甲醇制烯烃装置滑阀故障分析及解决措施.pdf

联泓新材料科技股份有限公司的甲醇制烯烃 渊DMTO冤 装置采用的是中科院大连化物所的DMTO 工艺袁由中石化洛阳工程公司设计袁2014 年年底投产袁设计甲醇加工能力 1.0 Mt/a遥 该装置内共有 4 台滑阀袁 分别为 1 台 DN500 mm 待生滑阀尧1 台 DN500 mm 再生滑阀和 2 台 DN 1 000 mm双动滑阀袁 采用的是荆门炼化机械厂生产的冷壁滑阀遥 滑阀主要应用于 DMTO 装置的反应-再生系统袁 用于控制催化剂循环量和两器催化剂藏量袁其运行状态直接影响装置长周期平稳运行遥滑阀阀体的故障属于机械原因袁 主要表现为阀杆和阀盖密封泄漏尧 导轨轨道结垢致阀板卡死及阀体阀板衬里脱落等遥 通过大检修时严格把控阀体各主要部件更换尧盘根和垫片更换安装尧各吹扫蒸汽口疏通及阀体衬里检查等环节咱1-2暂袁该装置投产以来滑阀阀体较少发生故障袁 但控制系统故障频发遥 笔者根据滑阀结构特点袁 重点对滑阀控制系统常见故障进行排查分析并提出解决措施遥1滑阀基本结构1.1滑阀阀体滑阀阀体主要由阀杆尧节流锥尧阀盖尧耐磨衬里尧导轨尧阀座圈及阀板等组成咱3暂袁见图 1遥滑阀壳体材质为 Q345R袁内壁衬有 100150 mm厚的龟甲网耐磨隔热双层衬里袁使阀体外壁工作温度不超过 200 遥 阀体和管道采用焊接连接袁文章编号院 1000谣7466(2023)06谣0086谣04收稿日期院 2023-05-31作者简介院 王浩（1985-），男，山东烟台人，工程师，学士，从事石油化工设备管理工作。E-mail：。甲醇制烯烃装置滑阀故障分析及解决措施王浩袁 白晓宁渊联泓新材料科技股份有限公司 烯烃部袁 山东 滕州277500冤摘要院 滑阀是甲醇制烯烃 渊DMTO冤 装置反应-再生系统的关键设备遥 某 DMTO 装置自 2014 年开工以来袁 4 台滑阀阀体本体故障较少发生袁 但控制系统故障频发袁 涉及机械尧 电器和仪表控制等方面袁 给装置的平稳运行带来较大隐患遥 根据滑阀的结构特点袁 对滑阀的故障现象尧 排查方法尧解决措施等方面进行了总结阐述袁 以期为后续及时发现排查并解决滑阀故障提供参考遥关键词院 滑阀曰 甲醇制烯烃曰 控制系统曰 故障曰 分析曰 解决措施中图分类号院 TQ055文献标志码院Bdoi:10.3969/j.issn.1000-7466.2023.06.015Failure Analysis and Solution of Slide Valve in Methanol to Olefin PlantWANG Hao袁BAI Xiao-ning渊Lianhong New Material Technology Co.Ltd.袁Tengzhou 277500袁China冤Abstract:The slide valve is the key equipment in the reaction-regeneration system of methanol to olefin渊DMTO冤 plant.Since the start-up of a DMTO plant in 2014袁the four slide valve body failures are lessfrequent袁but the control system involving mechanical袁electrical袁and instrumentation control failures occurfrequently袁which brings a greater potential risk for the smooth operation of the plant.According to thecharacteristicsofthestructureoftheslidevalve袁thefailurephenomenon袁troubleshootingmethods袁solutions袁and other aspects of the slide valve were summarized and expounded袁providing a reference for the timelydiscoveryoffaultsandtroubleshootingoftheslidevalves.Key words:slide valve曰 methanol to olefin曰 control system曰 failure曰 analysis曰 solution第 52 卷第 6 期2023 年 11 月石油化工设备PETRO谣CHEMICAL EQUIPMENTVol.52No.6Nov.2023图 1滑阀阀体结构示图阀体与阀盖采用标准圆形法兰结构连接袁 密封面配用不锈钢内加强环缠绕垫袁 确保密封可靠遥 导轨和阀板均采用高温合金钢锻件袁 阀板表面衬有龟甲网耐磨隔热衬里袁 导轨和阀板的轨道堆焊司太立 6#及司太立 1#硬质合金遥滑阀阀盖上的填料函采用串联填料密封结构袁 为了防止催化剂细粉进入填料函磨损填料使其失效袁 在填料函上设有吹扫蒸汽口遥 另外填料函内注入了工作和备用 2 种不同的填料袁 当工作填料失效发生泄漏时袁 可向备用填料加注口注入油脂二硫化钼及石墨料的稠状混合物袁 挤紧内侧的备用填料袁使该填料起密封作用袁这样可及时更换外侧的工作填料袁保证滑阀的正常运行咱4暂遥1.2控制系统滑阀控制采用电液控制尧电机驱动控制模式遥滑阀电液执行机构是由电气控制系统尧 伺服比例阀尧伺服油缸尧油泵以及作为反馈元件的位移传感器等组成的典型的电液伺服比例位置自动控制系统遥 电液执行机构接受 420 mA 输入信号袁通过伺服放大器尧 伺服比例阀及高精度位移传感器组成电液位置控制系统袁 使伺服油缸活塞杆按指令信号作直线位移袁通过机械连杆传动袁实现输入信号和被控制设备的线性位移关系咱5暂遥2滑阀典型故障及解决措施2.1滑阀通径小易发生架桥现象DMTO 装置的工艺特点和催化裂化装置有所不同袁反应的生焦量很小而且是不完全再生渊再生剂需定碳冤袁催化剂的循环量相对于催化裂化装置极大减少袁所以宜采用小口径的滑阀遥 本 DMTO 装置的待生滑阀和再生滑阀的全面面积只有 90 cm2袁阀杆的行程只有 160 cm袁正常生产时待生滑阀和再生滑阀的阀位一般控制在 50%以下袁 所以催化剂在滑阀阀板处截面积收缩率较大袁流动性变差袁容易产生催化剂噎塞袁即架桥现象咱6暂遥滑阀发生架桥现象以后如果不及时开大滑阀使催化剂尽快恢复流化袁 会使再生器温度迅速下降至定碳燃点渊500 冤以下袁再生器无法恢复燃烧袁造成反应温度低低联锁触发切断反应进料遥针对催化剂在滑阀处流动不畅易产生架桥现象的问题袁 可以采取每天将滑阀阀位大范围活动一次渊29%34%冤袁并适当增加滑阀上部的松动蒸汽量渊根据催化剂密度调整冤等措施袁尽量改善催化剂的流化状态咱7暂遥2.2滑阀控制系统故障2.2.1液压系统压力波动液压系统压力不稳尧 波动较大是滑阀的一种常见故障遥 该 DMTO 装置运行至 2019 年袁待生滑阀和再生滑阀的油压维持时间极大缩减袁 经过现场测试袁再生滑阀的油压能够维持 15 min袁而待生滑阀的油压只能维持约 5 min袁 导致油泵频繁启动袁严重影响滑阀的平稳运行遥根据笔者经验袁 造成滑阀液压系统保压时间短最可能的原因是蓄能器内皮囊老化遥经过测量袁蓄能器压力远低于厂家规定的 4.55.0 MPa袁使用专用充装工具进行氮气充压后袁 系统保压时间由 5 min 延长至 13 min袁验证了笔者的判断遥2019-08 更换了再生滑阀和待生滑阀的皮囊袁滑阀的液压系统保压时间全部超过 1 h遥 蓄能器的皮囊材质为橡胶袁长期浸润在液压油中袁运行5 a 通常会出现老化现象袁 需要定期更换以保证液压系统油压的稳定遥需要注意的是袁 滑阀蓄能器的压力并不是充得越高越好袁 一般要求充到液压系统正常压力的60%80%即可遥 滑阀油泵启动时设置为卸荷电磁阀打开 2 s 再关闭袁 如果蓄能器充压过高失去稳压作用可能造成系统压力突降咱8暂遥2.2.2油泵故障滑阀油泵运行设有间歇尧卸荷和自适应 3 种模式袁3 种模式各有优劣遥 间歇模式节能袁但电机会频繁启停遥 卸荷模式可以明显减少电机启停次数渊一般设置为 8 h 切换冤袁但电耗会增大袁油温也会升高遥 自适应模式是系统根据油温尧油压等参数适时切换机泵运行模式袁但对各继电器触点的寿命影响较大遥 因此袁需要从气候尧能耗和设备运行寿命等方面来综合判断选择油泵运行模式咱9暂遥油泵电机发生故障会造成液压控制系统油压快速下降袁不但无法调节阀位袁而且可能导致控制系统油压不足袁阀位自动关闭遥 2019-03袁发生数次待生滑阀油泵电机故障袁且备用泵无法自启遥按照滑阀系统设定袁油泵运行模式为间歇运行袁在油第 6 期王 浩袁等院甲醇制烯烃装置滑阀故障分析及解决措施87窑窑2023 年第 52 卷石油化工设备压降至 6.0 MPa 时油泵自启袁 油压高于 8.0 MPa时油泵停止遥现场将滑阀改成手动控制后袁反复手动启停袁油泵均能正常启动袁可以排除油泵自身机械故障的可能性遥断开再打开仪表电源后袁电机故障状态消除袁电机自启自停正常袁但一段时间后电机又会发生故障报警遥经与厂家沟通并反复排查袁 最终确定是油泵A 和油泵 B 的电机综合保护器 KM-1D 和 KM-2D渊图 2冤均发生故障袁综合保护器的常闭触点断开袁接 触 器KM-1B/KM-2B失 电 袁常 开 触 点KM-1B/KM-2B 断开袁交流接触器 KM-1A/KM-2A 失电袁主触点 KM-1A/KM-2A 断开袁造成电机停运遥 更换了油泵 A 和油泵 B 的综合保护器后袁 油泵电机故障报警现象彻底消除咱10暂遥图 2 中袁F1尧F2 为熔断器袁KA渊1冤尧KA渊2冤为继电器袁SB-A尧SB-1B尧SB-2A尧SB-2B 为电机启停开关遥图 2 滑阀油泵 A/B 电原理图2.2.3阀位间歇性波动滑阀在反应-再生系统中起关键作用袁阀位波动很易导致生产操作波动遥 滑阀阀位间歇性波动故障具有偶发特性袁排查难度大袁信号传输处理系统和液压系统出现故障都有可能造成阀位波动遥处理此类故障的关键是看滑阀是否发生跟踪失调锁位袁 并和现场控制柜上的输入反馈信号进行参照和对比遥 按照系统设定袁跟踪带宽为 3%并延时10 s袁即当系统在 10 s 内连续检测到偏差大于 3%或小于-3%袁将发生跟踪失调报警并锁位遥如果滑阀阀位波动后发生锁位袁 故障很有可能出现在后部液压系统袁比如系统油压过低尧比例伺服阀及伺服放大板故障等咱11-12暂遥 系统油压低的原因有可能是伺服油缸内漏或者液压系统内各电磁阀及单向阀内漏遥 此时可以尝试更换位移传感器袁锁定电磁阀 DF1袁液控单向阀 DC1尧DC3尧DC4袁手动液动切换阀 SF2袁 比例伺服阀及放大板来解决渊图 3冤遥图 3滑阀液压系统原理图88窑窑图 3 中 D1D4 为单向阀袁J1J8 为截止阀袁L1L3 为过滤器袁P1P2 为油泵袁M1M2 为电机袁X1X2 为蓄能器袁KP1KP2 为压力变送器袁YR 为安全阀袁KY 为油箱液位高低报警袁TG 为油温传感器袁H 为热交换器袁G 为就地压力表遥如果滑阀阀位波动大于 3%但一直不锁位袁说明阀位波动时间不足 10 s袁或者现场控制柜的输入反馈信号并没有偏差而是与 DCS 控制系统上的给定信号发生了偏差遥通过捕捉现场控制柜画面袁如果现场有偏差但波动时间不足 10 s袁则故障排除手段与上述滑阀阀位波动后发生锁位的排除手段相同遥 如果现场无偏差袁则要考虑信号传输和处理系统是否产生干扰或发生故障袁可尝试采用信号干扰排除袁更换信号调理板尧中央数字控制板等措施咱13暂遥该 DMTO 装置待生滑阀自 2019 年以来频繁出现自动关小的故障遥 2019-02-18袁待生滑阀阀位自动关小 19%并锁位袁 更换了比例伺服阀和伺服放大板后故障消除遥 自 2019-07 开始袁待生滑阀阀位开始频繁小范围内波动渊表 1冤袁但此期间滑阀一直未锁位遥 在 2019-08-09 的一次待生滑阀阀位波动中袁捕捉到了现场控制柜画面袁证实现场表 12019-07要2019-08 待生滑阀阀位故障统计19:1108:2210:03待生滑阀阀位输入 39.4%袁反馈由 40.30%最低降至 38.03%1.37由 39.3%关小至 36.5%2.80由 39%关至 33.2%5.8020:40待生滑阀阀位输入 39.6%袁反馈由 40.40%最低降至 37.29%2.3120:11由 38.8%关小至 34.6%袁30 s 后恢复正常4.20日期08-0708-0907-30关小时间20:1008:1509:5907-2507-2719:0920:3811:32由 39%关小至 31.1%7.9008-0411:3008-0520:2520:27由 38.8%关小至 37.8%袁30 s 后升高至 38.3%袁90 s 后恢复正常1.0008-0612:5612:56由 38.8%关小至 36.8%袁30 s 后恢复正常2.00阀位变化情况阀位变化/%恢复时间第 6 期王 浩袁等院甲醇制烯烃装置滑阀故障分析及解决措施的输入反馈信号是一致的袁 因此确定待生滑阀阀位波动的原因是 DCS 控制系统输入信号与现场控制柜给定信号发生了偏差遥排除信号干扰原因后袁将中央数字控制板进行了更换袁 待生滑阀自动关小故障消除咱14-15暂遥3结束语滑阀对 DMTO 装置的长周期平稳运行起着重要作用遥要保证滑阀的稳定运行袁除了在大检修中正常更换备件外袁 还要做好滑阀的日常维护和保养袁注意油品清洁度尧蓄能器保压时间及机泵是否运行平稳等环节袁发现问题及时处理遥参考文献院咱1暂 中国石油化工总公司.石油化工设备维护检修规程咱M暂.北京院中国石化出版社袁2004援咱2暂 唐信.冷壁单动滑阀高温区内件失效原因与对策咱J暂.化工管理袁2023(17)院135-138.咱3暂 刘爱丽.催化裂化装置滑阀的结构设计咱J暂.石油化工设备技术袁2001袁22渊4冤院36-37.4 邹星.武汉石化催化装置滑阀运行故障分析及其技术改造D.上海院华东理工大学袁2005.5 路甬祥袁胡大.电液比例控制技术M.北京院机械工业出版社袁1988.6 金涌袁祝京旭袁汪展文袁等.流态化原理M.北京院清华大学出版社袁2001院116-117.7 何军袁张晓辉袁赵刚袁等.待生立管催化剂架桥的处理咱J暂.河南化工袁2003渊6冤院28-29.8 马雅丽袁黄志坚.蓄能器实用技术M.北京院化学工业出版社袁2011.9 九江东升科技开发有限公司.QZDY-2000BDS域型电液伺服比例控制执行机构使用说明书Z.10 孟庆海.多功能电机综合保护器咱J暂.煤矿安全袁2012袁43渊2冤院70-72.11 李素玲袁刘军营.伺服控制与伺服阀的选用咱J暂.液压与气动袁2003渊9冤院37-39.12 徐辉.电液控制滑阀的应用 咱J暂.辽宁工学院学报袁1999袁19渊4冤院21-24.13 谢殊非袁梁宗辉.电液伺服控制系统在催化裂化装置中的应用咱J暂.石油化工设备技术袁1999袁20渊3冤院6.14 李建刚袁张兆辉袁卢朝鹏.催化装置滑阀 LB2000 电液执行机构控制系统升级改造咱J暂.甘肃科技袁2013袁29渊14冤院13-15.15 王自军袁孙宗慧袁谭兴林.催化装置滑阀故障及其分析咱J暂.石油化工设备袁2014袁43渊2冤院103-105.渊张编冤89窑窑