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制氮机进气阀引起制氮设备工况波动
 
 
    阀门作为流体输送过程中的控制部件,安装在各管路系统中用于控制流体的压力、流量和流动方向。在制氮设备运行过程中,关键阀门一旦出现故障如不及时处理,将对正常生产造成严重影响,甚至被迫停车。
    宁波万华聚氨酯有限责任公司KDON.3200/7000型制氮设备由四川制氮设备(集团)有限责任公司建造,采用分子筛吸附净化、增压透平膨胀机和规整填料上塔, 自2005年6月投产至今运行良好。配套空压机采用国外某公司CENTAC型压缩机,2007年1月29日发生了一起由于空压机进气阀定位器故障引起制氮设备工况波动甚至空压机喘振停机的故障。
1 故障现象
    2007年1月29日02:20,操作人员通过DCS控制系统发现空压机排气量较往常有较大波动,波动曲线呈比较规则的方形波,周期大约7分钟。同时发现产品氧气和氮气流量、空压机电机电流、主冷液氧及下塔液空液位、精馏塔内压力及各段阻力等工艺参数也随之波动,且波形相似0当时制氮设备部分工艺参数波动情况见表1。
表1 KDON-3200/7000型制氮设备部分工艺参数波动情况
工艺参数 最大值 最小值 差值
空压机排气量/(m /h) 16630 13205 3425
产品氧气流量/(m /h) 2145 2021 124
产品氮气流量/(m /h) 6398 6151 247
增压机进气量/(m /h) 3360 3265 95
空压机电机电流/A 121.5 97.9 23.6
膨胀机转速/(r/rain) 47956 47004 952
空气进冷箱压力/l‘Pa 494 472 22
上塔压力/kPa 42.4 37.8 4.6
下塔压力/kPa 474.9 455.8 19.1
增压机进口压力/kPa 486 475 11
增压机出口压力/1【Pa 736 717 19
上塔上段阻力/kPa 0.25 0.237 0.013
上塔下段阻力/kPa 1.81 1.65 0.16
下塔阻力/kPa 11.3 10.8 0.5
空冷塔阻力/kPa 5.8 3.5 2.3
主冷液氧液位/mm 2303 2240 63
下塔液空液位/mm 517 464 53
    注:① 主冷液氧液位为当时观察到的数值,在此列出仅表明主冷液氧液位也随工况波动;② 以上数据均是DCS控制系统显示曲线的波峰值与波谷值。
    类似的工艺参数波动情况在2005年冬天也曾经发生过。当夜晚气温降到约12℃ 时,工艺参数就明显开始波动,并且随着气温的不断降低,工况波动程度就逐渐加剧,波动的幅度增大、周期缩短,严重时甚至发生过空压机喘振等异常工况。此时监测到主冷中碳氢化合物(c H )总含量和乙炔( H2)含量虽然没有超标,但是二者也随工况波动有较小幅度的波动。