时间：2022-06-22 06:05:28
摘 要：KDN1500空分装置存在的故障已经影响到装置运行的安全性和经济性。本文主要介绍了空分制氮设备在长期运行过程中产生的主要故障及采取的处理措施，以便设备达到最好的运行状态.
关键词：设备运行 故障 分析 措施
一、前言
空分一站现有两套KDN1500高纯氮生产装置两套，1994年安装投产，至今已有12年多没有大修（设计为6年大修一次），冷箱内共计28只低温阀门已有四只出现过严重故障。塔底液位指示故障，操作没有准确数据，无法实现自动调节。特别是A套分馏系统运行工况低于设计指标，氮气产量偏低，开工周期延长。膨胀机运转效率下降，轴承温度偏高。
二、基本工作原理
1.绝热膨胀制冷
分馏系统是深冷工况，其冷量来源主要是空气依靠膨胀及绝热膨胀产生冷量，再经过换热逐步使冷箱内设备温度降低到空气液化温度，并持续保持深冷工况。冷量调节靠膨胀机喷嘴调节阀控制转数实现。
2. 液态空气精馏
空气在主换热器和液化器被冷却至液化后，进入精馏塔内精馏分离成产品氮气和富氧液空。部分氮气直接出塔压缩后外输。部分氮气进入冷凝蒸发器冷凝成液氮返回精馏塔顶作为回流液参与精馏。富氧液空蒸发后进入膨胀机进行绝热膨胀产生冷量，换热后作为废气供分子筛加热再生使用。冷量调节靠塔底液位调节阀控制塔底和冷凝蒸发器液位实现。
三、运行状况
1994年6月A套、8月B套分别投产，分别累计运行近四千天，互相备用。
1.截止到2010年两套分馏塔首先是膨胀机进出口低温角阀内漏，运行机和备用机冷量互串。其次是液氮进储槽阀门内漏严重，冷量损失较大，造成装置冷量不均匀，液位相对控制比较困难。在氮气纯度接近10PPm时其产量1450m3/h左右，甚至更低。开工时间在22小时左右。部分液体引压管堵塞，压力指示偏差大，操作控制不稳定。塔底液位指示时有时无，不稳定。
2.A套分馏系统出现问题较多。开工调纯时间较长，氮气产量提不到 1500m3，低温阀门出现四次故障，其中两个手动阀芯脱落，两个调节阀卡阻，不能正常调节。
3.两套分馏系统压力表阀门及引压管破损严重，经常发生泄漏和堵塞。
四、调节阀故障分析
1.故障现象：2007年2月1日零晨2：20空分一站A套分馏塔主冷器液位和压力持续下降，开大精馏塔底液位调节阀JL101进行调节，液位和压力没有上升。液位1.0米缓慢下降，压力维持0.3Mpa。
2.阀门检查：发现是JL101阀杆动作，开阀不到位。调试后发现阀门全开全关主冷器压力变化不大，而且非常缓慢。
3.系统检查：通过调节膨胀机检查各部压力变化确定主冷器系统无泄漏现象，分析最大可能是精馏塔底液位调节阀JL101堵塞造成的，堵塞物很可能是脱落阀芯，不排除其他异物。
4.停工拆卸：2月2日冷箱扒砂完成后，仪修人员操作阀门开关，阀杆行程5～6mm没变化。空分车间与仪修人员共同拆卸JL101调节阀，阀体法兰及上下封盖全部拆卸后阀芯仍然不能取出，而且上阀盖与阀体也不能分离。
5.安装检查：安装前清理阀门时拆装很轻松，并发现阀芯导向杆有几处研磨痕迹，车间管理人员分析认为这几处有卡阻故障，是阀门行程受限的主要故障。造成卡阻的原因有三点：一是阀门老化磨损变形造成的；二是装置内部固体粉末研磨造成的；三是冰块挤压变形造成的。
6.厂家检修：与阀门厂家联系后了解到，2月3日吴中仪表厂来人检查阀门情况是阀杆与上盖有咬死痕迹，下导向杆与下封盖有磨损痕迹。厂家人员也认为是零件老化磨损或者有异物阻塞后产生阀杆变形咬死故障。他们通过对阀芯和导向部件进行精车研磨处理后，阀门行程恢复正常。
五、低温设备现存问题
1.大部分低温阀门使用时间较长产生老化现象，开关不灵活，存在内漏现象。
2.设备内部沉积过量固体粉末（氧化膜粉和分子筛粉），容易造成换热器、精馏塔塔盘堵塞，换热和精馏效果下降。粉末还容易造成引压管堵塞和阀门磨损。
3.膨胀机制冷效率下降，产生的冷量很难提取液态氮产品。
4.测温元件准确度下降，增加了操作难度。
六、结论
通过以下整改措施使设备达到良好运行状态。
1.精馏塔和冷凝蒸发器进行三氯乙烯清洗
2.低温调节阀、手动阀及膨胀机进出口角阀更换新件。
3.膨胀机进行全面修理，更换转子和调节喷嘴。
4.校验测温热电阻，检查引压管。
5.全面加温吹扫，气密试压。
按照以上措施，2010年8月B套分馏塔进行了大修，更换了低温角阀和引压管线，对精馏塔和主冷器进行了化学清洗。开工时间由检修前22小时左右缩短至16小时左右。氮气产量由检修前1450m3/h可提高至1600m3/h左右。各控制阀门开关灵活无泄漏。操作弹性增加，运行平稳，波动率降低。
参考文献：
[1]《深冷技术》中国制冷学会第二专业委员会和杭州制氧机研究所出版
[2]《制氧事故问答》海河大学出版社出版
[3]《工业气体手册》标准和规范. 工业气体协会1997。