水溶液全循环法尿素装置中合成塔压力调节系统是最重要的自调系统。合成塔压力调节调(P4阀)安装在合成塔出口。出合成塔的工艺介质都需要通过P4阀流向中压分解系统。P4阀具有以下特点:
(1)尿液易结晶且不设旁路阀;
(2)阀前后压差高,近18MPa;
(3)介质流速高,波动影响大;
(4)在线维护风险大,阀门可能大幅度开关,会造成合成塔超压或中压系统超压,引起大范围的工艺波动甚至引发事故。
P4阀的上述特点决定了其正确维护及P4阀调节系统的正常稳定运行是尿素装置稳定运行的前提。笔者将就P4阀日常生产维护中常见的故障及解决方法做一总结。
1 阀门开度不到位 气源压力低,导致膜头压力不够,阀门开度不到位,这时应查看各接头及气源管线是否有漏气现象,并对有漏气处的气源接头进行紧固处理。
2 膜头漏气 这时可将调节阀打到手轮控制,保持手轮控制阀位,然后拆下到膜头的气源管,同时迅速用手堵住管口,再慢慢将手轮打到自由状态,检查阀门输出行程是否变化,若膜头漏气,则会看到阀门缓慢关闭,此时则应将阀门打到手轮状态,更换膜片。
3 阀门不动或动作迟缓 此时,操作人员可以从DCS操作画面上看到合成塔压力超压,P4阀阀位输出较正常时偏差许多,甚至到全开度位置。这是由于P4阀卡住,阀门不动或动作迟缓导致调节系统测量值远远超过设定值,在比例积分微分(PID)调节作用下,输出达到积分饱和。这一般是由两种原因造成的:(1)尿液结晶;(2)阀芯偏磨,阀芯与阀座摩擦。尿液结晶在传统的ZMBS-220K阀门上较为常见,一般发生在填料函处,从而造成阀杆运动不灵活,致使P4阀无法正常运行。处理尿液结晶的一般方法,即蒸汽吹除填料函处,促使结晶的尿液融化,使阀门恢复正常。但如果尿液结晶频繁,反复用蒸汽吹除填料函处,最终将导致“V”形聚四氟乙烯填料老化,造成阀杆永久性卡涩或填料密封性能变差,影响到正常生产。另外,由于P4阀前后压差大,流速快,阀芯的导向不稳定,使阀芯和阀座摩擦,影响调节品质。现在,部分尿素生产企业,通过不断地摸索,对阀芯及阀杆部分作了加工,使结晶问题有所改善。针对P4阀阀芯偏磨阀卡问题,国内一些调节阀生产厂家,对P4阀结构进行了改进,如重庆南坪的HTP型套筒式P4阀做了如下改进:将导向套增长,并将导向套的下部分开孔做成了笼式, 同时,将其与阀座导向连接,使阀芯的导向更加稳定可靠,保证了阀芯与阀座的同轴度,避免了阀芯与阀座的磨损,延长了使用周期。
4 电气阀门定位器调节滞后 定位器反馈凸轮或反馈杆松动导致阀门行程波动大,调节滞后。定位器问题是P4阀无法正常运行的另一个原因,在开车状态下,修复调校阀门,存在很大风险。通过几年的生产实践,笔者总结出了一套检修调校阀门定位器的操作方法。
4.1 电气阀门定位器的检修调校过程
4.2 电气阀门定位器的在线更换