【摘要】本文結合空分裝置試車及投運生產實踐，對停車事故原因進行了詳細分析研究，並介紹了相應的處理措施。
【關鍵詞】停車統計原因分析採取措施
本空分裝置設計能力為製氧量40000nm3/h，該裝置是日產1000t合成氨裝置的配套工程。生產的氧氣和氮氣作為原料送給合成氨裝置,此外還生產少量的液氧和液氮產品。主要技術特點如下：
①採用共軸壓縮機，其執行可靠，能耗低；②採用多層臥式分子篩吸附器，淨化除去h2o、co2和cnhm等雜質；③採用高壓空氣膨脹，透平膨脹機的冷量調節採用進口可調噴嘴調節，用膨脹增壓機**膨脹輸出功，提高了經濟迴圈性；④採用液體幫浦加壓輸送產品的內壓縮流程，提高了執行安全性；⑤採用dcs控制，自動化程度高。
該裝置於2023年11月首次裸冷試車，消缺後2023年元月份開始正式試車，7月26日 ~ 7月29日通過效能考核。2023年9月由於合成氨裝置停車而停運；隨著氣化原料改造工程的完工，2023年11月底空分重新投運。本文將結合裝置試車投運以來的生產實踐，對裝置停車事故原因進行分析總結。
1．裝置投運以來停車原因及分類
從裝置長期運**況來看，空分裝置跳車一般有工藝、外部、機電儀及大氣環境等影響因素。其中工藝原因包括：工況調整、誤操作、工藝指標的控制、停車處理等；外部原因包括：
水、電、汽等公用工程，及上下游工序的聯絡；機電儀包括裝置、閥門、儀表等；大氣環境主要有二氧化碳等其它雜質。具體停車原因及分類見表1。
表1 空分裝置投運以來停車統計
下面著重從試車階段和氣化原料改造後的執行跳車情況進行詳細分析。
2． 試車期間的停車情況
根據上述**統計2023年11月裝置試車投運至2023年9月停運期間，因工藝、外部、裝置閥門、儀表、電氣等原因引起裝置停車次數佔總停車次數的百分比分別為：32.1%、10.
7%、21.4%、21.4%和10.
7%；從統計資料可以看出試車期間工藝原因對裝置停車的影響較大，因此崗位操作人員、技術人員及其它參與試車人員必須經過嚴格培訓；對工藝操作十分熟悉，掌握空分裝置操作要領，不斷提高操作技能，是空分長週期穩定執行的可靠保證。機、電、儀的可靠性和完備性是確保系統穩定生產的關鍵因素之一；外部公用工程提供的穩定條件和上下游工序間的聯絡協調性在生產中也不容忽視。
從表1中可以看出，試車期間有多次跳車的過程中伴隨著裝置事故的發生和問題的出現。這主要是由於新裝置必然存在設計缺陷、儀表邏輯控制不完善、施工質量不過關、閥門選型不當等因素造成的；另外，工藝操作人員對裝置效能特點還未完全熟悉了解。這些事故在空分裝置執行過程中具有一定的典型性，很有必要對這些停車事故進行詳細分析總結，作為以後生產執行的借鑑。
2．1氨冷器冰堵
試車初期曾出現氨冷器氨側壓力降到120kpa(g)左右，水側流量無指示。經分析氨冷器在上次停運後，水側的積水沒有及時排掉，由於氨側壓力控制較低，溫度過低導致水結冰並凍裂一根水管；2023年的執行過程中也曾發生過一起類似事故，其原因是由於空分裝置膨脹機跳車，導致整個合成氨全部跳車，合成工序倒換冰機造成氨總管壓力過低，此時氨冷器氣氨出口壓力調節閥處於自調狀態，閥門動作滯後，使得氨冷器氨側壓力一直下降，水側溫度降至冰點，操作人員未及時發現，最終導致氨冷器冰堵。
對此採取了如下措施：⑴第一次事故，先用氮氣將氨冷器氨側置換，並恢復至常溫，然後依次用少量低壓蒸汽和熱水於水側通堵，水側疏通後，在氨冷器管板處將凍裂的水管焊死進行堵漏；第二次事故，由於堵塞不嚴重，先將氨側用熱水預熱，然後用少量低壓蒸汽於水側直接通堵；⑵根據表2中所列資料，當氨側壓力低於335kpa（g）時，溫度將低於0℃，有結冰堵塞的危險，為此要求嚴格監控氨側壓力，一旦低於335kpa（g），可短時關閉氣氨出口壓力調節閥；⑶氨冷器停運後，及時將氨冷器水側殘留的水排放乾淨。
表2 氨溫度和壓力的對應關係表
2．2排放管振裂
2023年9月初現場發生解凍排放支管與總管斷裂，且解凍總管「u」型卡鬆動，其中有2個排放閥的迫根壓蓋螺栓脫，2個排放閥的手輪震脫。原因分析認為，裝置加溫乾燥時現場解凍排放閥的開度太大，加溫乾燥氣流速太快以致對總管產生強烈的衝擊，另外，總管本身也存在設計缺陷，導致總管振裂。
對此採取措施如下：（1）增大排放總管的直徑；（2）在受損管線排放閥的下游增設限流孔板，並規定在除霜和冷卻過程中將這些閥門完全開啟，由增設的限流孔板控制這些管線中的流量。
2．3汙氮塔液位計凍堵
2023年1月fic1708出現顯示為0的現象，導致備用幫浦g171a自啟動，（工藝流程見圖1）。汙氮塔c171出水溫達96℃（正常為8℃左右），lv1700開度為0%，液位顯示為41%，現場開啟c171排汙閥，發現無水排出，且空冷塔出口溫度**，由此判斷液位計已凍堵，41%為假訊號。g171a/b處於空轉狀態，沒有水打出。
最後導致g171a幫浦處的機械密封漏水，由於發現及時，沒引起大的危害。
原因分析認為：當天夜裡環境溫度驟降至-6℃，液位計有電伴熱，但未保溫，從而使得液位計凍結。
對此採取了以下措施：在液位計處增加保溫，以滿足防凍要求。為了避免同類事故的發生，對空冷塔的液位計也做了相同處理。
圖1 工藝流程
2．4冷箱內管子振裂
2023年1月s401冷箱面板發現一較大冰球，後此冰球處出現一裂縫，噴出大量珠光砂。停車檢查發現高壓氮換熱器的高壓空氣溫度調節閥tv2016附近的管子裂，另一低溫法蘭嚴重變形。
原因分析認為：（1）tv2016閥選型不合，造成裝置在預冷狀態時，通過該閥處的氣體流速過快，高速流動的氣體與管道產生共振；（2）tv2016閥附近的過渡接頭焊接質量不過關：該過渡接頭的材質為鋁——不鏽鋼，這兩種材質的線性膨脹係數分別為鋁：
2.34×10-5 ~ 2.38×10-5℃-1；不鏽鋼：
1.66×10-5℃-1；兩者相差較大，在低溫下鋁的收縮比鋼大，焊接有一定的難度，而施工單位的焊接工具和技術水平受到限制，使得焊接質量難以達到要求，在裝置施工驗收時，我們就注意到此不鏽鋼——鋁過渡接頭的焊接溫標的遞減均勻度不很理想，但這已是施工單位的最佳水平。
對此事故的處理及措施是：（1）根據專家測振結果對該高壓空氣溫度調節閥重新選型更換；（2）考慮到冷箱內有69個與tv2016處的過渡接頭相似，從國外引進一批焊接好的不鏽鋼——鋁過渡接頭，將冷箱內原有的69個此種接頭全部更換，以避免同類事故發生；（3）裝置除霜，冷卻期間嚴格控制高壓空氣溫度調節閥tv2016和tv2038的開度不超過35%，當裝置達到正常操作溫度-170℃左右時，它們的開度才允許超過35%，以防管道內的空氣流速過快，造成管道振裂；（4）嚴格控制降溫速率在30℃/h以下，避免冷卻不均勻產生應力損壞管道或裝置。
2．5分子篩吸附器床層衝翻
2023年5月分子篩吸附器發生翻床事件。停車檢查，發現a床吸附劑3、4層混在一起，且中間出現一大凹坑；扒出相混的吸附劑後，2、3層之間的金屬絲網有破損。b床層出現的凹坑較小，吸附劑未出現相混現象，情況好於a床。
原因分析認為：（1）間接原因：程式控制閥洩漏；（2）直接原因：
吸附器程式執行出錯。試車人員投用tsa前，給其中一台吸附器充壓，由於程式控制閥的洩漏導致另一台吸附器壓力偏高，為使吸附器狀態達到程式啟動的允許條件，必須卸掉另一台吸附器的壓力，便手動將程式步進至卸壓步驟，但由於外方儀表除錯人員的失誤，程式執行出錯，致使吸附器在床層壓差較大的狀況下執行（設計要求壓差小於35kpag），床層受到氣體的強烈衝擊，吸附劑受到擠壓破碎，絲網被衝破；同時吸附劑上下跳動使得床層高度不一致，出現大凹坑。最終影響到吸附劑的吸附效果。
採取了以下措施：（1）由於程式控制閥經檢修後效果不大，便給吸附器的兩個卸壓閥分別增加一手動控制器，方便開車投用tsa前卸壓不受程式控制；（2）將a床相混嚴重的吸附劑用真空幫浦抽出，全部更換為13x，並修補破損的絲網；（3）嚴格完善tsa程式控制；（4）tsa執行時，要密切注意吸附器的切換程式，切換壓差是否正常。如遇故障，要及時處理。
2．6空壓機喘振
2023年7月空壓機發生喘振現象，dcs顯示空壓機進口導葉開度已由58%左右自動關閉到38%，喘振距為0，但防喘閥pv1112仍處於自動全關狀態。後手動開pv1112至40%，喘振停止，才避免發生嚴重後果。
原因分析認為：（1）裝置執行處於效能測試期間，外方專家為使裝置達到最佳執行狀態，進行優化調節時，誤將空壓機k111導葉流量控制器的設定值220000nm3/h設定為22000nm3/h，導致導葉迅速關小，使壓縮機流量進入喘振區；（2）從控制邏輯上分析，當喘振距為2%時，pv1112應自動開至75%，但由於此邏輯控制存在問題，未能及時開啟pv1112，導致空壓機喘振。
為此採取了以下措施：（1）進一步完善dcs控制系統；（2）通過控制邏輯限定空壓機進口導葉流量控制器的最小設定值為 180000nm3/h，若想人為設定低於180000nm3/h，dcs將拒絕執行，避免誤操作帶來嚴重危害。
2．7膨脹機出現的故障跳車
2．7．1膨脹機進口導葉卡澀
導葉卡澀第一次發現是2001-06-25，在k261b執行轉速到「非執行區」時，進行開導葉提轉速調節時，膨脹量不見增大，導致k261b跳車，經總控現場分別確認，導葉實際不動作，對此外方專家的解釋是k261b解凍加溫不徹底，造成導葉冰堵。改換a臺啟動，k261b重新加溫解凍，解凍的時間約5hr，再除錯fy2612b導葉控制器，發現在＜20%的開度時，現場基本不動作，繼續加溫。第二次發現k261b導葉卡澀是在2023年6月29日11:
10時，啟動k261b約6min跳車，後查明仍然是fy2612b實際只能開到約30%，無法提高轉速引起的。因此判定fy2612b卡澀根本原因不是冰堵，可能是導葉的執行機構裝配有問題。對此採取的應急措施是於現場用扳手將導葉開大以維持正常生產。
第三次，我們再次發現k261a的導葉也存在類似問題：2001-07-13在給k261a加負荷時，發現dcs顯示導葉開度達75%時，其膨脹量僅為38000~40000nm3/h左右，顯然實際開度與顯示開度不相符合。因此，在以後的開車過程中，用扳手強行將導葉開大；後又發現在進口導葉不受壓或受壓較小情況下，可以很自如地開啟，就採取先開大進口導葉，再用快速切斷閥控制膨脹量作正常方法操作。
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