INEOS气相聚丙烯PDS阀门常见故障及处理

郭牡丹

摘要：本文介绍了Innovene 气相工艺聚丙烯装置PDS系统。主要分析实际生产中PDS阀门常见的故障，并且阐述了这些常见故障的处理方法。尝试寻找优化处理降低PDS阀门故障率的方法，降低PDS阀门故障对生产的影响。

关键词：PDS阀门；故障；处理；优化；

PDS是Product Discharge System的缩写，即产品排料系统，简称PDS。独石化聚丙烯装置PDS阀门一共有31个，包括34线两个反应器出料阀门、气锁器阀门和35线反应器出料阀门。PDS阀门是装置重要组成部分，由于生产工艺的要求决定了PDS阀门必须相对快速和高频动作的特点，PDS阀门故障需处理时多数情况会造成负荷波动或降负荷，严重时会造成装置紧急停工。本文主要分析出现故障率较高原因，提出降低故障率改进建议，以及取得的良好成果。

1、装置简介

独山子石化公司聚烯烃一部聚丙烯装置采用INEOS气相聚丙烯工艺，随着市场竞争越来越严峻，能源的日趋减少，各行各业在生产过程中开始追求资源的最大利用化，提高生产效率，减少装置运行中的故障率就成了提高经济效益的重要因素。

为满足市场需求和保持产品的多样化，聚丙烯装置常年的高负荷运行，而且转产频繁，不同牌号粉料颗粒的性能、硬度等状况都不尽相同，所以PDS阀门的运行工况不断发生变化，导致PDS阀门故障率相对较高。PDS出料系统交替出料，阀门动作频繁，按反应器满负荷计算，以气锁器为例，动作频率最小阀门约为13次/小时，气锁器（图1）出料阀动作频率最高约为52次/小时，反应器出料阀（图2）动作频率则更高约为80次/小时，并且两套反应器PDS系统共有31个阀。因此阀门多，动作频次高，出料过程管线振动大，进而导致阀门故障率较高。

图1  气锁器简图

图2  反应器出料简图

2、PDS阀门及常见故障统计

本装置PDS阀门主要使用三种：气缸主要使用Metso厂家设备，其中8"300#，阀体:E0126-62，执行机构：AW28SX；4"300#，阀体：E0126-62，执行机构：AW17SX；10"300#，阀体：E0106-30，执行机构：AW28DX。（PDS阀门见图3、4）在2022年共计阀门故障29次（表1）。

               图3  PDS阀门                  图4  PDS阀门驱动装置

表1 2022年PDS阀门故障统计

位置	故障现象	故障次数	处理	生产影响及预防
气锁器	现场阀门螺栓松动	1	现场巡检发现，上紧螺栓	及时发现，生产无波动
	气缸仪表风线故障，阀门开关故障	2	发现及时消除	及时发现，生产小幅波动
	仪表风气缸磨损漏气阀门，阀门开关故障	2	气缸更换	单气锁器运行，降负荷，检修完毕后恢复
	现场消音器坏	2	现场巡检发现，待停时更换	无波动
	冬季太冷问题导致不到位，阀门开关故障	1	阀门磨损加大，动作不到位	单气锁器运行，降负荷，检修完毕后恢复
	阀门位置开关损坏，位置开关的连接杆断，定位不到位导致打不开	3	重新定位位置开关，更换执行机构，定位模块	单气锁器运行，降负荷，检修完毕后恢复
	阀门气缸与拨叉连接断，阀门关不上	2	更换执行机构	单气锁器运行，降负荷，检修完毕后恢复
	阀芯积料导致磨损	2	阀门动作出现不到位报警时气锁器出料程序停，及时现场检查判断，及时处理，更换	生产小幅波动，管线是单阀的根据需要降负荷单气锁器运行，及时更换。
反应器出料线	出料管线焊缝裂	1	停工检修	重新设计安装阀门角度，调整减震器，降低出料管线振动
	阀芯积料导致磨损，卡涩，阀门不到位导致出料程序跳单腿	2	单腿运行，及时处理，更换备用阀，此阀下线检修备用	及时发现，生产小幅波动，借助停工检修间隙和定期检修，对阀门下线检查
	块料卡堵导致阀门关不到位	5	单腿运行，及时处理，现场隔离阀门接高压氮气借助高压反顶回反应器，不能反顶处理，及时隔离泄压置换完毕后一截截拆开清理完毕后恢复	及时发现，生产小幅波动，阀门关不到位及时关闭出料柱塞阀，防止因阀门关不到位短时间出料过多导致后系统超压超负荷
	阀门冬季因电伴热问题导致不到位，阀门卡	2	气控阀、过滤减压阀在低温下出现气路不通，阀门磨损加大，动作不到位，导致跳单腿	现场检查伴热及保温，及时做好冬季阀门保护，给所有阀门控制气路元件加伴热保温
	阀门位置开关损坏，位置开关的连接杆断，定位销脱落	3	重新定位位置开关，更换定位模块	单腿出料，检修完毕后恢复
	气缸故障	1	重新定位位置开关，更换定位模块	单腿出料，检修完毕后恢复

3、PDS阀门故障率较高原因分析

3.1  极高的动作频率，需要极高的可靠性[1]。

如35-XXV-30003阀门开关频次较高，40S开关一次，每小时开关次数达到90次，全年就有720000次，超高的开关频次容易导致阀门疲劳磨损。阀门拆解后，发现阀球、阀座密封面拉伤，阀腔内集聚丙烯粉末，弹簧腔堵塞，此外阀杆与阀杆轴套间也自聚大量聚丙烯粉末。（如图5、6）

图5反应器内粉料结块图6杆轴承间隙堆积大量粉料

 3.2  介质磨损

输送介质具有自聚特性，在缝隙中自聚越来越大，严重影响阀球在定位块中转动，高压差下大量介质颗粒对阀门密封面的冲刷，对阀门密封面带来极度磨损（图7、8、9、10）。

       

    图8阀座密封面进粉料致阀体抱死图9阀门球面磨损

 

     图10 阀体本体内部与阀座接触面均有粉料                  图11阀座内壁有粉料堆积

3.3 环境温度影响

独山子冬季气温最低可达-30℃，在生产中遇到气控阀、过滤减压阀在低温下出现气路不通，控制气源露点高，在低温下出现冻堵现象。但到夏季环境温度最高可达40℃，巨大的温差对阀门长周期运行也产生了很大影响。适应聚合反应输出产物的温差变化及地区温差，要求阀门适应低温达到-45℃[2]。

3.4 运行环境

PDS阀门所在管线多为易振动管线，在运行过程中管线长期振动导致PDS阀门随之振动，从而导致阀门附件故障。

4、PDS阀门常见故障处理

4.1 反应器出料阀故障处理

反应器出料阀门故障： PDS阀门出现开关不到位故障信号时，双出料腿间隔出料程序会直接跳单腿出料，班组人员立即确认单腿出料正常。

4.1.1  现场检查故障阀门开关到位，因仪表指示不到位：

内操关闭出料柱塞阀将故障阀门BPSW=1，信号关位；检查信号处于“AUT”状态；以上条件满足后投用双腿程序运行，联系仪表调节指示到位；

4.1.2  有块料卡涩阀体：

短时间内开关对应出料柱塞阀，尝试将块料带走。若阀门故障导致管线堵塞，单腿出料维持生产并将故障阀门管线泄压、隔离、置换干净，然后恢复双腿出料。

4.1.3  阀门故障：

单腿出料维持生产并将故障阀门管线泄压、隔离、置换干净，联系仪表处理故障阀门，然后恢复双腿出料。

4.2   气锁器阀门故障处理

气锁器系统PDS阀门故障原因仪表原因导致阀门开关不到位，包括仪表风中断，管线堵塞导致压力不足等。生产过程中产生的块料导致阀门卡涩，开关不到位。现场阀门故障，包括定位销脱落，排气阀堵塞，气缸故障等。

4.2.1 气锁器PDS阀门出现ANS+或者故障关ANS-报警处理：

气锁器系统一次隔离，在两个气锁器的粉料出口阀都能够正常关闭，从而能够将气锁器系统和第二反应器隔开的时候使用。内操立即关闭对应气锁器出料柱塞阀，增大另一气锁器出料时间“7-7.5s”，气锁器压力给校验值“2.5MPa”，开大加压阀至“30%-35%”开度。外操立即现场检查故障阀门开关状态，若是现场阀门到位，DCS不到位，内操可将阀门信号打旁路状态，暂时维持双气锁器运行，外操现场监控阀门状态，并联系仪表检查处理阀门。故障阀门现场开关不到位，联系仪表检查，单气锁器运行，催化剂短时间处理10分钟之内不用降催化剂，单气锁器运行，若反应器料位涨至75%，适当点氧抑制负荷，并降负荷至16-17t/h，维持生产；配合仪表根据现场故障阀门情况处理。阀门仪表风风线脱落，外操可手动恢复；阀门阀杆断裂，配合仪表更换；阀门动作开关不到位，来回多次动作，配合仪表更换。

4.2.2 气锁器系统PDS阀门故障处理：

现场判断如果是有块料卡涩阀体，则短时间内开关对应出料柱塞阀，尝试将块料带走。若无效外操现场接高压氮气往反应器反顶，反顶无效的话，现场拆清处理。

4.2.3 阀门内部卡料造成阀门常开或关不到位：

若气锁器系统隔离时气锁器内粉料未出空，内操第一时间手动将粉料出空，若故障阀门为气锁器出料阀XV24011/13/25/27，内操第一时间打开沉降器顶部放空控制阀XV24042或24043泄压，外操现场打开气锁器和沉降器旁通线泄压。如果是出料阀故障导致的隔离，内操要手动打开管线吹扫阀门，将进料线中残存的粉料吹扫进入沉降器中，防止进料管线堵塞造成处理困难。

5 防范措施

5.1 通过对PDS阀门使用中遇到的问题以及处理过程的总结，结合PDS阀门工作环境的分析，对遇到的阀门故障以及处理过程进行剖析，提高处理效率，减少故障对生产的影响。

5.2总结同类型阀门故障类型，加强现场PDS阀门的维护保养，并制定相应的措施减少故障率。

（1）要求信息网络公司约谈重庆川仪厂家，对现场阀门失修的问题进行分析，出具的阀门维修报告中对阀球、阀座、阀杆、阀芯等进行详细说明，损坏部件更换前后对比照片要进行附图，加强阀门维修过程管控。

（2）要求重庆川仪厂家对阀门频繁动作易损坏的部件如阀球、执行机构拨叉、弹簧等应换尽换，对应当更换的阀门部件严禁重复维修，保证阀门使用质量。

（3）要求信息网络公司对现场使用的阀门周期重新进行梳理，达到阀门使用期限的一律进行更换，防止阀门使用超期导致生产波动。

（4）管线阀门增加伴热保温，冬季气温低时及时投用，夏季气温高时，停电伴热延长气缸使用寿命；同时，对阀门所处的振动管线进行治理，减小或者消除管线振动。

6 结语

通过一系列改进PDS阀门使用环境的措施和更加优化的故障处理方式，PDS阀门的故障数由2022年29次降低到2023年 5次；从处理中6次降负荷检修降低到2023年无降负荷检修。降低了阀门的故障率，延长了阀门的使用寿命，保证了装置的长周期运行，提高了生产效益。

参考文献

[1]陈星赏.聚烯烃装置产品排料阀的特性及长周期运行的对策[J].科技与企业,2011(7)；

[2]中国石油独山子石化聚烯烃一部聚丙烯装置INEOS工艺技术手册。