吳 哲

（寧波中金石化有限公司，浙江 寧波 315000）

UOP 吸附工藝通過分子篩模擬床層與解析劑的逆向流動(dòng)，從原料中提取對(duì)二甲苯。該套工藝配置有一套專有控制系統(tǒng)（ACCS），核心設(shè)備是轉(zhuǎn)閥，吸附塔控制系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)通過轉(zhuǎn)閥和吸附塔的所有工藝流量和壓力[1]。而轉(zhuǎn)閥配套的液壓系統(tǒng)也極為關(guān)鍵，是保證轉(zhuǎn)閥正常運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力。

1 事件過程

2020 年3 月21 日13 時(shí)41 分，一、二系列轉(zhuǎn)閥穹頂壓力高報(bào)。兩個(gè)系列轉(zhuǎn)閥同時(shí)出現(xiàn)不步進(jìn)，APS 和ZTC 失活。內(nèi)操對(duì)兩個(gè)系列的轉(zhuǎn)閥先后執(zhí)行強(qiáng)制手動(dòng)步進(jìn)無效，期間發(fā)現(xiàn)兩個(gè)系列的液壓系統(tǒng)油壓均不正常。13 點(diǎn)54 分，工藝被迫按應(yīng)急預(yù)案將轉(zhuǎn)閥離座，吸附分離裝置停車。

2 事件原因分析

由于是兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)閥不能步進(jìn)，其原因肯定在公共系統(tǒng)上?？赡苁茿CCS 控制系統(tǒng)的問題，經(jīng)排查ACCS 系統(tǒng)正常；也可能是電氣供電系統(tǒng)同時(shí)導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的供油泵跳停，經(jīng)檢查，也正常。經(jīng)工藝分析，發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)閥停止步進(jìn)前，解吸劑流量13 時(shí)34 分左右突然升高，該流量分別進(jìn)一、二系列轉(zhuǎn)閥，導(dǎo)致轉(zhuǎn)閥穹頂壓力高，因此是導(dǎo)致轉(zhuǎn)閥不步進(jìn)的原因。

圖1 轉(zhuǎn)閥液壓系統(tǒng)原理圖[3]Fig.1 Schematic diagram of rotary valve hydraulic system[3]

經(jīng)檢查TIC322902 分程控制投自動(dòng)，由于TV322902B閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)反饋傳動(dòng)軸抱死，導(dǎo)致閥門動(dòng)作時(shí)反饋傳動(dòng)軸組件受到扭力，反饋板與傳動(dòng)軸連接焊口脫開，造成閥門無法調(diào)節(jié)處于全開位置，調(diào)節(jié)失靈，解吸劑流量異常波動(dòng)。

在轉(zhuǎn)閥不步進(jìn)、轉(zhuǎn)閥穹頂壓力正常后，如果操作得當(dāng)，也不會(huì)出現(xiàn)持續(xù)轉(zhuǎn)閥不能步進(jìn)現(xiàn)象。而在處理過程中轉(zhuǎn)閥液壓系統(tǒng)也一直不正常，才是導(dǎo)致轉(zhuǎn)閥步進(jìn)失效的直接原因，最終轉(zhuǎn)閥被迫離座停車。

3 液壓系統(tǒng)異常分析

3.1 液壓系統(tǒng)的原理

轉(zhuǎn)閥液壓系統(tǒng)提供能源轉(zhuǎn)閥活塞伸縮，從而使步進(jìn)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)轉(zhuǎn)閥步進(jìn)的，該操作由ACCS 系統(tǒng)控制。如圖1 轉(zhuǎn)閥液壓系統(tǒng)原理圖所示。為了防止液壓沖擊，平穩(wěn)實(shí)現(xiàn)伸縮切換，系統(tǒng)采用了蓄能器，液壓泵一直運(yùn)行對(duì)系統(tǒng)充壓，使蓄能器充壓于8.6MPa 后（P-MF 壓力值），然后通過背壓機(jī)械設(shè)定控制，使系統(tǒng)壓力返回油箱，出口壓力（PTA）可以清淅顯示整個(gè)過程。在床層切換時(shí)，伸、縮電磁閥相繼得電，通過蓄能器的油壓力對(duì)油缸實(shí)現(xiàn)伸、縮控制。除此之外，床層每切換一層，就重新補(bǔ)壓。

3.2 轉(zhuǎn)閥步進(jìn)原理

圖2 ACCS系統(tǒng)轉(zhuǎn)閥操作圖Fig.2 ACCS system rotary valve operation diagram

安全起見，轉(zhuǎn)閥步進(jìn)前ACCS 會(huì)打開閃光燈閃5s，警示附近的操作人員液壓活塞即將移動(dòng)?；钊s回并且“縮回限位開關(guān)”閉合后，閃光燈關(guān)閉。通常，縮回限位開關(guān)閉合時(shí)，縮回指令才算正常完成；若限位開關(guān)未閉合，則5s 后縮回指令計(jì)時(shí)超時(shí)。當(dāng)轉(zhuǎn)閥活塞閑置時(shí)，為保持液壓油的質(zhì)量，要將其循環(huán)通過系統(tǒng)管道，然后回到油箱。油循環(huán)可以除去管道中的空氣，使轉(zhuǎn)閥步進(jìn)更加順利，并根據(jù)現(xiàn)場條件來加熱或者冷卻液壓油。ACCS 通過啟動(dòng)再循環(huán)電磁閥來完成液壓油的循環(huán)，若液壓油步進(jìn)休息時(shí)間段通過系統(tǒng)管道，系統(tǒng)壓力不足延伸和縮回轉(zhuǎn)閥活塞。因此，轉(zhuǎn)閥步進(jìn)前需禁止（關(guān)閉）再循環(huán)閥及其啟動(dòng)閥，待步進(jìn)完成后再啟動(dòng)（打開）。

以下是轉(zhuǎn)閥步進(jìn)序列，圖2 為ACCS 系統(tǒng)轉(zhuǎn)閥操作圖[1,2]。

轉(zhuǎn)閥進(jìn)入下一個(gè)步進(jìn)序列前，步進(jìn)計(jì)時(shí)器開始5s 倒計(jì)時(shí)，此時(shí)，閃光燈打開并且液壓系統(tǒng)啟動(dòng)電磁閥209 關(guān)閉，警示現(xiàn)場操作人員液壓缸即將移動(dòng)。步進(jìn)計(jì)時(shí)器3s 倒計(jì)時(shí)，ACCS 關(guān)閉再循環(huán)電磁閥401。步進(jìn)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)束，打開4 通閥電磁定向閥205，執(zhí)行延伸指令。液壓缸延伸，延伸指令最多持續(xù)5s或者持續(xù)至收到延伸接近開關(guān)的反饋信號(hào)，兩者中以發(fā)生在前者為依據(jù)。轉(zhuǎn)閥延伸限位開關(guān)給出信號(hào)指示，延伸沖程結(jié)束并且發(fā)出縮回指令，液壓缸405 反向移動(dòng)?？s回指令最多持續(xù)5s 或者持續(xù)至收到縮回接近開關(guān)的反饋信號(hào)，兩者中以發(fā)生在前者為依據(jù)。縮回限位開關(guān)發(fā)出信號(hào)指示，縮回沖程結(jié)束并且按照ACCS 的指令停止液壓缸移動(dòng)。ACCS 關(guān)閉4 通電磁定向閥205A，將其打到中間位置。ACCS 關(guān)閉閃光燈，有1 s 鐘滯后時(shí)間后，ACCS打開再循環(huán)閥401，有2s 鐘滯后時(shí)間后，ACCS 打開再循環(huán)閥，啟動(dòng)閥209 并等待下一次步進(jìn)序列重新啟動(dòng)循環(huán)。

圖3 ACCS系統(tǒng)液壓系統(tǒng)儀表趨勢分析圖Fig.3 Trend analysis chart of ACCS system hydraulic system instrumentation

3.3 轉(zhuǎn)閥液壓油系統(tǒng)壓力未能恢復(fù)正常的原因分析

13 時(shí)41 分08 秒左右，轉(zhuǎn)閥由于穹頂壓力高（相當(dāng)于轉(zhuǎn)閥超負(fù)荷），延伸已不能進(jìn)行（正常時(shí)，延伸時(shí)間為2s）。由于轉(zhuǎn)閥無法步進(jìn)，此時(shí)，待計(jì)時(shí)5s 后，恢復(fù)收縮狀態(tài)。13 時(shí)42 分14 秒，工藝采取手動(dòng)步進(jìn)方式，液壓系統(tǒng)的主要能源為充壓后的蓄能器壓力8.6MPa，而此時(shí)延伸電磁閥帶電時(shí)長5s，系統(tǒng)壓力釋放較快，液壓油返回油箱較多，通過圖3ACCS 系統(tǒng)液壓系統(tǒng)儀表趨勢分析圖所示，液壓油液位HT-RV-3201-LI 趨勢分析到液壓油箱液位上漲，說明油都回到油箱中了，此時(shí)液壓系統(tǒng)壓力逐漸降低，而后續(xù)的處理過程中，工藝內(nèi)操仍有幾次手動(dòng)步進(jìn)操作，每步進(jìn)一次，延伸電磁閥帶電，但由于壓力低，無法讓轉(zhuǎn)閥步進(jìn)，都會(huì)使延伸電磁閥帶電5s 后斷電，此5s 使液壓油不斷地回到油箱中，持續(xù)導(dǎo)致油壓低，油壓一直無法恢復(fù)，到13時(shí)54 分左右轉(zhuǎn)閥離座。

3.4 關(guān)建點(diǎn)

在分析轉(zhuǎn)閥動(dòng)力時(shí)，技術(shù)人員以為只要油泵運(yùn)行，油泵出口壓力正常，轉(zhuǎn)閥就應(yīng)該可以步進(jìn)成功，而恰恰忽略了液壓系統(tǒng)中蓄能器的作用。為了使轉(zhuǎn)閥平滑動(dòng)作，液壓系統(tǒng)中設(shè)置了蓄能器，油泵是先充壓至蓄能器，再由蓄能器向活塞供油。此次轉(zhuǎn)閥多次步進(jìn)不成功，關(guān)鍵是蓄能器油壓外泄過快，惡性循環(huán)，壓力始終補(bǔ)充不足導(dǎo)致的結(jié)果。

由于工藝操作人員并不清楚液壓系統(tǒng)的原理，在工藝大幅波動(dòng)及轉(zhuǎn)閥出現(xiàn)異常時(shí)，多次手動(dòng)步進(jìn)轉(zhuǎn)閥的操作，使液壓系統(tǒng)油壓失靈，轉(zhuǎn)閥無法操作，結(jié)果使工藝波動(dòng)更加惡劣，最終裝置停車。

4 結(jié)論

以上是一起UOP 吸附分離工藝中轉(zhuǎn)閥系統(tǒng)異常的特殊案例。雖然起因是一臺(tái)控制閥故障，在工藝的處理過程中影響到轉(zhuǎn)閥液壓控制系統(tǒng)，卻涉及到設(shè)備、工藝、儀表諸多相關(guān)專業(yè)的知識(shí)。通過這起生產(chǎn)異常，也為吸附分離專有控制系統(tǒng)提供了一個(gè)經(jīng)典案例，供專業(yè)人士參考、學(xué)習(xí)。