尿素装置中合成塔压力调节阀在线维护

 水溶液全循环法尿素装置中合成塔压力调节系统是最重要的自调系统。合成塔压力调节阀（P4阀）安装在合成塔出口。出合成塔的工艺介质都需要通过P4阀流向中压分解系统。

P4阀具有以下特点：

（1）尿液易结晶且不设旁路阀；

（2）阀前后压差高，近18MPa；

（3）介质流速高，波动影响大；

（4）在线维护风险大，阀门可能大幅度开关，会造成合成塔超压或中压系统超压，引起大范围的工艺波动甚至引发事故。

P4阀的上述特点决定了其正确维护及P4阀调节系统的正常稳定运行是尿素装置稳定运行的前提。

P4阀日常生产维护中常见的故障及解决方法： 

1 阀门开度不到位 气源压力低，导致膜头压力不够，阀门开度不到位，这时应查看各接头及气源管线是否有漏气现象，并对有漏气处的气源接头进行紧固处理。 

2 膜头漏气 这时可将调节阀打到手轮控制，保持手轮控制阀位，然后拆下到膜头的气源管，同时迅速用手堵住管口，再慢慢将手轮打到自由状态，检查阀门输出行程是否变化，若膜头漏气，则会看到阀门缓慢关闭，此时则应将阀门打到手轮状态，更换膜片。 

3 阀门不动或动作迟缓 此时，操作人员可以从DCS操作画面上看到合成塔压力超压，P4阀阀位输出较正常时偏差许多，甚至到全开度位置。

这是由于P4阀卡住，阀门不动或动作迟缓导致调节系统测量值远远超过设定值，在比例积分微分（PID）调节作用下，输出达到积分饱和。

这一般是由两种原因造成的：

（1）尿液结晶；

（2）阀芯偏磨，阀芯与阀座摩擦。

尿液结晶在传统的ZMBS-220K阀门上较为常见，一般发生在填料函处，从而造成阀杆运动不灵活，致使P4阀无法正常运行。处理尿液结晶的一般方法，即蒸汽吹除填料函处，促使结晶的尿液融化，使阀门恢复正常。但如果尿液结晶频繁，反复用蒸汽吹除填料函处，最终将导致“V”形聚四氟乙烯填料老化，造成阀杆永久性卡涩或填料密封性能变差，影响到正常生产。另外，由于P4阀前后压差大，流速快，阀芯的导向不稳定，使阀芯和阀座摩擦，影响调节品质。现在，部分尿素生产企业，通过不断地摸索，对阀芯及阀杆部分作了加工，使结晶问题有所改善。

针对P4阀阀芯偏磨阀卡问题，国内一些调节阀生产厂家，对P4阀结构进行了改进：将导向套增长，并将导向套的下部分开孔做成了笼式， 同时，将其与阀座导向连接，使阀芯的导向更加稳定可靠，保证了阀芯与阀座的同轴度，避免了阀芯与阀座的磨损，延长了使用周期。 

4 电气阀门定位器调节滞后 定位器反馈凸轮或反馈杆松动导致阀门行程波动大，调节滞后。定位器问题是P4阀无法正常运行的另一个原因，在开车状态下，修复调校阀门，存在很大风险。

检修调校阀门定位器的操作方法：

4.1 电气阀门定位器的检修调校过程 

4.1.1 联系化工人员用手轮控制P4阀的开度，维持系统稳定。 

4.1.2 摘除定位器和膜头之间的输出接头（因手轮机构仅能限制一个特定方向的行程，不能同时限制两个方向的行程），以免检修定位器时输出增大，造成P4阀开度增大，使手轮无法正常控制，造成系统波动。 

4.1.3 修复或更换定位器。确保电器部分完好，量程参照阀门行程应作相应调整。然后将零点调整螺钉调至最低，即保证接好电器部分后，定位器无输出。 

4.1.4 通知总控室将阀门输出信号调至目前阀门开度对应的信号，然后接好定位器与膜头之间的输出接头及接线部分。此时慢慢调整定位器调零旋钮，使输出压力逐渐升高，同时，另一只手握住手轮向阀门开度方向微微用力，直至手轮有轻松感（即手轮已脱离，膜头压力已代替了手轮），停止调整调零旋钮，这时即可通知总控室实现微机操作，然后将手轮旋至自由位置。最后一步之所以这么做是有道理可循的。 我们曾尝试在摘除定位器输出接头后，通过堵住输出接头，根据定位器输出压力表压力来确定阀门动作位置，结果当然行不通。

定位器一个显著特点：送一个开度信号，若阀门不到位，定位器输出将继续增大，直至推动阀门或输出压力至气源压力，反之亦然。其实，也就是通过反馈机构的作用，以达到力的平衡，最终保证阀门开度与总控室操作阀位信号一一对应。同理，阀门不动的情况下，送一个开度增大（或减小）的信号，定位器输出将增至气源压力（或减至无输出压力），除非随着信号变化使反馈杆移至相应开度，这显然难以操作。

正确的方法是：根据当前阀门开度送相应信号，通过将调零旋钮从最小逐渐增至膜头的推力，最终代替手轮，使反馈信号与输入信号达到平衡，从而实现从手轮操作向自动操作的无扰动切换。 

4.2 电气阀门定位器的在线更换 

4.2.1 通知操作工将P4调节系统打到手动状态，并将P4阀打到手轮控制。 

4.2.2 根据目前阀门开度，估计此时反馈杆的角度，装好定位器。如为同型号的定位器，可参考原来的定位器安装位置进行安装。应注意P4阀为反作用气开阀，反馈凸轮方向一定要检查好，确保构成负反馈，否则定位器无法正常工作。 

4.2.3 将定位器机械连接部分接好后，接入4～20mA的直流（DC）输入信号。 

4.2.4 根据目前手轮控制开度，估计对应输入信号大小，在DCS监控画面上给出相应阀位信号。 

4.2.5 接好定位器与调节阀连接的气源接头，最后接上定位器输入气源，按照上述提到的调校方法进行调校。 

综上所述，重要调节阀在正常生产过程中发生故障，需要维修时，只要方法得当，可进行在线维修，避免阀位波动对系统造成影响。