摘 要:在石油化工裝置規(guī)模越來越大的趨勢下,煙機在催化裂化裝置節(jié)能方面發(fā)揮著巨大的作用,針對某大型催化裝置煙機蝶閥運行中閥位異常關(guān)閉故障進行深入分析,提出一種假設(shè),通過對油路徹底檢查和清洗找到故障原因。
大型催化裂化裝置主風機組采用電機和煙機聯(lián)合驅(qū)動的三機組配置形式,煙機在裝置節(jié)能降耗和能量回收方面發(fā)揮著舉足輕重的作用,煙機入口高溫蝶閥是催化裂化裝置能量回收機組的關(guān)鍵設(shè)備,對再生器壓力控制、保護煙機發(fā)揮著至關(guān)重要作用,因而,煙機入口高溫蝶閥在正常工況下要求具備靈敏、可靠,事箂hou刺驢燜俟囟系奶氐恪?/div>
1 煙機入口蝶閥介紹
煙機入口蝶閥由液壓執(zhí)行機構(gòu)HA、三偏心蝶閥、液壓動力單元HPU、液壓控制單元HCU和電氣控制單元ECU組成,具有調(diào)節(jié)、速關(guān)、鎖位和手動操作功能。煙機蝶閥液壓油路按照功能可分為以下5部分:
系統(tǒng)油路:主要由液壓油泵、雙聯(lián)過濾器、卸荷閥(395A/474B)和多組蓄能器組成,其功能主要建立工作油壓并保障液壓系統(tǒng)工作油壓壓力穩(wěn)定在140bar~180bar之間,本液壓系統(tǒng)液壓油泵設(shè)定為單泵連續(xù)運行工作模式,可手動或自動切換。
調(diào)節(jié)油路:電氣控制單、元ECU接收控制室發(fā)出的控制信號和閥位反饋信號,發(fā)出PWM信號驅(qū)動比例閥(584),比例閥可按輸入信號連續(xù)地、按比例地對液壓油壓力、流量或方向進行遠距離控制 [1] ,從而控制液壓油進入執(zhí)行機構(gòu)油缸的方向和壓力,調(diào)節(jié)蝶閥的開度。
速關(guān)油路:主要由速關(guān)電磁閥(424A/B)和插裝閥(537)組成,緊急情況下速關(guān)電磁閥(424A/B)失電通過
插裝閥(537)快速釋放執(zhí)行機構(gòu)油缸油壓,蝶閥在彈簧作用下快速關(guān)閉,為避免速關(guān)電磁閥在失電情況下不動作,采用兩個冗余速關(guān)電磁閥配置,油路設(shè)計成任一個速關(guān)電磁閥失電動作均可快速泄放執(zhí)行機構(gòu)油缸油壓。
鎖位油路:主要由鎖位電磁閥(474A/399)和液控換向閥(412)組成,在執(zhí)行機構(gòu)電氣控制單元ECU檢測到故障的情況下,切斷執(zhí)行機構(gòu)油缸進油和出油通道,使閥門保持當前閥位。
手動液壓油路:主要由手動泵組成,在調(diào)節(jié)油路故障的情況下手動開、關(guān)閥門,可通過手動換向閥460A選擇手動和自動液壓油路控制。
2 故障現(xiàn)象
裝置正常生產(chǎn)中,煙機入口高溫切斷蝶閥突然出現(xiàn)一個綜合報警,隨后煙機蝶閥閥位在3min左右時間由全開變換到全關(guān)。經(jīng)現(xiàn)場檢查確認:閥門全關(guān),系統(tǒng)油壓降至0bar;蓄能器油壓完全泄放到大油箱,油箱液位上漲;系統(tǒng)油壓低報警燈亮;油泵電源指示正常,兩臺油泵均停運,油泵運行選擇開關(guān)指向PUMP1,且PUMP2故障燈亮,PUMP1故障燈不亮。
3 初步故障分析
大型催化裂化裝置煙機入口高溫切斷閥在裝置異常狀態(tài)下要確保快速關(guān)閉,因而切斷閥執(zhí)行機構(gòu)采用單作用彈簧復(fù)位工作方式,從現(xiàn)場情況分析,切斷閥關(guān)閉因油壓下降回零引起,但以下幾點存在疑問:
1)系統(tǒng)動力油壓下降、回零原因。
2)切斷閥鎖位功能失效原因。
3)導(dǎo)致兩臺液壓油泵停運原因。
4)油泵選擇開關(guān)指向PUMP1、PUMP1故障燈不亮,而PUMP2故障燈亮。
5)現(xiàn)場重新啟油泵建立油壓,油壓為何建立一切正常
6)引起這一系列現(xiàn)象的主導(dǎo)原因。
4 思路及現(xiàn)場測試
對于上述疑問需要確定主導(dǎo)原因,現(xiàn)象中#引人注意的是兩臺動力油泵均停運,若油泵無法持續(xù)運行建立油壓,是極可能引起油壓下降,從而導(dǎo)致切斷閥動作,shou先從油泵停運尋找突破。
經(jīng)查閱煙機切斷閥電氣控制單元ECU報警和歷史事件記錄如圖2、圖3。
上述故障和報警記錄依據(jù)時間順序可得到以下信息:PUMP1因“MAX TIME”報警停運后切換至PUMP2,51min后PUMP2也因“MAX TIME”停運,當系統(tǒng)油壓出現(xiàn)“LOW OIL PRESSURE”報警后鎖位功能觸發(fā)。
鎖位功能觸發(fā)后蝶閥應(yīng)保持當前閥位,但閥門仍然在3min多的時間全關(guān),由此可得出造成油泵停運的直接原因為“MAX TIME”報警。
兩臺油泵均出現(xiàn)“MAX TIME”報警時,則兩臺油泵均停止運行 [2] ,控制系統(tǒng)油泵組態(tài)參數(shù)“MAX TIME TOPRESSURE”中組態(tài)時間為4min,即油泵在4min內(nèi)油壓未能升壓至180bar,則該油泵停運,切換到備用泵運行,同時該油泵對于故障指示燈亮;現(xiàn)場反復(fù)模擬測試,可驗證得出:
1)故障當天PUMP1運行,16:55分系統(tǒng)油壓不滿足升壓要求,控制器發(fā)出信號切換至PUMP2運行,此時PUMP1故障燈亮。
2)切換后,PUMP2運行系統(tǒng)升壓正常至180bar以上,則PUMP1故障燈滅;PUMP2正常運行51min后,系統(tǒng)油壓再次不滿足要求,PUMP2停運,PUMP2故障燈亮;控制系統(tǒng)并不再切換回PUMP1,兩臺泵均停運。
由此,可確認現(xiàn)場油泵停運原因及油泵故障燈狀態(tài),同時也確定油泵停運并不是煙機入口切斷閥一系列現(xiàn)象的主導(dǎo)原因,導(dǎo)致油泵出現(xiàn)“MAX TIME”,報警方為主導(dǎo)原因。
隨后將工作重點轉(zhuǎn)向查找引起油壓無法升到正常值的原因上。經(jīng)對油路和組態(tài)參數(shù)進行分析,系統(tǒng)油路油壓穩(wěn)定是通過油泵、
壓力變送器267A和卸荷閥474B來實現(xiàn)的,與閥門的鎖位和速關(guān)狀態(tài)無關(guān),由于該系統(tǒng)油泵設(shè)定為連續(xù)運行,三者動作邏輯為:
① 當系統(tǒng)油壓P 油 <140bar時,474B失電,油泵給切斷閥油路升壓。
② 當系統(tǒng)油壓P 油 >180bar時,474B得電,油泵出口全部回流。
③ 當系統(tǒng)油壓140bar<P 油 <180bar時,474B得失電狀態(tài)保持。
④ 當油泵切換時,474B會先強制帶電5s,之后恢復(fù)正常得失電狀態(tài)。
根據(jù)上述三者動作邏輯及系統(tǒng)報警和事件記錄提出一種假設(shè):當系統(tǒng)油壓由于正常泄漏量造成P 油 <140bar時,卸荷閥474B失電,油泵出口液壓油回油通道應(yīng)關(guān)斷,但由于卸荷閥回油通道或其他液壓元件存在較嚴重的泄露量,油泵無法給切斷閥油路正常升壓,在規(guī)定的4min內(nèi)油壓沒有達到180bar,于是出現(xiàn)了“MAX TIME PUMP1”報警,切換到PUMP2;PUMP2正常運行51min后,因類似的原因,PUMP2出現(xiàn)“MAX TIME PUMP2”報警。
按照上述假設(shè),對現(xiàn)場逐個油路元件進行拆解,臨時改造油路管線對油路分段進行沖洗,發(fā)現(xiàn)下列情況:
◇ 系統(tǒng)油路中差壓開關(guān)523拆除后,發(fā)現(xiàn)密封圈破碎,金屬過濾網(wǎng)損壞嚴重,且碎屑無法還原成整體,有部分碎屑進入油路。
◇ 控制油路鎖位功能的液壓電磁閥474A存在卡澀現(xiàn)象,不能有效控制液控換向閥412切斷油路。
◇ 油箱中發(fā)現(xiàn)明顯橡膠和金屬碎屑,與差壓開關(guān)523損壞部分材質(zhì)一致。
5 結(jié)論
通過以上情況可以得出,切斷閥兩臺油泵升壓故障并停泵及蝶閥觸發(fā)鎖位,但沒有鎖住閥位原因為:
切斷閥壓差開關(guān)523密封圈及金屬濾網(wǎng)破損,破損的碎屑進入油路后導(dǎo)致474B卸荷電磁閥在失電情況下不能正常關(guān)閉回油油路,shou先引起油PUMP1“MAX TIME PUMP1”報警,停PUMP1且PUMP1故障燈亮,切換到PUMP 2;在PUMP 2啟動前,474B卸荷電磁閥在電氣控制單元ECU控制下先強制帶電5s,此期間PUMP 2啟動運行,在卸荷閥474B帶電時,碎屑通過卸荷閥被液壓油帶回到油箱,系統(tǒng)油壓在建立正常,PUMP1故障燈滅;PUMP2運行51min后,474B卸荷電磁閥又出現(xiàn)不能正常關(guān)閉狀況,導(dǎo)致PUMP2升壓故障,出現(xiàn)“MAX TIME PUMP2”報警,停PUMP2且PUMP2故障燈亮,此時兩臺油泵均處于停止狀態(tài);當油壓下降到130 bar時,系統(tǒng)發(fā)出鎖位指令,引起鎖位閥474A和399失電動作,由于474A不能有效切換油路,導(dǎo)致液控換向閥412不能正常切斷油路。
在此狀況下,執(zhí)行機構(gòu)液壓缸內(nèi)液壓油在彈簧壓迫下,在大約3min時間從比例閥通道和差壓開關(guān)密封破損處回到油缸,引起了閥門不能鎖位,切斷閥關(guān)閉。
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