观因素的影响，气缸密封环材质性能变化大，需定期对气缸密封环进行更换处理。

同时，现实的生产维护中，故障是多种多样的，仪表维护人员应在掌握调速器工作原理的前提下具体问题具体分析，发现问题及时采取措施，切实维护好生产，确保装置的长周期安全运行。

参考文献:
《INSTALLATION AND SERVICE INSTRUCTION》(MODEL 73N-B BUILT-IN VALVE POSITIONER BOTTON LOADING), Siemens Energy ＆Automation 2006.02.
日产千吨氨厂操作手册[Z].大连：大连工学院，1975（06）.
石油化工设备维护检修规程[M].北京：中国石化出版社，2004（06）.
执行器维护检修规范Q/LTHGF 493-2011[Z].
图6 分体式智能定位器安装结构图
Fig.6 Split-type intelligent positioner Setup chart
图7 技改前后现场安装对比图
Fig.7 Technical installation on site before and after comparison chart ▲技改前
技改后
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[4]。