一、循环氢nianxiangyuan
K-301A/B机组概况
【乐虎集团的官方网站
】1.1主要用途
在加氢精制装置中，循环氢nianxiangyuan
主要用于克服生产装置系统的阻力降,增加循环氢气体的压力,使得未充分参与反应的循环氢气体物料,经循环氢nianxiangyuan
升压后,重新进入反应系统。因此循环氢nianxiangyuan
K-301A/B，其作用是为石脑油加氢装置反应系统输送循环氢物料、给系统补氢增压，把未充分参与反应的循环氢气体物料,经循环氢nianxiangyuan
升压后,重新送往反应系统中。
1.2主要结构简述
石脑油加氢装置循环氢nianxiangyuan
K-301A/B机组为固定水冷、一级、对称平衡型无油润滑往复活塞式nianxiangyuan
,由同步电动机、机身、气缸曲柄轴、十字头销、十字体、活塞杆等零部件组成,由直接装在主轴上的同步电动机驱动。
1.3主要技术性能
循环氢nianxiangyuan
K-301A/B组规格型号为DW-11/15-25，额度流量为11.0Nm3/min,额度吸气压力为1.5MPa,额度排气压力为2.5MPa，其作用为石脑油加氢装置反应系统用的循环氢增压循环，一备一用。该循环氢nianxiangyuan
机其详细的技术性能如表1所示。
1.4 K-301A/B气阀
气阀是安装在nianxiangyuan
气缸上控制气体进出的部件，分为进气阀和排气阀，是nianxiangyuan
中z*重要、z*易损坏的部件之一。因此nianxiangyuan
运行的经济性和可靠性，很大程度上取决于气阀的可靠完好，其寿命的长短，直接影响到nianxiangyuan
的运转率。循环氢nianxiangyuan
K-301A/B气阀为网状阀，阀片采用了网状结构，材质为3Cr13；阀座也是材质为3Cr13；气阀弹簧材质为17—7PH。 一级进气阀、一级排气阀，对称安装布置。
二、气阀故障及原因分析
2.1运行状况及故障统计
汽油加氢改质装置循环氢nianxiangyuan
K-301A/B为反应系统用的循环氢增压循环，共设2台，一开一备，设计参数见表2。
K401自2010年9月26日投运，初期试运行总时间404.76h的过程中，多次出现故障停车。具体情况为:开车运行13次，有8次因二段出口温度高跳车（由现场的检查和修理情况确定由气阀引起），4次因气阀问题停运，1次因刮油环漏油检修。因气阀引起的故障停车时间占整个停车时间的90%以上。
该机组自2017年8月25日投运以来，机组多次发生故障停车。其中因气阀引起的故障停车时间占整个停车时间的80%以上计初步统计，2017年8月25日至2018年2月15日以来，机组因气阀故障停车维修频次达到8次，如表2所示。气阀故障率高，频繁发生故障，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，严重影响装置的长周期、安全平稳运行。
从表2分析可以看出，在这个周期（6个月）的装置生产过程中，循环氢nianxiangyuan
共发生故障8次，造成2台机组频繁切换运行。根据现场检修情况和对气阀拆检情况分析，发现机组气阀故障主要集中在以下几个问题：
（1）气阀内漏；
（2）气阀部件阀片、弹簧腐蚀断裂；
（3）机组带液，气阀阀座断裂；
（4）机组催化剂粉尘多，在气阀上积聚油泥、积碳；
（5）顶开吸气阀气量凋节机构卸荷阀设计不合理，容易卡死。
2.2 气阀故障原因分析
从检修的情况看，气阀故障主要表现气阀泄漏；气阀阀片、弹簧大量断裂；阀座上堆积催化剂粉尘、油泥、积碳较多，阀座液击断裂。同时机组带液，粉尘大。从而导致机组在生产运行过程中出现排气温度高，排气量降低，气阀或气缸异响等故障现象。因此，根据检修的情况分析，结合机组实际的运行工况判断，造成循环氢nianxiangyuan
K-301A/B气阀故障原因主要有以下几个方面：
（1）气阀阀片、阀座密封面磨损，阀片、阀座上形成油泥、积碳等杂质，弹簧疲劳断裂或受力不均匀，导致气阀内漏，循环氢窜气回流，导致机组排气温度高。
（2）装置加工高硫油，循环氢中H2S含量高，循环氢高浓度的H2S加速气阀弹簧、阀片腐蚀断裂。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、阀片断裂等，见图1所示。
在装置生产过程中对循环氢定期取样分析，循环氢H2S含量在10000-15000ppm；通过取nianxiangyuan
气阀上的垢样，按照SH/T0656方法进行了碳、氢、氧含量分析。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16.10%和5.02%，金属元素中铁含量较高，为14.6%。因此装置存在有腐蚀及结焦现象。由于H2S含量高，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，对应的卸荷阀压叉脚在卸荷的时候因为受力不均匀，也增加了断裂的可能性。所以高浓度H2S腐蚀加速了弹簧断裂。
（3）介质循环氢气中夹带液体组分。生产上循环氢气虽然经过循环氢分液罐进行分离，但仍带有少量较轻的液体组分，同时生产上的操作波动将会使液体组分进一步增加。从而使nianxiangyuan
吸入的氢气带液，对气缸及气阀产生液击。机组在生产运行过程中带液运行，形成液击，极易造成气阀阀片、弹簧、阀座损坏或断裂，导致气阀故障，同时因液体难压缩，机组带液运行存在严重的安全隐患。如图2，因液击造成气阀阀座断裂。
（4）循环氢中携带的催化剂粉尘较多。如图3，催化剂粉尘会积聚在气阀阀片、阀座上形成油泥、积碳，堵塞气阀的流通面积，影响阀片的启闭，阀片弹簧受力不均，长期处在较高的交变应力工况下工作，容易造成阀片、弹簧断裂。
（5）顶开吸气阀气量凋节机构设计不合理，容易卡死。卸荷阀顶开装置结构设计不合理，故障卡死，致使气阀阀片在卸荷时不能完整顶开或加荷时气阀阀片不能正常打开，导致气阀工况不稳。
三、解决措施
针对循环氢nianxiangyuan
K-301A/B在生产运行期间存在的问题，在装置停工检修期间，我们采取以下改进解决措施。
（1）针对现工况循环氢含H2S高腐蚀的问题，对原来的气阀进行重新设计，采用耐H2S腐蚀的PEEK气阀，对气阀（含阀片、阀座、弹簧）进行材质升级。阀片材质升级选用PEEK；气阀弹簧材质选用17-7PH进口钢丝；为了能使整套气阀抵抗H2S腐蚀，对阀盖、阀座、弹簧、垫片等部件采取表面非晶态处理措施，喷涂耐高温的防腐涂层，如表3所示。图4为改造后的气阀。
（2）对负荷控制器进行重新核算、设计、改造，使气阀工况稳定。如图4所示，原卸荷阀压叉脚小，与阀片接触面积小，受力集中，不均匀，当气阀上有积聚的杂物时，容易卡死。所以对压叉进行重新设计。所以，增大了压叉的接触面积，选用耐硫腐蚀的材质。
（3）对机组带液和粉尘问题，在循环氢分液罐增加丝网除沫气，在nianxiangyuan
吸入管路上增加一台旋风分离器。对循环氢中携带的少量液体、催化剂粉尘进行进一步分离，减少循环氢中的液体夹带和催化剂粉尘，改善气阀工况。同时打开进口过滤器检查，更换损坏的过滤器滤芯，并选用耐H2S腐蚀的不锈钢316。要定期检查机组进口管线Y型过滤器滤芯滤网是否腐蚀脱落，过滤器是否堵塞，进行清理。
(5)控制好检修质量，要严格按照《SHS 01020-2004 活塞式nianxiangyuan
维护检修规程》进行检修和验收。采购时要严格把控好气阀及弹簧的质量。对更换的备件要认真检查验收，阀片不得有变形、裂纹、划痕等缺陷；阀座密封面不得有腐蚀麻点、气孔及划痕，表面粗糙度为Ra0.8，阀座边缘不得有裂纹、沟槽等缺陷；阀座与阀片接触线应连续封闭；对气阀组装后，用煤油进行气密性试验，对超标一律更换或返修。
（6）加强机组的管理。日常要加强机组的管理工作，做好机组的日常维护保养和定期维护保养工作，成立公司级的大型机组的特护工作，岗位操作人员要严格按照设备安全操作规程操作。
四、改造效果
通过实施以上改进措施，自改造后机组投入生产运行以来，机组故障率明显降低，气阀故障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，未出现气阀异响故障。
五、结论
气阀故障是往复活塞式nianxiangyuan
常见的故障之一，其产生的原因具有工艺工况方面的原因，也有设备及机组管理方面的原因。因此，本文通过对某柴油加氢改质装置循环氢nianxiangyuan
在生产运行过程中，频繁出现的气阀故障进行分析，找出了气阀频繁故障的原因，提出有效的改进措施，解决了机组气阀频繁故障问题，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。同时在管理上，应该建立健全大型机组的特护管理组织机构，明确职责，加强分工，加强机组的管理工作。加强机组的日常维护保养和定期维护保养工作；机组要定时定点进行巡检点检工作，及时发现机组在运行过程中的隐患，确保机组的安全运行。岗位操作人员要严格按照设备安全操作规程进行操作，严禁违规操作。只有这样坚持科学的管理，才能降低设备故障率，才能降低设备维修和管理成本，确保设备的安全运行，提高企业的经济效益。
参考文献
【2】中国石化集团上海工程有限公司.《化工工艺设计手册（第四版）》.中国石化出版社.2009
【3】中国石油和石化工程研究会.《炼油设备工程师手册（第二版）》.中国石化出版社.2009
【4】SHS 01020-2004 《活塞式nianxiangyuan
维护检修规程》
【5】《循环氢nianxiangyuan
气阀故障分析》孝有正 巴鹏
作者简介
石芝锋 ，男，本科学士，中级工程师，过程装备与控制工程专业。在石油化工及燃气行业从事设备专业技术管理工作近8年，现在炼厂加氢装置从事设备专业技术管理工作，任设备主管和设备工程师。
一、循环氢nianxiangyuan
K-301A/B机组概况
【乐虎集团的官方网站
】1.1主要用途
在加氢精制装置中，循环氢nianxiangyuan
主要用于克服生产装置系统的阻力降,增加循环氢气体的压力,使得未充分参与反应的循环氢气体物料,经循环氢nianxiangyuan
升压后,重新进入反应系统。因此循环氢nianxiangyuan
K-301A/B，其作用是为石脑油加氢装置反应系统输送循环氢物料、给系统补氢增压，把未充分参与反应的循环氢气体物料,经循环氢nianxiangyuan
升压后,重新送往反应系统中。
1.2主要结构简述
石脑油加氢装置循环氢nianxiangyuan
K-301A/B机组为固定水冷、一级、对称平衡型无油润滑往复活塞式nianxiangyuan
,由同步电动机、机身、气缸曲柄轴、十字头销、十字体、活塞杆等零部件组成,由直接装在主轴上的同步电动机驱动。
1.3主要技术性能
循环氢nianxiangyuan
K-301A/B组规格型号为DW-11/15-25，额度流量为11.0Nm3/min,额度吸气压力为1.5MPa,额度排气压力为2.5MPa，其作用为石脑油加氢装置反应系统用的循环氢增压循环，一备一用。该循环氢nianxiangyuan
机其详细的技术性能如表1所示。
1.4 K-301A/B气阀
气阀是安装在nianxiangyuan
气缸上控制气体进出的部件，分为进气阀和排气阀，是nianxiangyuan
中z*重要、z*易损坏的部件之一。因此nianxiangyuan
运行的经济性和可靠性，很大程度上取决于气阀的可靠完好，其寿命的长短，直接影响到nianxiangyuan
的运转率。循环氢nianxiangyuan
K-301A/B气阀为网状阀，阀片采用了网状结构，材质为3Cr13；阀座也是材质为3Cr13；气阀弹簧材质为17—7PH。 一级进气阀、一级排气阀，对称安装布置。
二、气阀故障及原因分析
2.1运行状况及故障统计
汽油加氢改质装置循环氢nianxiangyuan
K-301A/B为反应系统用的循环氢增压循环，共设2台，一开一备，设计参数见表2。
K401自2010年9月26日投运，初期试运行总时间404.76h的过程中，多次出现故障停车。具体情况为:开车运行13次，有8次因二段出口温度高跳车（由现场的检查和修理情况确定由气阀引起），4次因气阀问题停运，1次因刮油环漏油检修。因气阀引起的故障停车时间占整个停车时间的90%以上。
该机组自2017年8月25日投运以来，机组多次发生故障停车。其中因气阀引起的故障停车时间占整个停车时间的80%以上计初步统计，2017年8月25日至2018年2月15日以来，机组因气阀故障停车维修频次达到8次，如表2所示。气阀故障率高，频繁发生故障，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，严重影响装置的长周期、安全平稳运行。
从表2分析可以看出，在这个周期（6个月）的装置生产过程中，循环氢nianxiangyuan
共发生故障8次，造成2台机组频繁切换运行。根据现场检修情况和对气阀拆检情况分析，发现机组气阀故障主要集中在以下几个问题：
（1）气阀内漏；
（2）气阀部件阀片、弹簧腐蚀断裂；
（3）机组带液，气阀阀座断裂；
（4）机组催化剂粉尘多，在气阀上积聚油泥、积碳；
（5）顶开吸气阀气量凋节机构卸荷阀设计不合理，容易卡死。
2.2 气阀故障原因分析
从检修的情况看，气阀故障主要表现气阀泄漏；气阀阀片、弹簧大量断裂；阀座上堆积催化剂粉尘、油泥、积碳较多，阀座液击断裂。同时机组带液，粉尘大。从而导致机组在生产运行过程中出现排气温度高，排气量降低，气阀或气缸异响等故障现象。因此，根据检修的情况分析，结合机组实际的运行工况判断，造成循环氢nianxiangyuan
K-301A/B气阀故障原因主要有以下几个方面：
（1）气阀阀片、阀座密封面磨损，阀片、阀座上形成油泥、积碳等杂质，弹簧疲劳断裂或受力不均匀，导致气阀内漏，循环氢窜气回流，导致机组排气温度高。
（2）装置加工高硫油，循环氢中H2S含量高，循环氢高浓度的H2S加速气阀弹簧、阀片腐蚀断裂。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、阀片断裂等，见图1所示。
在装置生产过程中对循环氢定期取样分析，循环氢H2S含量在10000-15000ppm；通过取nianxiangyuan
气阀上的垢样，按照SH/T0656方法进行了碳、氢、氧含量分析。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16.10%和5.02%，金属元素中铁含量较高，为14.6%。因此装置存在有腐蚀及结焦现象。由于H2S含量高，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，对应的卸荷阀压叉脚在卸荷的时候因为受力不均匀，也增加了断裂的可能性。所以高浓度H2S腐蚀加速了弹簧断裂。
（3）介质循环氢气中夹带液体组分。生产上循环氢气虽然经过循环氢分液罐进行分离，但仍带有少量较轻的液体组分，同时生产上的操作波动将会使液体组分进一步增加。从而使nianxiangyuan
吸入的氢气带液，对气缸及气阀产生液击。机组在生产运行过程中带液运行，形成液击，极易造成气阀阀片、弹簧、阀座损坏或断裂，导致气阀故障，同时因液体难压缩，机组带液运行存在严重的安全隐患。如图2，因液击造成气阀阀座断裂。
（4）循环氢中携带的催化剂粉尘较多。如图3，催化剂粉尘会积聚在气阀阀片、阀座上形成油泥、积碳，堵塞气阀的流通面积，影响阀片的启闭，阀片弹簧受力不均，长期处在较高的交变应力工况下工作，容易造成阀片、弹簧断裂。
（5）顶开吸气阀气量凋节机构设计不合理，容易卡死。卸荷阀顶开装置结构设计不合理，故障卡死，致使气阀阀片在卸荷时不能完整顶开或加荷时气阀阀片不能正常打开，导致气阀工况不稳。
三、解决措施
针对循环氢nianxiangyuan
K-301A/B在生产运行期间存在的问题，在装置停工检修期间，我们采取以下改进解决措施。
（1）针对现工况循环氢含H2S高腐蚀的问题，对原来的气阀进行重新设计，采用耐H2S腐蚀的PEEK气阀，对气阀（含阀片、阀座、弹簧）进行材质升级。阀片材质升级选用PEEK；气阀弹簧材质选用17-7PH进口钢丝；为了能使整套气阀抵抗H2S腐蚀，对阀盖、阀座、弹簧、垫片等部件采取表面非晶态处理措施，喷涂耐高温的防腐涂层，如表3所示。图4为改造后的气阀。
（2）对负荷控制器进行重新核算、设计、改造，使气阀工况稳定。如图4所示，原卸荷阀压叉脚小，与阀片接触面积小，受力集中，不均匀，当气阀上有积聚的杂物时，容易卡死。所以对压叉进行重新设计。所以，增大了压叉的接触面积，选用耐硫腐蚀的材质。
（3）对机组带液和粉尘问题，在循环氢分液罐增加丝网除沫气，在nianxiangyuan
吸入管路上增加一台旋风分离器。对循环氢中携带的少量液体、催化剂粉尘进行进一步分离，减少循环氢中的液体夹带和催化剂粉尘，改善气阀工况。同时打开进口过滤器检查，更换损坏的过滤器滤芯，并选用耐H2S腐蚀的不锈钢316。要定期检查机组进口管线Y型过滤器滤芯滤网是否腐蚀脱落，过滤器是否堵塞，进行清理。
(5)控制好检修质量，要严格按照《SHS 01020-2004 活塞式nianxiangyuan
维护检修规程》进行检修和验收。采购时要严格把控好气阀及弹簧的质量。对更换的备件要认真检查验收，阀片不得有变形、裂纹、划痕等缺陷；阀座密封面不得有腐蚀麻点、气孔及划痕，表面粗糙度为Ra0.8，阀座边缘不得有裂纹、沟槽等缺陷；阀座与阀片接触线应连续封闭；对气阀组装后，用煤油进行气密性试验，对超标一律更换或返修。
（6）加强机组的管理。日常要加强机组的管理工作，做好机组的日常维护保养和定期维护保养工作，成立公司级的大型机组的特护工作，岗位操作人员要严格按照设备安全操作规程操作。
四、改造效果
通过实施以上改进措施，自改造后机组投入生产运行以来，机组故障率明显降低，气阀故障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，未出现气阀异响故障。
五、结论
气阀故障是往复活塞式nianxiangyuan
常见的故障之一，其产生的原因具有工艺工况方面的原因，也有设备及机组管理方面的原因。因此，本文通过对某柴油加氢改质装置循环氢nianxiangyuan
在生产运行过程中，频繁出现的气阀故障进行分析，找出了气阀频繁故障的原因，提出有效的改进措施，解决了机组气阀频繁故障问题，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。同时在管理上，应该建立健全大型机组的特护管理组织机构，明确职责，加强分工，加强机组的管理工作。加强机组的日常维护保养和定期维护保养工作；机组要定时定点进行巡检点检工作，及时发现机组在运行过程中的隐患，确保机组的安全运行。岗位操作人员要严格按照设备安全操作规程进行操作，严禁违规操作。只有这样坚持科学的管理，才能降低设备故障率，才能降低设备维修和管理成本，确保设备的安全运行，提高企业的经济效益。
参考文献
【2】中国石化集团上海工程有限公司.《化工工艺设计手册（第四版）》.中国石化出版社.2009
【3】中国石油和石化工程研究会.《炼油设备工程师手册（第二版）》.中国石化出版社.2009
【4】SHS 01020-2004 《活塞式nianxiangyuan
维护检修规程》
【5】《循环氢nianxiangyuan
气阀故障分析》孝有正 巴鹏
作者简介
石芝锋 ，男，本科学士，中级工程师，过程装备与控制工程专业。在石油化工及燃气行业从事设备专业技术管理工作近8年，现在炼厂加氢装置从事设备专业技术管理工作，任设备主管和设备工程师。
网友评论
条评论
最新评论