上海滬工閥門廠（集團）有限公司
摘要：介紹尿素裝置中幾個重點高溫、高壓部位調(diào)節(jié)閥在應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，對故障原因進行分析，通過技術(shù)改造消除故障。
關(guān)鍵詞：尿素裝置；調(diào)節(jié)閥；技術(shù)改造
中國石油寧夏石化公司有 2 套大型合成氨裝置和 2 套大型尿素裝置，共有參與控制的自動調(diào)節(jié)閥 1200 余臺。自動調(diào)節(jié)閥運行是否穩(wěn)定是制約裝置安全穩(wěn)定運行的重要因素，尤其是尿素裝置高溫、高壓、易結(jié)晶等原因，導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥經(jīng)常出現(xiàn)故障，壽命縮短，檢修頻繁，影響裝置穩(wěn)定運行。為確保裝置安穩(wěn)運行，消除制約長周期運行的瓶頸，結(jié)合工藝狀況和調(diào)節(jié)閥的實際使用情況進行技術(shù)攻關(guān)和技術(shù)改造，收到了較好的效果。
1 一尿素汽提塔液位控制閥
一化肥尿素裝置汽提塔液位控制閥的應(yīng)用環(huán)境是高溫、大壓差、易結(jié)晶，由于環(huán)境的惡劣導(dǎo)致閥桿易斷裂，填料易泄漏，自裝置投產(chǎn)以來，多次出現(xiàn)故障，引起裝置停車。通過對工藝狀況和調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)進行分析，認為引起故障的主要原因為：① 閥桿懸空太長，當(dāng)閥芯端受到嚴(yán)重的不平衡力時，閥桿易折斷或彎曲；② 導(dǎo)向套配合過緊，易從填料底部的閥桿與導(dǎo)向套配合部位斷裂；③ 閥腔內(nèi)氣蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，未經(jīng)特殊處理的閥桿、閥芯易被損壞。
為解決存在的問題，采用以下技術(shù)改造：① 制作了一個由 4 根均勻分布的加強筋為支撐的圓柱體，鑲嵌在閥腔體內(nèi)，讓閥芯活動范圍限定在圓柱體內(nèi)。② 加粗閥桿，將填料底部的導(dǎo)向金屬套內(nèi)徑擴大并加長。③ 要求閥門供應(yīng)廠對閥桿、閥芯進行滲氮特殊處理。
經(jīng)改造后的汽提塔液位控制閥，解決了閥桿易斷的問題，閥門的壽命也由原來的 2~3 個月延長到 2a 多未出現(xiàn)任何故障，直至大檢修時才更換內(nèi)件，達到了改造預(yù)期效果，保證了裝置長周期，降低了檢修成本，提高了效益。
2 二尿素三通旋塞閥
二化肥尿素裝置造粒系統(tǒng)有 9 只三通旋塞閥，經(jīng)常因四氟襯套破裂而內(nèi)漏，需停止造粒、更換三通旋塞閥襯套，并對大顆粒裝置進行清床處理。由于介質(zhì)為尿液易結(jié)晶，清床處理難度較大，再加上環(huán)境惡劣，清床時十分辛苦。為延長三通旋塞閥使用壽命，減少檢修次數(shù)，對三通旋塞閥使用環(huán)境和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行認真分析，認為引起四氟襯套破裂內(nèi)漏的主要原因為：① 更換襯套時對工件用力不勻易使安裝后的襯套變形，閥芯與襯套不能很好的密封；② 閥門動作過程中，由于閥芯開窗孔部位過大，易使襯套被割爛損壞，導(dǎo)致閥門內(nèi)漏；③ 閥體出口管線采用 ø10mm 盤管伴熱效果不佳，尿液易結(jié)晶，堵塞管道和閥門。
針對以上原因，研究決定進行以下技術(shù)改造：① 在檢修時間滿足的情況下，每次檢修三通旋塞閥時，一定做到將閥門整體下線，并用 0.4MPa 蒸汽對閥體加熱進行襯套更換，在更換襯套時用自制的龍門架在閥體上面用千斤頂勻速加壓安裝，保證更換后的襯套均勻完好。② 將閥芯原來設(shè)計的開孔窗口改為多孔網(wǎng)眼狀，避免閥芯轉(zhuǎn)動時襯套被割裂。閥芯改造前后結(jié)構(gòu)形狀如圖 2。③ 將閥體后管線由原來的 ø10mm 盤管伴熱改為夾套伴熱，提高伴熱效果。改造后的夾套伴熱結(jié)構(gòu)如圖 3。
圖 2 閥芯改造前后結(jié)構(gòu)形狀示意
圖 3 改造后的夾套伴熱結(jié)構(gòu)示意
3 一尿素二氧化碳壓縮機防喘振閥
一化肥尿素裝置二氧化碳壓縮機防喘振閥是二氧化碳壓縮機四段打回流入一段入口的防喘振調(diào)節(jié)閥，正常生產(chǎn)過程中要求此閥處于完全關(guān)閉狀態(tài)才能保證進人尿素合成系統(tǒng)的 CO2 量。然而在壓縮機剛沖轉(zhuǎn)的過程中，由于機組系統(tǒng)的震動和閥體自身由開啟狀態(tài)至逐漸關(guān)閉的過程中所產(chǎn)生的震動等原因，該閥經(jīng)常出現(xiàn)故障，調(diào)節(jié)失控、系統(tǒng)停車。造成該閥失控的主要原因有：① 原調(diào)節(jié)閥膜頭彈簧作用力不足，閥門關(guān)不到位，容易引起內(nèi)漏；② 閥桿太細，稍加預(yù)緊力就容易彎曲；③ 電氣閥門定位器固定在膜頭上，由于震動容易產(chǎn)生漂移，致使閥門關(guān)不到位。
針對以上原因，經(jīng)過對工藝情況和該閥的安裝運行環(huán)境進行分析，并與二化肥尿素裝置四回一防喘振閥比較，認為與二化肥尿素裝置四回一防喘振閥同類型的閥門能滿足要求，并選購了 1 臺閥門進行安裝試驗，完全克服了原調(diào)節(jié)閥存在的缺陷，保證了閥門關(guān)閉時無泄漏，又保證了壓縮機跳車時閥門能瞬時打開、不引起壓縮機喘振。該閥自更換以來 2a 多未出現(xiàn)過任何故障，徹底解決了此閥失控的問題。
4 二尿素汽提塔出料閥
二化肥尿素裝置汽提塔出料閥為雙膜頭控制閥，膜頭彈簧較長，彈簧支座剛性較差，易變形，再加上該閥是水平安裝，彈簧易倒俯，膜頭內(nèi)幾個彈簧常無規(guī)則地纏繞在一起，將膜片割爛，膜頭漏氣，閥門失控。為有效地解決這一問題，將彈簧支座由普通鋼更換為剛性較好的 45# 鋼材并進行熱處理，在彈簧支座部位加工了一支撐工件與支座焊牢，用來固定彈簧，保證了彈簧在膜頭內(nèi)水平放置的狀態(tài)不易錯位、纏繞。
5 其他調(diào)節(jié)閥
近幾年在尿素裝置中還進行了其他一些調(diào)節(jié)閥的技術(shù)改造，其中包括一化肥尿素裝置蒸汽調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)更換，解決了因閥腔內(nèi)產(chǎn)生不平衡力使閥桿旋轉(zhuǎn)易斷的問題；一化肥尿素裝置造粒控制閥襯套的國產(chǎn)化，解決了襯套依賴進口的問題；一化肥尿素裝置合成塔出料閥閥桿加粗措施，解決了原來閥桿易斷的問題。