【乐虎集团的官方网站 】1、引言

　　循环氢nianxiangyuan 是加氢装置的核心设备，主要为加氢反应提供反应氢气和带走反应热。2015年6月中石油克拉玛依石化有限责任公司某柴油加氢改质装置（以后简称加氢改质装置），经过为期45天的大检修后开工，循环氢nianxiangyuan K-3102+3301/AB，接连发生9起气阀异响故障，导致该机组频繁切换和维修，不仅增加了操作和检维修人员的劳动强度，而且影响到装置的平稳运行。由于该机组是公司级特护设备，一旦停机将造成装置全面停工，给公司带来较大的经济损失。目前，国内文献对nianxiangyuan 气阀失效问题分析较多，文献[1-6]均主要从气阀本身设计问题上着手来分析原因，之后采取相关的设计改进措施。本文针对气阀频繁异响问题，除了从传统的气阀本身设计上分析外，还对其工艺运行参数进行了相关研究和分析，

　　z*后发现气阀异响的原因主要集中在4个方面：

　　（1）由于装置开工硫化阶段工艺介质成分H2S 变化较大，造成气阀弹簧腐蚀断裂后引起的异响；

　　（2）阀盖螺栓松动后，引起压阀套撞击阀座引起的异响；

　　（3）压阀套变形后引起的异响；

　　（4）气阀铝垫子变形后引起的异响。

　　通过对该机组气阀弹簧、压阀套、气阀垫子和气阀阀盖螺栓等辅助部件进行设计改进，z*终使气阀频繁异响问题得以彻底解决，保证了公司安全生产和设备长周期安全运行，取得了显著的经济效益和安全效益。

　　2、开机过程中存在的问题

　　某柴油加氢改质循环氢nianxiangyuan 为循环氢-氢气增压联合机组K-（3102+3301）/AB，共设2台，一开一备，设计参数见表1。该机组自2015年7月大检修开工后气阀频发异响故障，导致机组切换和维修频次高，操作人员和检维修人员劳动强度大。根据检维修记录显示，2015年7月至11月，机组因气阀异响维修频次达到9次，根据现场对气阀拆检情况分析发现问题主要集中在4个方面：

　　（1）气阀本身的弹簧、阀片断裂后引起的异响；

　　（2）阀盖螺栓松动后引起压阀套撞击阀座引起的异响；

　　（3）压阀套变形后引起的异响；

　　（4）气阀铝垫子变形后引起的异响。该机组是公司级特护设备，一旦停机将造成装置全面停工，给公司安全平稳运行埋下隐患。

　　3、原因分析

　　（1）装置开工硫化期间高浓度的H2S加速弹簧腐蚀断裂是进气阀损坏异响的主要原因。对气阀进行拆检发现进气阀弹簧断裂、阀体内积累较多杂质、阀片断裂、卸荷器叉脚断裂等，见图1~4所示。

 

　　取nianxiangyuan 气阀上的垢样，按照RIPP124方法进行了金属含量分析。按照SH/T0656方法进行了碳、氢、氧含量分析，具体数据见表2。

　　从分析结果及样品性状看，样品中除碳氢外，非金属元素中硫氮含量较高，分别为17.08%和5.16%，金属元素中铁含量较高，为15.1%，认为装置有腐蚀及结焦现象。

　　接着通过对现场气阀拆检、运行记录、维修记录、气体组分化验记录和设计工况进行查阅、比对和分析认为：大检修后装置开工过程中需要进行硫化，硫化过程中要求循环氢中H2S含量维持在高浓度15000mg/m³以上，而装置正常运行时硫化氢含量是控制在200mg/m³以下。调取2015年7月7日~8月23日硫化期间气体化验数据，见图5所示，气体中H2S含量z*大为17750mg/m³、z*小为28.4mg/m³，平均为6679mg/m³。由于H2S 具有腐蚀作用，尤其在停机后存在于冷却后的湿气中，其腐蚀性会大大增强。弹簧在经历长时间高频率的工作后会不断积累疲劳断裂的可能性，如果再有腐蚀，会加速弹簧疲劳断裂，弹簧断裂后阀片弹性缓冲力减弱，阀片倾侧撞击阀座阀盖进一步造成阀片断裂引起气阀异响，对应的卸荷叉脚在卸荷的时候因为受力不均匀（正常应该8个插脚平均受力），也增加了断裂的可能性。通过对弹簧进行解体分析发现弹簧表面腐蚀较严重，有分叉断裂现象，且断口处呈尖锐状态，如图6所示。再结合表2中的气阀垢样分析数据结果，均可以得出是高浓度H2S腐蚀加速了弹簧断裂的结论。

　　（2）阀盖螺栓松动后，造成压阀套撞击阀座引起的异响。该机组阀盖螺栓运行中经常发生松动，检查发现螺栓螺纹受损，螺帽在螺杆上不能自由地来回运动（质量性能可靠的螺栓螺帽可以在螺杆上轻松自由地来回运动），这样导致螺栓在没有压紧时就已经压不动了，整个阀盖圆周上的螺栓预紧力不足，运行会发生松动，一旦阀盖上个别螺栓松动后，压阀套开始撞击气阀阀座发出异响。

　　（3）压阀套设计强度不足发生变形后造成的气阀异响。压阀套在使用过程中变形较大，表现在每次拆装时比较困难，需要借助强力拉伸器才能将压阀套拔出来。压阀套变形造成安装过程中不能将阀盖螺栓的预紧力有效地传导至气阀，导致气阀压不紧或是紧固力不均衡，导致气阀异响。

　　压阀套变形原因分析认为有如下3方面：

　　（a）原材料Q235在高压下，脉冲冲击变型；

　　（b）原阀套硬度和强度不够；

　　（c）原阀套没有很好的消除内应力。

　　（4）气阀铝垫子弹性性能差，外力撞击后易发生塑性变形，不能补偿机组工作后温度变化后导致的膨胀变形引起气阀异响。运行过程中，压阀套与铝垫子有接触和撞击，由于铝垫子的特性极易发生塑性变形，变形后形状不能恢复造成压阀套和气阀阀座间隙进一步增大，二者撞击力度也越来越大，气阀开始异响，而且声音会越来越大.

　　4、改进措施

　　在对气阀频繁异响问题的原因进行逐个分析后，采取了一些针对性的改造措施，改造时主要考虑“投资少见效快”的原则。

　　（1）经和贺尔碧格气阀专业设计厂商沟通，有专门针对装置开工硫化工况下的气阀设计产品，但此种气阀需要改变阀型设计，价格是现有气阀的10倍左右。考虑到节约成本，优选了另一种改进方案，即每遇“三年一修”开工硫化结束后定期更换所有气阀弹簧，气阀的其余完好部件利旧，选用此方案只需用很小的投资成本就能有效地解决气阀弹簧断裂、阀片断裂引起的异响问题。

　　（2）对气阀阀盖螺栓进行重新测绘并提高其材质强度等级，对螺栓的热处理过程提出严格控制要求，同时气阀阀盖螺栓采用定力矩紧固，确保预紧力均匀。

　　（3）对压阀套进行重新测绘，并提高其材质强度等级，对压阀套的热处理过程提出严格控制要求。

　　压阀套的具体改进措施如下：

　　（a）材质的选择：压阀套材质采用35CrMo 合金钢，该材质具有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限，一般用于制造承受冲击、弯扭、高载荷的各种机器中的重要零件和用做在高负荷下工作的重要结构件；

　　（b）锻造、退火：通过锻造加工来改善其组织结构和力学性能，组织结构经过锻造方法热加工变形。由于金属的变形和再结晶，使原来的粗大结晶和柱状晶粒变为晶粒较细、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了金属的塑性和力学性能，并能很好的消除内应力；

　　（c）调质处理：调质HB260~283可以使合金钢的性能得到很大程度的提升，其强度、硬度、塑性和韧性都有很好的提升，具有良好的综合机械性能。

　　综上所述，改进后的压阀套在各项性能上会有很大改善，既减小变形量，又能承受高压冲击。

　　（4）气阀铝垫子更换为软铁材质，以提高气阀垫片弹性补偿性能。

　　5、改造效果评价

　　以上改造措施已经实施，实施后根据车间检维修记录数据，显示气阀异响的问题基本上得到了有效控制，取得了较好的改造效果，避免了大型机组发生故障可能造成的操作波动，目前该机组平稳运行8000 h未出现气阀异响故障。

　　6、结论

　　本文对某柴油加氢改质装置大检修后，循环氢nianxiangyuan 开机过程中出现的气阀频繁异响失效问题进行分析，找出了气阀频繁异响的4方面原因。从气阀弹簧、气阀阀盖螺栓、压阀套和气阀垫子等辅助部件上进行设计改进，z*终使机组气阀频繁异响问题得以解决，取得了明显的改造效果，为国内同类设备处理类似问题提供了借鉴和参考。

　　参考文献
　　[1] 郭扬.2D型往复nianxiangyuan 气阀故障机理分析[J].nianxiangyuan 技术，2006，（1）：43-44.
　　[2] 高京卫，韩毅.往复式nianxiangyuan 气阀失效形式及故障诊断[J].天然气技术，2007，1（6）：74-76.
　　[3] 赵质良，陈学峰，程明.nianxiangyuan 气阀故障诊断[J].装备制造技术，2010，（10）：95.
　　[4] 刘卫华，郁永章，昂海松.气阀故障诊断的实验研究[J].nianxiangyuan 技术，2001，（2）：3-5.
　　[5] 朱荣乾，张庆龙，胡青宁，王永宁.往复nianxiangyuan 典型故障特征分析与诊断实例[J].nianxiangyuan 技术，2010，（1）：45-48.
　　[6] 刘卫华，郁永章.往复nianxiangyuan 故障诊断方法的研究[J].nianxiangyuan 技术，2001，（1）：3-5.
　　[7] 潘强.nianxiangyuan 气阀阀片断裂原因分析及改进[J].中国设备工程，2016，（6）：80-82.