浅议石化装置中安全阀长周期运行的风险与对策分析

发布时间:2011-07-18  点击数:2130

    随着社会经济的迅速发展与合作交流的日益扩大,石化企业的生产装置规模也越来越大,设备的大型化和密集度的不断加深,安全生产成为企业发展建设中不容忽视的大问题。
    尽管随着生产装置控制水平的提高,集散控制系统的普遍应用,从工艺控制上采用诸如超压报警、联锁停机等多种措施以确保装置的生产安全,发挥了很重要的作用,但安全阀仍然是确保石化装置中压力容器和管道安全,防止重大事故的主要装置之一。
    目前,石化装置的长周期运行成为我国石化企业的降本增效的主要手段。因此石化企业对装置停车检修周期进行了调整,导致大部分安全阀即将或已经超过了校验期限,如何保障生产安全成为长周期运行的难题。为解决检验周期与长周期运行的矛盾,笔者从对某石化企业1000多台安全阀运行状况进行跟踪,对安全阀长周期运行的可靠性进行了分析研究。

一、现状

    石化企业用安全阀一般安装在高温、高压设备上,而介质又多为有毒、有害、易燃、易爆类型。安全阀长时间运行不检测易受腐蚀粘结,一旦系统超压,安全阀没有及时起跳或起跳不回座,其后果将不堪设想。本次研究的长周期运行安全阀是底部无截止阀,无法停车离线,在建设初期,每只都进行了离线校验。生产装置设备先进,可靠性稳定。

二、风险分析

    弹簧安全阀运行一定时间后,密封面和弹簧性能均容易发生变化。常见故障〔4,5,6〕有泄漏和开启不正常等。

    1、泄漏

    (1)密封面损伤———安全阀开启次数过多,气体介质冲蚀及磨损会产生划痕,造成密封面的泄漏。

    (2)密封面夹有杂物———安全阀经过长期使用(特别是粘性介质),密封面会残留一些杂质,产生腐蚀生成污锈,积存在密封面间,造成阀瓣和阀座密封性能下降而泄漏。

    (3)弹簧刚性下降———弹簧长期受高温和腐蚀性介质的影响,弹性降低变化,失效甚至折断,造成密封面泄漏。

    (4)阀体内的部分零部件锈蚀或变形———阀体零件的同心度遭到破坏,影响动作系统的垂直度,使关紧力不能均匀作用在密封面上,造成泄漏。

    2、开启不正常

    (1)原因———未定期对安全阀进行检修,阀腔内结构件、阀瓣、阀座及弹簧锈蚀,或被聚合物粘结、堵塞。

    (2)压力———开启压力选定偏高。

    (3)弹簧选用———安全阀在公称压力范围内是按工作压力分级,并按压力级别配备不同刚度的弹簧,尽管安全阀的开启压力可以通过改变弹簧的预紧压缩量来调节,但每一根弹簧都只能在一定的开启压力范围内工作,并有相应的灵敏度和可靠性。如果安全阀弹簧的弹力不足,调整的开启压力不准确或调整螺母松动,也将导致整定压力变化。

    (4)工况条件———冷态校验与实际工况不相同时,开启压力的调整也存在一定误差。

    (5)开启后长时间排放不回座———安全阀动作系统有受卡阻部位,调节圈位置不对,阀瓣和阀座密面间有异物。

    (6)开启压力不稳定———阀杆轻微变形与调节螺杆发生局部磨擦,阀杆与阀瓣接触点不完全在中心点上或中心点处锈蚀。下弹簧盘与阀杆接触部位有锈蚀,影响弹簧的垂直度,对于用在高温下的安全阀,导向套变形影响动作系统的垂直度,也会出现这种现象。

三、安全运行对策

    对无法离线检验的安全阀可采取如下措施,保障其可靠运行。

    (1)建立事故应急预案———为防止安全阀超压未起跳或起跳后有毒有害介质泄漏造成事故,石化企业应针对长周期运行的安全阀,制定切实的、有效的、事故后果降至最低的应急预案。

    (2)定期在线检查〔7〕———由具有安全阀检验资格和丰富现场实践经验的人员组成在线检查小组,对长周期运行的安全阀,至少每年在线检查一次,对重要设备和高危害安全阀,提高检查频率,体现重点位置重点监控。检查安装、资料文件(铭牌、质量证明文件、安装号、运行记录、以往校验记录及报告等)和铅封情况。检查安全阀的零部件是否完好,有无严重锈蚀和机械擦伤。通过目测、超声波测漏技术或声发射技术等手段检查安全阀在运行中的密封状态是否完好。

    (3)在线校验〔8〕———对符合在线校验条件的安全阀,采用在线校验仪,可防止安全阀零部件锈蚀而不动作,检查开启性能和密封性能,检查回座灵敏性。安全阀在线校验不影响系统压力和安全阀的正常工作。由于在系统工况下试验,不需要温度、背压等补偿,提高了校验准确性。检测时间短,能自动判别和分析,降低人为误差。

    (4)问题处理———安全阀使用过程中,应做好定期检查和防腐措施。在线检查或在线校验中,发现安全阀零部件缺损、严重锈蚀、泄漏、堵塞和影响安全运行等现象时,应尽快离线检修,同时加强监控,及时排除安全隐患。

四、结论

    对超期无法离线校验的安全阀,如何有效地保障其在运行中的安全性和可靠性是当前需要解决的问题,有待于深入探讨和摸索。应用新技术开展安全阀在运行中的定期检查和在线校验工作,对安全阀长周期运行提供了科学的技术支持,可以及时发现问题,消除安全隐患,解决生产装置长周期运行与安全阀法规要求定期校验的矛盾,提高了企业的经济效益。