1＃增压膨胀机系统阀门漏气的分析

1^＃增压膨胀机系统阀门漏气的分析

冯明义

2003年10月16日13：55分，接调度通知，管网氮气用量大，2^＃14000制氧机停止液体工况生产。手动停止1^＃增压膨胀机运行（介质氮气），增压机回流阀全开，膨胀机紧急切断阀HC401A、膨胀机氮气进口V6阀、出口V5阀关闭状态。14：01分，我们发现1^＃膨胀机出口压力PI402A显示从运行时的16.5KPa上升到82KPa，曲线显示并有上升趋势，安全阀sv201未起跳（安全阀设定0.08MPa）。为防止1^＃膨胀机超压，打开1^＃膨胀机空气出口阀V4A，使压力气体进入上塔。

阀门状况图

⒈造成超压的原因分析

因为 1^＃膨胀机即可膨胀空气，为空分系统补充冷量，也可膨胀氮气，为液体工况制取液氮，所以阀门较多，管路复杂，这给确定哪个阀门泄露带来一定难度。我们采用以下方法：

⑴14：05分，打开1^＃膨胀机进口管线上吹除阀，气体放空量很大，通知化验员取气样分析，间隔分析两次，氮纯度都是98.5%。氧纯度1.5%，说明有压力氮气漏入。膨胀机氮气进口V6阀前氮气压力PI404A显示0.82MPa，初步判断紧急切断阀HC401A、V6阀门漏气。

⑵14：19分，关闭增压机氮气进口V109阀、进口调节FV104阀、出口V110阀，停止油泵运行，关闭增压机密封气，打开增压机进口流量就地变送器吹除阀，排出机内残留氮气，增压进口氮气压力PI404A显示可以降到0MPa。没有气体放出。初步判断1^＃膨胀机空气进口V106A阀、出口V108A阀、氮气出口V110阀不漏气。

⑶14：42分，关闭1^＃膨胀机密封气，出口压力PI402A显示有所下降，从80KPa降到45.6KPa，说明密封气可以向膨胀机内泄露，但很有限。从此时的泄露量看，应还有其他大的漏点。

⑷14：45分，打开1^＃膨胀机进口管线上吹除阀后仍有大量低温气体放出。化验员取气样分析，氮纯度85%，氧纯度15%，说明有空气阀门泄露。

⑸此时液体工况流路上TCV3阀处于关闭状态，观察阀前的TIC17温度测点，从1^＃增压膨胀机停止运行后的曲线看从-176℃上升到-121℃，（下塔上部气体温度-177℃以下，压力0.46MPa）说明下塔气体没有通过TCV3阀漏入1^＃膨胀机。

2^＃增压膨胀机正在运行制冷，介质空气。在流程上，1^#膨胀机空气进口管与2^＃膨胀机空气进口管公用一根总管，此时，2^＃膨胀机进口压力0.74MPa，温度-112℃.因此判定1^＃膨胀机空气进口V3A阀关闭状态下漏气。

1^＃膨胀机氮气出口V5阀、液体工况流路HC103阀关闭的状态下，V5阀后管线上的温度测点TI7曲线显示从19.5℃降到5.2℃，并呈继续下降趋势。该温度点以前也曾出现过停液体工况，阀门全关状态下，5个小时下降到-50℃现象。说明1^＃膨胀机内有冷气体通过V5阀、HC103阀（该阀原设计就不是密封行阀门）漏入低压氮气管网（低压氮气管网压力10KPa左右）。同时根据14：45分化验员取气样分析氮纯度的降低，TI17温度的降低，也证明了2^＃膨胀机进口的压力冷空气通过V3A阀漏入1^＃膨胀机内以及以后的管路。

⑹最后又对化验员取气样分析氧、氮纯度的变化进一步分析，前两次氮气纯度高，是因为氮气进口V6阀前增压进口氮气压力0.82MPa大于2^＃增压膨胀机空气进口压力0.74MPa，氮气首先通过V6阀进入1^＃膨胀机内，同时还有可能通过V3A阀会进入2^＃膨胀机内；第3次氮气纯度降低是因为切断了氮气来源，2^＃增压膨胀机进口的压力冷空气通过V3A阀漏入1^＃膨胀机内。通过以上分析，1^＃膨胀机紧急切断阀HC401A、氮气进口V6阀、氮气出口V5阀、空气进口V3A阀、液体工况流路HC103阀存在漏气。

⒉影响

在空分系统正常运行，1^＃增压膨胀机停车的情况下，膨胀机空气进口V3A阀、氮气出口V5阀、液体工况流路HC103阀漏气，易使低温-112℃的冷气体通过1^＃膨胀机进入旁通低压氮气管网碳钢管线，发生冻裂事故。1^＃膨胀机无油泵运行情况下，膨胀机低速运行，损坏轴承。低温-112℃的冷空气体进入旁通低压氮气管网，既增加冷损，又污染中压氮气纯度。另外1^＃膨胀机因故障停机检修时，V3A阀漏气量较大，对此会造成一定的影响。

⒊建议

由于膨胀机空气进口V3A阀、氮气出口V5阀阀体在空分冷箱内安装，无法拆下维修或更换，若停车不扒塔，采用抽芯法能处理，此问题可解决。若此法行不通，为避免因阀门漏气发生重大事故，建议更换HC103阀为高密封性能阀。或者若1^＃膨胀机因某种原因要长期停运，可采用此操作法：微开V6阀，使少量压力氮漏入1^＃膨胀机进口管HC401A阀前，并微开该处的膨胀机加温吹出阀，这样既阻止增压空气从V3A阀泄露，又能保证氮换热器热端温度为常温。