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水溶液全循環(huán)法尿素裝置中合成塔壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)是最重要的自調(diào)系統(tǒng)。合成塔壓力調(diào)節(jié)閥(P4閥)安裝在合成塔出口。出合成塔的工藝介質(zhì)都需要通過P4閥流向中壓分解系統(tǒng)。
P4閥具有以下特點(diǎn):
(1)尿液易結(jié)晶且不設(shè)旁路閥;
(2)閥前后壓差高,近18MPa;
(3)介質(zhì)流速高,波動影響大;
(4)在線維護(hù)風(fēng)險大,閥門可能大幅度開關(guān),會造成合成塔超壓或中壓系統(tǒng)超壓,引起大范圍的工藝波動甚至引發(fā)事故。
P4閥的上述特點(diǎn)決定了其正確維護(hù)及P4閥調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行是尿素裝置穩(wěn)定運(yùn)行的前提。
P4閥日常生產(chǎn)維護(hù)中常見的故障及解決方法:
1 閥門開度不到位 氣源壓力低,導(dǎo)致膜頭壓力不夠,閥門開度不到位,這時應(yīng)查看各接頭及氣源管線是否有漏氣現(xiàn)象,并對有漏氣處的氣源接頭進(jìn)行緊固處理。
2 膜頭漏氣 這時可將調(diào)節(jié)閥打到手輪控制,保持手輪控制閥位,然后拆下到膜頭的氣源管,同時迅速用手堵住管口,再慢慢將手輪打到自由狀態(tài),檢查閥門輸出行程是否變化,若膜頭漏氣,則會看到閥門緩慢關(guān)閉,此時則應(yīng)將閥門打到手輪狀態(tài),更換膜片。
3 閥門不動或動作遲緩 此時,操作人員可以從DCS操作畫面上看到合成塔壓力超壓,P4閥閥位輸出較正常時偏差許多,甚至到全開度位置。
這是由于P4閥卡住,閥門不動或動作遲緩導(dǎo)致調(diào)節(jié)系統(tǒng)測量值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)定值,在比例積分微分(PID)調(diào)節(jié)作用下,輸出達(dá)到積分飽和。
這一般是由兩種原因造成的:
(1)尿液結(jié)晶;
(2)閥芯偏磨,閥芯與閥座摩擦。
尿液結(jié)晶在傳統(tǒng)的ZMBS-220K閥門上較為常見,一般發(fā)生在填料函處,從而造成閥桿運(yùn)動不靈活,致使P4閥無法正常運(yùn)行。處理尿液結(jié)晶的一般方法,即蒸汽吹除填料函處,促使結(jié)晶的尿液融化,使閥門恢復(fù)正常。但如果尿液結(jié)晶頻繁,反復(fù)用蒸汽吹除填料函處,最終將導(dǎo)致“V”形聚四氟乙烯填料老化,造成閥桿永久性卡澀或填料密封性能變差,影響到正常生產(chǎn)。另外,由于P4閥前后壓差大,流速快,閥芯的導(dǎo)向不穩(wěn)定,使閥芯和閥座摩擦,影響調(diào)節(jié)品質(zhì)?,F(xiàn)在,部分尿素生產(chǎn)企業(yè),通過不斷地摸索,對閥芯及閥桿部分作了加工,使結(jié)晶問題有所改善。
針對P4閥閥芯偏磨閥卡問題,國內(nèi)一些調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)廠家,對P4閥結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn):將導(dǎo)向套增長,并將導(dǎo)向套的下部分開孔做成了籠式, 同時,將其與閥座導(dǎo)向連接,使閥芯的導(dǎo)向更加穩(wěn)定可靠,保證了閥芯與閥座的同軸度,避免了閥芯與閥座的磨損,延長了使用周期。
4 電氣閥門定位器調(diào)節(jié)滯后 定位器反饋凸輪或反饋桿松動導(dǎo)致閥門行程波動大,調(diào)節(jié)滯后。定位器問題是P4閥無法正常運(yùn)行的另一個原因,在開車狀態(tài)下,修復(fù)調(diào)校閥門,存在很大風(fēng)險。
檢修調(diào)校閥門定位器的操作方法:
4.1 電氣閥門定位器的檢修調(diào)校過程
4.1.1 聯(lián)系化工人員用手輪控制P4閥的開度,維持系統(tǒng)穩(wěn)定。
4.1.2 摘除定位器和膜頭之間的輸出接頭(因手輪機(jī)構(gòu)僅能限制一個特定方向的行程,不能同時限制兩個方向的行程),以免檢修定位器時輸出增大,造成P4閥開度增大,使手輪無法正常控制,造成系統(tǒng)波動。
4.1.3 修復(fù)或更換定位器。確保電器部分完好,量程參照閥門行程應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整。然后將零點(diǎn)調(diào)整螺釘調(diào)至最低,即保證接好電器部分后,定位器無輸出。
4.1.4 通知總控室將閥門輸出信號調(diào)至目前閥門開度對應(yīng)的信號,然后接好定位器與膜頭之間的輸出接頭及接線部分。此時慢慢調(diào)整定位器調(diào)零旋鈕,使輸出壓力逐漸升高,同時,另一只手握住手輪向閥門開度方向微微用力,直至手輪有輕松感(即手輪已脫離,膜頭壓力已代替了手輪),停止調(diào)整調(diào)零旋鈕,這時即可通知總控室實(shí)現(xiàn)微機(jī)操作,然后將手輪旋至自由位置。最后一步之所以這么做是有道理可循的。 我們曾嘗試在摘除定位器輸出接頭后,通過堵住輸出接頭,根據(jù)定位器輸出壓力表壓力來確定閥門動作位置,結(jié)果當(dāng)然行不通。
定位器一個顯著特點(diǎn):送一個開度信號,若閥門不到位,定位器輸出將繼續(xù)增大,直至推動閥門或輸出壓力至氣源壓力,反之亦然。其實(shí),也就是通過反饋機(jī)構(gòu)的作用,以達(dá)到力的平衡,最終保證閥門開度與總控室操作閥位信號一一對應(yīng)。同理,閥門不動的情況下,送一個開度增大(或減?。┑男盘枺ㄎ黄鬏敵鰧⒃鲋翚庠磯毫Γɑ驕p至無輸出壓力),除非隨著信號變化使反饋桿移至相應(yīng)開度,這顯然難以操作。
正確的方法是:根據(jù)當(dāng)前閥門開度送相應(yīng)信號,通過將調(diào)零旋鈕從最小逐漸增至膜頭的推力,最終代替手輪,使反饋信號與輸入信號達(dá)到平衡,從而實(shí)現(xiàn)從手輪操作向自動操作的無擾動切換。
4.2 電氣閥門定位器的在線更換
4.2.1 通知操作工將P4調(diào)節(jié)系統(tǒng)打到手動狀態(tài),并將P4閥打到手輪控制。
4.2.2 根據(jù)目前閥門開度,估計此時反饋桿的角度,裝好定位器。如為同型號的定位器,可參考原來的定位器安裝位置進(jìn)行安裝。應(yīng)注意P4閥為反作用氣開閥,反饋凸輪方向一定要檢查好,確保構(gòu)成負(fù)反饋,否則定位器無法正常工作。
4.2.3 將定位器機(jī)械連接部分接好后,接入4~20mA的直流(DC)輸入信號。
4.2.4 根據(jù)目前手輪控制開度,估計對應(yīng)輸入信號大小,在DCS監(jiān)控畫面上給出相應(yīng)閥位信號。
4.2.5 接好定位器與調(diào)節(jié)閥連接的氣源接頭,最后接上定位器輸入氣源,按照上述提到的調(diào)校方法進(jìn)行調(diào)校。
綜上所述,重要調(diào)節(jié)閥在正常生產(chǎn)過程中發(fā)生故障,需要維修時,只要方法得當(dāng),可進(jìn)行在線維修,避免閥位波動對系統(tǒng)造成影響。
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