净化岗位氮气置换方法.docVIP

轨道球阀在合成氨装置中的应用及故障分析 刘 醒 愚 （大庆石化公司化肥厂，黑龙江 大庆 163714） 摘要：轨道球阀具有开关无摩擦，密封面不易泄漏，开关行程短等特点，特别适合于操作频繁、运 行温差大，对阀门本体密封要求苛刻的条件下运行。文中分析了轨道球阀的结构形式特点、开关原 理及在合成氨装置分子筛系统中的使用情况，并对历次出现的故障进行分析，对此类阀门的使用、 维护及故障排除提供了借鉴。 关键词：轨道球阀； 无摩擦开启； 密封面； 轨道阻塞 某石化公司合成氨装置分子筛系统为2005年扩能改造时新加工艺，作用为进一步消除经合成气压缩机低压缸压缩后合成气（主要成分为氢气、氮气）中的水分。分子筛系统由两套设备并联运行，48 h为1个完整运行周期，1台在运行时，另1台进行再生，每24 h 2套设备进行1次切换。合成气操作压力为7.24 MPa，运行时合成气操作温度为10 ℃，再生时操作温度为288 ℃，工作温差大[1]。由于工况操作频繁，工作温差较大，同时对介质的无泄漏要求等级高，系统中的频繁操作的切断阀如选用传统的闸阀、球阀等难以保证装置长周期运行。最终该系统的切断阀选用了轨道球阀[1]。 1 阀门功能 轨道球阀是一种特殊结构的切断阀门，通过阀杆上的精密螺旋曲线槽轨道，与嵌于其内的导向销相互作用，带动球体随阀杆旋转完成阀门开关。具有开关无摩擦，密封面不易泄漏，开关行程短等特点，特别适合于操作频繁、运行温差大，对阀门本体密封要求苛刻的条件下运行。在化工系统中应用广泛，如加氢装置高压导淋、分子筛系统、计量站系统、压缩机出入口切断阀、重要设备出入口切断阀等关键位置。本文着重介绍轨道球阀在合成氨装置分子筛系统中的应用情况与历次故障分析与处理[2]。 2 轨道球阀在分子筛系统中的应用 分子筛系统流程上选用的轨道球阀共计15台，其中4台DN300的轨道球阀为主流程上的切断阀，用于2台分子筛运行/再生状态的的切换，每24 h进行1次操作，完成1次全行程开启或关闭，采用电动执行器进行操作。6台DN100的球阀为再生时切投再生气时使用，每24 h完成1次全行程开启或关闭，采用气动执行器进行操作。其余五台阀门为切换再生气气源时使用，不定期进行操作，采用气动执行器操作[3]。15台阀门阀体、阀芯、阀座材质根据操作条件选取，具体的型号、性能参数见表1。 表1 分子筛系统上轨道球阀参数 型号 数量/台 公称直径 传动形式 阀体材质 阀芯材质 阀座材质 1423H8L 4 DN300 电动 ASTM A216 WCC ASTM A216 WCC+NICKEL AISI 17-4PH 3420H8L 6 DN100 气动 ASTM A217 WC6 ASTM A217 WC6+NICKEL AISI 410SS 1423HL 1 DN80 气动 ASTM A216 WCC ASTM A216 WCC+NICKEL AISI 410SS 3420H8L 1 DN50 气动 ASTM A217 WC6 ASTM A217 WC6+NICKEL AISI 410SS 1423H8L 1 DN100 气动 ASTM A216 WCC ASTM A216 WCC+NICKEL AISI 410SS 1223H8L 1 DN50 气动 ASTM A216 WCC ASTM A216 WCC+NICKEL AISI 410SS 1223H8L 1 DN100 气动 ASTM A216 WCC ASTM A216 WCC+NICKEL AISI 410SS 3 轨道球阀操作原理 3.1 开关原理 轨道球阀的结构见图1。 1-导向销；2-阀杆；3-球体；4-阀座；5-阀芯 图1 轨道球阀结构 在开启关闭过程中起到主要作用的配件见图1中的标注。图1阀门为关闭状态，由于阀杆的作用，球体与阀座紧密接触起到密封介质的作用。阀的开启关闭过程由导向销和阀杆通过阀杆上的精密导向槽完成，阀杆可分为4个工作区间，见图2；启关闭过程中球体位置状态见图3。 1-直线运动控制区间；2-旋转运动控制区间； 3-球体松加压段；4-球体旋转段 图2 阀杆工作区间 图3 启关闭过程中球体位置状态 阀门关闭时，定位销位置在图2中直线运动控制区间顶端，此时球体与阀座位置关系见图3中状态0；在图2中球体松加压段的作用下，球体与阀座紧密贴合，起到切断介质的作用；阀门开启时，首先直线运动控制区间起作用，球体在图2中球体松加压段的带动下逐渐与阀座分离，见图3中状态1；阀杆继续上提，定位销进入旋转运动控制区间，此时在图2中球体旋转段的作用下，球体开始旋转，见图3中状态2；球体达到图3中状态3全开位置时，定位销位置在旋转运动控制区间的最底端，至此，完成了轨道球阀由关闭至开启的全过程，阀门关闭的过