程控阀内漏原因分析及改造

程控阀内漏原因分析及改造

摘要：兖矿鲁南化工有限公司变压吸附装置由成都天立化工科技有限公司设计制造，装置采用其制造的1456台液压程控阀。在装置运行过程中，频繁出现阀门内漏的情况，需要切塔处理甚至停车处理，严重影响变压吸附装置的正常运行。针对程控阀内漏情况的分析，对阀头结构进行改造，可有效减少高速气流对程控阀密封面的局部冲刷，延长阀门密封面的使用寿命，从而保障变压吸附装置的安全稳定长周期运行。

关键词：程控阀内漏改造

一、改造背景

变压吸附工艺作为一种新型气体分离技术，因投资较少、流程简单、分离系数高、产品纯度较高、运行费用低、装置可靠性高、维修量少、操作简单等优势，在国内外化工行业中有着广发的用途，该技术已经成为净化分离水煤浆气体制备一氧化碳气体的清洁煤化工发展的新方向。

兖矿鲁南化工有限公司拥有全国最大的一套变压吸附装置，与传统的变压吸附装置相比有处理气量大、操作压力高、分离系数高、分离提纯混合气的种类多等特点。该装置虽然具备较多的优点，但是装置在高压、大气量下操作方面的技术仍然不成熟，我公司变压吸附装置自2008年试车以来已经多次因程控阀内漏导致的控制系统失控而导致停车。

二、程控阀内漏情况分析

变压吸附装置在较高的工作压力下均压时存在较大的压差，从而使均压气流具有非常大瞬时动能。变压吸附工艺一般采用以液压油为驱动的程控阀进行工艺过程控制，该阀门仅有全开和全关两种状态，其密封面主体材质为四氟聚乙烯。在高速气流反复冲刷下，程控阀密封面出现严重的磨损痕迹，这是致使装置內漏、窜压的主要原因，系统窜压后CO纯度无法得到保证，严重影响系统各项工艺指标。

拆检过程中发现，程控阀阀头密封面冲刷痕迹的产生全部位于固定盘上螺丝后面。因此可初步判断固定盘上的螺丝是造成冲刷磨损的重要原因。根据空气动力学理论，气流在经过固定盘上螺丝后，在螺丝后面产生一个涡流带，造成此处气流交汇加剧程控阀阀面的磨损。因此可断定程控阀密封面磨损与固定盘螺丝

紧密相关。具体程控阀阀头拆检情况及冲刷示意图如图1所示。

图1 程控阀密封面拆检情况及冲刷示意图

三、确定改造方案

通过程控阀内漏情况的分析，可以确定改造必须有螺栓及压盖入手，既要保证改造后的气流冲刷方向改变，也要保证安装尺寸无变化，保证改造后的程控阀阀头与原装阀头进行有效互换。

经过对程控阀阀头结构进行分析后，我们得出了最有效的解决方案，通过改造程控阀阀头密封面压盖和固定螺丝来达到这一目的。将压盖固定螺丝内嵌于压盖内，为了更好的拆检和防止螺丝松动将原来的外六角螺丝改为内六角螺丝。同时，为了保证压盖的整体强度，将压盖加厚。改造后，当气流通过程控阀阀头时气流将会均匀的通过密封面，使气流对密封面的冲刷强度降低，延长密封面的使用寿命，为系统的长周期稳定运行提供了保障。

改造方案确定后，立即联系制造厂家进行了对改造阀头的制造，改造后阀头结构爆炸图及制造后实物图如图2所示。

图2 改造阀头结构爆炸图及制造后实物图

四、改造后程控阀生产运行效果

我们对改造后的程控阀阀头生产80件后进行生产运行试用，运行一年后，对使用阀头进行拆检，密封面的冲刷情况大为改善，气流的有效变向使密封面的损坏形式由改造前的单点或单线的损坏改为现在的均匀磨损，达到了改造的效果。

程控阀是变压吸附装置提CO分离提纯单元的核心设备，任一只阀门内漏都会影响整个单元。为了保障系统的正常生产，改造前我公司变压吸附装置程控阀门内漏密封面平均一年更换一次。而且由于程控阀密封面更换难度大，每年都需要耗费大量的人力物力进行更换。同时，大幅度压缩了每年系统正常运行时间，制约装置的经济效益。通过这次改造，程控阀密封面的使用时间提升三倍多，改造后新型阀头已经大量投用，累计更换500多台。通过近几年的使用，程控阀密封面磨损速率降低，大大延长了使用寿命，同时节省了因为检修更换消耗的大量人力物力，降低了变压吸附装置的生产维护成本，取得了良好的经济效益，为其他相似系统的生产运行提供了值得借鉴的经验。