S-ZORB 装置程控阀故障分析与对策

于世恒

(上海石油化工股份公司 炼油事业部，上海 200540)



S-ZORB 装置程控阀故障分析与对策

于世恒

(上海石油化工股份公司 炼油事业部，上海 200540)

摘要：为解决S-ZORB装置生产过程中程控阀的故障问题，详细统计了该装置开车两年以来的程控阀故障，并对其进行分类、归纳、分析。根据程控阀结构及其回讯机构可动部件多、动作频繁的特点，对其气路及回讯机构连杆等薄弱部位进行改进，并通过加强巡检制订了针对性的解决方案，强化了润滑、紧固等预防性维护措施，大幅降低了程控阀回讯机构的故障率，减少了非计划停车,为装置的长周期运行奠定了基础。

关键词：程控阀故障统计分析解决方案

汽油脱硫醇装置S-ZORB能生产出质量分数为1×10-5以下的低硫汽油[1]，已成为生产高端环保汽油的主要装置。上海石化公司炼油事业部1.5Mt/a S-ZORB装置于2012年10月底建成投产，该装置核心设备是通过程控阀来控制吸附剂的正常循环，程控阀的可靠运行决定了吸附剂的正常循环和再生，一旦程控阀故障，吸附剂的循环就被中断，装置就要停车[1]。开车以来该装置闭锁料斗关键程控阀故障情况统计分析及应对方案介绍如下。

1试车阶段程控阀故障及处理

1) 部分程控阀的关阀回讯不到位。经现场分析认为阀门复位弹簧力度不够。该阀是通过1个“两位三通”电磁阀，将仪表动力风送入阀门气缸，将阀门打开，关阀是通过电磁阀切断仪表动力风，靠弹簧的回弹力来关闭阀门[2]。如弹簧的回弹力度不够，会造成阀门关闭时回讯不到位。根据该阀门的结构，弹簧与气缸是分离设置且为双气缸结构[2]，将“两位三通”电磁阀全部改为“五位三通”电磁阀，分别向开阀气缸和关阀气缸送气，开阀和关阀都通过电磁阀控制仪表动力风来实现，很好地克服了弹簧回弹力不足的缺陷。

2) 部分阀门发生卡滞现象。试车阶段共有4台阀门发生阀门卡滞现象，通过解体检查后确认阀内存在杂质[3]，判断是吹扫管线不干净所致，经修复后重新投入使用。

3) 部分程控阀回讯机构联杆强度不够，不能可靠连接。该阀为旋转球阀，关闭或打开时，阀杆通过1个四方体的联接杆带动回讯机构旋转，渐进式回讯开关固定在回讯机构内，回讯机构的转盘上固定回讯开关的感应片，转盘带动回讯开关感应片转动，来定位开阀位和关阀位。该阀出厂时联接杆为硬塑材质的，强度不够，不能够可靠连接，后重新加工了一批不锈钢联接杆进行了替换，很好地解决了该问题。

2装置开车后程控阀故障及处理

2.1程控阀回讯机构卡滞

故障现象为程控阀回讯机构卡滞不动作，经检查发现程控阀回讯机构旋转轴与回讯机构铝制壳体咬死，拆开脱离后铝合金壳体碎裂，旋转轴有锈蚀现象。主要原因分析：

1) 经测量回讯机构配合尺寸是直径24mm×长度32mm，相比其他同类型回讯机构摩擦面积大了很多。

2) 经检查回讯机构备件发现，旋转轴与壳体的配合尺寸间隙比较小，在0.02～0.04mm，徒手基本拧不动，且润滑油脂基本上储存不住或者很少，大都挥发了。

3) 回讯机构旋转轴的材料是碳钢，壳体是铸铝，现场工况条件及润滑油脂的缺失造成氧化锈蚀现象(铝合金氧化为主要原因)。

4) 巡检时发现回讯机构内有细小的催化剂颗粒，催化剂颗粒堆积在转动轴的缝隙中，会引起回讯机构卡滞。

故障处理： 更换回讯机构的密封垫；对转动连杆活动部件定期涂抹润滑脂；定期紧固活动部件。

2.2程控阀内件卡滞

主要表现为程控阀动作卡滞、缓慢，不能在规定时间内打开或关闭，或内漏关不严。对于卡滞现象及内漏严重的阀门，只有及时在线更换备用阀门。

3程控阀故障综合分析

综合分析开车两年来S-ZORB装置程控阀故障情况，总共发生程控阀故障维修36台次，其中阀内件维修15台次，回讯机构问题维修21台次。故障类型主要有回讯机构故障和阀内件故障。开车初期回讯机构故障率高，一年以后阀内件故障率高。对于回讯机构的故障，可以在线解决；对于阀内件的故障，必须解体阀门修复阀内件。

3.1开车初期问题

该阀为6级密封，对工艺的环境及介质的洁净度有极高的要求，由于球体与阀座为镜面加工，所以按照设计，阀门的弹簧回弹力不是很大，依靠弹簧完全可以关闭阀门。开工初期，装置急于开车，管道没有吹扫干净，是造成阀门卡滞的主要原因。据了解其他石化企业S-ZORB装置在开工时也遇到过阀体动作不灵活等类似情况，部分厂在前期经过吹扫、冲洗、擦拭等常规做法后，甚至用磁铁清理焊渣，确保管道洁净。

3.2回讯不到位问题

程控阀回讯不到位，除了与弹簧回弹力不够有关外，还与回讯机构的结构有关。程控阀动作频繁，回讯机构多是机械转动连接部件，加上现场有催化剂粉尘，转动机构易出现卡滞、松动、移位现象。

把执行机构动力系统的“两位三通”电磁阀改为“五位三通”电磁阀，增加了阀门回讯的可靠性，但如果阀内存在异物，强行关阀也会损伤阀内件。回讯机构最好能设计成柔性连接，以减少阀门转动对回讯机构的机械冲击力，采用连接杆直接硬性连接对回讯机构的冲击力太大。

阀门回讯不到位的另一个原因是阀门安装时球阀所受的内应力不均，由于装置空间狭小，程控阀阀体巨大，现场阀门安装不统一，巨大的阀体缺少支撑，会对球阀产生不平衡应力。

3.3阀门卡滞影响回讯不到位问题

对阀门影响最大的是阀内件发生卡滞问题，阀内件因为有杂质等发生卡滞或内漏时只能是更换阀门。除此之外，还需要修复更换球面或阀座，但是经过喷涂、研磨修复后的阀内件很难达到原配的阀内件精度，会导致阀体动作有时间上的延迟，约5s[6]。

4程控阀故障总体应对措施

根据S-ZORB装置开车以来程控阀的故障统计，问题集中在阀门回讯上，针对该故障的应对措施总结如下：

1) 定期对回讯机构开盖检查。对于回讯机构本身的问题，可以通过加强巡检，定期对回讯机构进行紧固润滑来减少故障的发生。每月两次开盖检查程控阀回讯机构，进行预防性维护。2014年回讯机构的故障已明显较少。

2) 优化操作。对于程控阀内部的问题，依靠工艺精心操作来控制。

3) 随时准备更换备件。根据开车以来的故障统计，阀内件损坏最多的为第一工艺包中的GOSCO开关球阀，需随时准备更换阀内件故障的阀门。

5结束语

从S-ZORB装置程控阀两年来的运行情况来看，仅2014年4月短时间停车检修一次，整体应用良好。S-ZORB是新建装置，程控阀动作频率高，在实践中需不断总结使用维护经验，提高维护管理水平，确保装置长周期运行。

参考文献：

[1]吴德飞，孙丽丽，黄泽川，等.S-ZORB技术进展及工程应用[J].炼油技术与工程，2014(10)： 1-4.

[2] 耿磊，曹宏武.S-ZORB催化汽油吸附脱硫技术探讨[J].广东化工，2013(13)： 121-122.

[3]张昆，毛文华，沈安伟．程控阀在S-ZORB上的应用[J]．炼油技术与工程，2013，43(10)： 22-25.

[4]郭晓亮．S-ZORB装置长周期运行影响因素及对策[J]．炼油技术与工程，2013，43(01)： 5-8.

[5]王玉成,梁连金,张韬,等．汽油催化吸附脱硫装置用金属密封球阀的研制[J]．阀门，2014(05)： 1-3．

[6]万文诚，王兵．金属球体密封面研磨工艺的研究[J]．阀门，2012(05)： 11-14．

[7]钱伯章.汽油吸附脱硫装置耐磨球阀国产化应用首获成功[J]．化工装备技术,2012(01)： 69.

[8]王春鹏.S-ZORB装置金属密封球阀内件硬化方法及材料选择[J]．石油化工安全环保技术,2011(02)： 43-46.

中图分类号：TH138.52

文献标志码：B

文章编号：1007-7324(2015)03-0074-02

作者简介：于世恒(1962—)，男,辽宁大连人，1984年毕业于抚顺石油学院石油生产及加工过程自动化专业，现就职于上海石油化工股份公司炼油部设备处，从事炼油化工自动化工作，任高级工程师。

稿件收到日期： 2014-12-02，修改稿收到日期： 2015-02-28。