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变压吸附制氧机常见故障的分析和处理


第 23 卷   7 期 第 2007 年 7 月

甘肃科技 Gansu Science and Technology

V ol . 23  N o. 7 J ul.   2007

变压吸附制氧机常见故障的分析和处理
王利霞 ,孟   ,李   强 宏
( 邯郸钢铁集团动力厂 ,河北 邯郸 05

6015)

摘   : 介绍了邯钢集团公司变压吸附制氧机的工艺流程 、 要 对投产以来常见的几种典型故障进行了 分析 ,从切换阀本体 、 电磁阀及仪表气源等方面总结了故障原因 ,并介绍了相应的处理方法 。 关键词 : 变压吸附 ; 流程 ; 常见故障 ; 原因分析 ; 处理及预防 中图分类号 : TQ221. 2    邯郸钢铁集团动力厂于 2000 年引进了两套美 国某公司设计的变压吸附制氧装置 , 为 2000M3 高 炉富氧喷煤生产和输送氧气 。该装置于 2001 年 5 月底投入生产 ,自投产以来多次出现过原料风机出 口压力高 、 真空风机入口压力低 、 风机油位低等各种 故障 ,造成系统联锁停车 , 我们结合装置的流程特 点 ,从切换阀本体 、 电磁阀 、 仪表气源和控制系统等 方面入手 ,进行认真地分析和总结 ,现已能简捷而迅 速地处理各类故障 。 两个吸附床中使用的是 13X 和 N - 2 分子筛吸 附剂 ,它们的工作方式是 : 一个吸附 、 另一个再生 ,吸 附在 18p sia - 22p sia 压力下进行 , 而再生在 12p sia
- 7p sia 压力下进行 ,这样吸附床以一种循环的方式

生产出氧气 ,每个循环分 12 步完成 。 该系统的流程简图见图 1 每周期的 12 个循环步骤见 1 :
表1  邯钢变压吸附制氧真空循环 12 步骤 步骤
1

说  明
A 平衡送气 同时进行 A 产品增压

A床情况 B 床向 A 床送气平 衡原料风机开始加 压

B床情况

1  流程介绍
空气经入口过滤器后进入原料风机 , 加压后送 入两个交替工作的分子筛吸附床 , 吸附剂选择性地 吸收氮气 、 、 水 二氧化碳和碳氢化合物 , 产品氧从吸 附床顶部进入缓冲罐中 , 以向氧压机提供连续的氧 气 ,被吸附的废气由真空风机抽出排入大气中 。

对 A 床进行平衡真 空风机开始抽气 真空风机连续抽气 真空风机连续抽气 真空度上升 , 解吸开 始 真空风机连续抽气 继续解吸
A 床来的产品 O2 对 B 床进 行 自 上 而 下 的冲洗废气

2

3

A 增压、 抽气 B

4

A 产气、 抽气 B

5

A 产气、 冲洗 B

6

从 A 到 B 均压
B 平衡送气 同时进行 B 产品增压

7

原料空气持续进入 底部缓冲罐产品 O 2 进入顶部 原料空气对吸附床 增压压力上升 、 吸附 开始 顶部阀门部开 , 而后 渐渐全开产品 O 2 流 入缓冲罐 产品 O 2 连续流入缓 冲罐冲洗 O 2 流入 B 床顶部 低纯度的 O 2 开始从 A 床顶部流入 B 床 顶部进行均压 A 床向 B 床送气平 衡真空风机开始抽 气 真空风机连续抽气

低纯度的 O 2 开始从 A 床顶部流入 B 床 顶部进行均压 由 A 床进行平衡原 料风机开始加压 原料空气持续进入 底部缓冲罐产品 O 2 进入顶部 原料空气对吸附床 增压压力上升、 吸附 开始

8

1 - 进口消音器 2 - 原料风机 3 - 出口消音器 4 - 吸附器 5 - 真空风机 6 - 分离消音器 7 - 产品缓冲罐

真空风机连续抽气 9 B 增压、 抽气 真空度上升、 A 解吸开 始

图1  VPSA 制氧装置流程简图

92
步骤 说  明

                                   23 卷 甘 肃 科 技 第
A床情况 B床情况 顶部阀门部开 , 而后 渐渐全开产品 O 2 流 入缓冲罐 产品 O 2 流入缓冲罐 冲洗 O 2 进 入 A 床 顶部 低纯度的 O 2 开始从 B 床顶部流入 A 床 顶部进行均压

10 B 产气、 抽气 A

真空风机抽气继续 解吸

后发现 : 风机设备顶部的加油孔除可注油外 ,还具有 与外界换气的作用 。当设备运行一段时间后 , 孔盖 上的塞网会发生堵塞 ,油气不能正常排出 ,便进入油 位开关的连接管内 ,导致开关内油位下降 ,控制系统 报警 ,风机联锁停车 。 2. 4   吸附床膜压力低 两个交替工作的吸附床是生产氧气的核心设 备 ,吸附剂在床内呈径向分布 ,减少了轴向气流对分 子筛的冲击 ,分子筛顶部靠进口胶膜密封压紧 ,防止 吸附剂上下窜动 。同时在床膜上部的空间内引入 15p sia 的氧气或氮气 , 用于减小压力变化时对床膜 的损坏 。在系统运行过程是经常出现床膜泄漏 , 膜 压低系统联锁停车 。主要的原因有 : ( 1) 附床内压力的频繁变化对床膜有磨损很大 , 膜薄到一定程度就会突然破裂 ; ( 2) 膜多处由密封胶粘合 , 随着床温的变化 , 粘 接处开胶造成泄漏 。 床膜一旦漏气 , 就破坏了吸附床内的工况 , 压 力、 气体组份均发生了大幅变化 ,导致系统不能正常 生产 。

B 床来的产品 O 2 对 11 B 产气、 冲洗 A 床进行自上而下 A 的冲洗废气

低纯度的 O 2 开始从 12 从 B 到 A 均压 B 床顶部流入 A 床 顶部进行均压

2  常见故障及原因分析
2. 1   原料风机出口压力高

从图 1 可以看出 , KV310A 、 310B 是原料风机 出口 与 吸 附 床 连 接 的 阀 门 , 为 吸 附 床 提 供 气 源 。
KV520 阀是 原 料 风 机 出 口 卸 压 阀 , 当 KV310A 、 310B 打开时 , KV520 应关闭 , 这时原料风机向吸附

床送气 ; 当 KV310A 、 310B 关闭时 , KV520 应及时 打开 ,这时原料风机向大气放空 。当这些阀门出现 故障使其不能在循环步骤中打开或打开不及时 , 会 造成原料风机出口超压 , 便出现了原料风机出口压 力高报警 ,压力高于 24p sia 时系统联锁停车 。
2. 2   真空风机入口压力低

此故障一般发生在循环步骤的第 1 、 步或第 2
7 、 步 ,由流程图和循环步骤表可以看出 : 8 KV330A 、 330B 是为真空风机提供原料废气的

3  故障的处理及预防
变压吸附制氧无论由于哪种故障发生联锁停车 后 ,首先不要确认报警 ,以免丢失有用的信息和故障 分析的依据 ,从床压表上确认故障发生在循环的第 几步 、 从压力趋势图上观察停车时风机的实际压力 。 记录各种信息后 , 打阀门测试 , 观察阀门的动作状 况 。如果是原料风机出口压力高停车 , 重点检查
KV520 , KV310A/ B ; 如果是真空风机出口压力低停

入口阀门 ,它的各种故障使其不能在循环步骤中打 开或打开不及时 ,会造成真空风机在抽气时失去原 料气源 ,便出现了真空风机入口压力低 , 压力低于 4p sia 时系统联锁停车 。 经过长期的经验积累 和反 复总结 , 我 们发 现
KV310A/ B 、 KV330A/ B 、 KV520 动作 故障 主要 有 以下几方面的原因 : ( 1) 阀门故障 : 包括阀门本体的故障 、 电磁阀故

障、 执行机构串气等都会造成阀门动作异常 ; ( 2) 阀门开关速度不当 ,使阀门间的配合出现不 协调 ,如 KV310A/ B 的开动作滞后于 KV520 阀的 关动作 。 ( 3) 仪表气源压力低也会造成阀门开关故障或 开关的速度过慢 ;
2. 3   风机油位低

车 ,且停在循环的第 1 、 步重点检查 KV330B 、 2 停在 第 7 、 步重点检查 KV330A 。处理方法是 : 8 ( 1) 阀门不动作时 ,一般是由于电磁阀故障或执 行机构气缸串气严重 , 要对电磁阀进行更换或执行 机构气缸进行更换 ; ( 2) 阀门动作明显慢时 ,一般是由于执行机构轻 微串气或气源管漏气 , 要检查气缸的密封圈进行更 换或对气源管进行更换 ; ( 3) 针对原料风机出口压力高没有以上两项故 障时 ,要检查 KV310A/ B 与 KV520 阀的动作配合 情况 ,适当调节 KV310A/ B 执行机构气缸上 、 下的 定位 螺 母 , 改 变 阀 门 开 速 , 使 KV520 关 闭 时 , KV330A/ B 能够及时打开 ; ( 4) 经认真观察和分析 , 均没有以上各项故障 时 ,要重点检查仪控的通讯信息 ,确 ( 下转第 75 页)

风机在刚投产时 , 多次出现过原料风机或真空 风机油位低联锁停车 , 但每次故障时经现场检查实 际油位并不低 ,并且将与油位开关相连的油管解开 再重新接上 ,报警信息消除可再次启动设备 ,运行几 天后再次出现一样的故障 , 后经仔细查阅有关资料

第 7 期          张建奎 : 手持 GPS 的设置与导航时的方位和距离偏差实验
700 米 、 米 、 米和 1000 米 , 即以 0 米处为导 800 900

75

航起点 ,分别在以上距离的标记处读取 GPS 显示的 ) 距离和 290° 方位 ( 289° 291°的距离范围 。图 4 为 ~ 实验结果示意图 。 由实验结果可以看出 , 导航距离从 100 米开始 距离越大 , 方位偏差越大 , 当导航距离大于 500 米 时 ,方位偏差将大于 10 米 ; 导航距离从 100 米以内 距离越小 ,方位偏差也增大 。当导航距离小于 50 米 时 ,已无法确定方位 。所以 50 米~400 米为最合适 的导航距离 , 这就是说 , 在实际工作中 , 你不能用 GPS 采用导航方式确定小于 50 米的点 , 也不能确

定大于 400 米的点 , 这样才能保证野外测地工作在 方位方面的精度 。 从用 GPS 在各导航距离处读取的距离来看 ,读 数幅度范围为 4 米左右 , 与实际点的距离偏差都在 2 米左右 ,偏差非常小 。但这是在已确定的点上直 接读数时的情况 ,实际工作却不是这样 ,而是要确定 出这些点 ,这就面临如下问题 ,比如你的导航距离是
200 米 , 那当你行进到 GPS 显示为多少时 , 认为可

以具此确定该点并钉下木桩了 ? 根据本人的一些试 验 ,当方位正确 , GPS 显示已到达导航距离 ,并在 30 秒~60 秒内显示 200 米时 ,就可确定该点了 。

图 4  GPS 导航方位和距离偏差试验示意图

4  结论
上述的 GPS 导航方位和距离偏差实验数据只 能作为参考 ,不能作为严格的实验数据引用 ,因为不 同地区的实际偏差与卫星的接收状况 、 地形等因素 有关 。 用导航方式定点 , 只要导航距离在 50 米~ 400 米范围之内 ,就可以满足中 - 小比例尺物化探工作 的测地精度 。 本文对普通 GPS 的设置进行了较详细的说明 , 另对用 GPS 进行导航定点时的方位和距离偏差进
( 上接第 92 页) 认是否存在误报警 。

行了粗浅的试验和分析 , 大致分析了导航定点的精 度控制范围 ,旨在让使用 GPS 的人对用这种方法定 点的偏差有个基本认识 ,其中错误之处在所难免 ,希 望大家能指出并得到改正 。 本文得到李绪善高级工程师的不懈指导 , 在此 表示衷心感谢 !
参考文献 :
[1 ]   刘述敏 ,丁志江 ,常和平等 . 手持 GPS 定位精度极其在

物化探测网布设中的应用 [J ] . 物探与化探 ,2005 ,29
(6) ;545 - 547 [ 2 ]  GA RM IN GPS 说明书

对风机油位低的故障 , 要经常清理注油孔上的 塞网 ,使油箱换气通畅 ,同时日常巡检时密切关注油 位 ,以防实际油位低造成停车和对设备的损坏 。 吸附床膜压力低故障发生后 , 首先排除仪表通 讯故障 。确认床膜确实泄漏后 , 打开吸附床顶部的 人孔 ,同时在吸附床底部接吸尘器 , 抽出床内余气 , 压力低于大气压时 , 床膜将紧紧贴在吸附剂上 。化 验床内氧含量达正常范围时 , 检修人员进入吸附床

内查找漏点 ,用备用膜粘补处理 ,泄漏严重时整体更 换 ,封上人孔待胶干燥 4 小时以上时方可充气 。该 故障从处理到恢复生产一般需要 10 小时以上 。

4  结束语
经过几年来的总结 , 现已能够准确地判断和排 除上述几种故障 ,并能提前消除隐患 ,大大减少了系 统停车的次数 ,出现联锁时也能快速地处理 ,保证了 设备的稳定运行 。


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