气动调节阀在氢气压缩机运行中的故障及消除
1、阀门振动的原因
烧碱装置氯氢处理工序氢气压缩机厂房内共有5台水环式氢气压缩机,每台氢气压缩机电动机功率为220kW,转速为1485r/min。在运行过程中产生的位移为1.9μm,加速度为0.37m/s2,速度0.12mm/s。氢气压缩机本机回流阀安装在水环泵的顶端横管中央位置,距离地面垂直高度2.5m,阀门口径为100mm,事故状态下打开。氢气压缩机本机回流阀随氢气压缩机成套提供,采用ALP-1000RS定位器、PBUA100执行器,气源管为Ф8不锈钢管。水环泵产生的振动经管道传输到顶端气动调节阀,在阀门上呈现出的振动被放大。经测定,阀门定位器产生的位移为26.1μm,加速度为2.57m/s2,速度0.57mm/s。只要氢气压缩机处于运行状态,阀门定位器上的振动将会持续。长此以往,定位器反馈杆将断裂,严重时气源管脱落。
2、对阀门的改造
阀门的振动由氢气压缩机产生,因此应首先解决氢气压缩机振动大的问题。重新对电动机和水环泵进行找正,并紧固电动机的地脚螺栓,使位移和加速度均在指标以内。另外,对阀门定位器反馈杆和气源管进行改造以增强阀门的抗振能力;并增加保位阀,使其在阀门气源管脱落时保持运行时的阀位。
2.1 定位器改造
出厂时,阀门使用的定位器为ALP-1000RS,定位器与气缸之间用5mm粗的反馈杆连接,反馈杆顶端套丝与扁平连接板用螺丝固定,螺母连接处为薄弱环节,振动断裂均在此处,并且出现定位器和气缸连接螺母松动的情况。
为了解决反馈杆断裂和连接螺母松动问题,将ALP-1000RS定位器更换为 SVP3000智能定位器。其特点在于反馈杆可以采用两道螺母背锁,从而将反馈杆牢牢固定在气缸上,定位器和气缸之间的连接螺母更加牢固,增强了抗振动能力。另外,定位器因为更换为智能型,增加了阀门的调节精度。
2.2 气源管改造
氢气压缩机上安装的气动调节阀采用不锈钢管作为气源连接管,气源管不断受到压缩机振动和连接件惯性摆动产生的扭力,因振动强度大,且持续振动,气源管经常脱落。为彻底解决该问题,将不锈钢管更换为PU管。其使用压力可达 0.5~1.5MPa,环境温度达到-25~70℃,并且其具有较强的耐磨性、耐老化性,以及耐扯断性能,因此完全可以作为非腐蚀环境下振动设备气源的连接。连接时,将PU管用快速直通气管接头连接在定位器和气源过滤减压阀之间。
气动保位阀是阀位保护装置。当仪表的气源压力中断,或气源供给系统发生故障时,气动保位阀能自动切断调节器与调节阀气室,或定位器输出与调节阀气室之间的通道,使调节阀的阀位保持原来的控制位置,以保证调节回路中工艺参数不变。故障消除后,气动保位阀立刻恢复正常位置。
当气源信号进入气室B时,作用在比较部件上的力与弹簧的作用力进行比较。正常状态时,膜片比较部件的推力大于给定的弹簧力,此时平板阀芯抬起,打开喷嘴,通道处于正常工作状态。当气源发生故障使供气中断时,气室B的压力下降,在弹簧力作用下,平板阀芯盖住喷嘴,切断了气室A与输出口的通道,即将气动执行机构的气室密封,使调节阀的工作位置保持在原来的位置,起到保持阀位的作用。
2.4定位器、保位阀、空气过滤减压阀与气缸的连接
为了尽可能避免振动导致阀门失控的情况,必须减少气缸上附件的安装数量和连接点。因此,只将定位器与气缸固定连接,将保位阀和空气过滤减压阀安装在固定支架上,以保证气缸缸体上的振动不传导到其他附件,减少振动产生的不良后果。
3、巩固措施
设备正常运转后,须定期进行维护保养:
①定期切换氢气压缩机,检查本机回流阀定位器反馈杆;
②切换氢气压缩机时,切断气源,检查保位阀工作情况;
③定期检查本机回流阀定位器紧固螺丝;
④定期检查气源管是否漏气。
4、结语
采取以上措施后,未再出现定位器反馈杆断裂、气源管脱落导致阀门失控的情况,确保了生产系统的稳定运行。