空分设备配件常见问题

全低压制氧机的启动积液阶段，是下塔首先出现液空，然后在上塔出现液氧。塔内积累液体所需的冷量主要来自膨胀机，利用膨胀后的低温气体使一部分空气在液化器中液化。而上塔本身并不能产生液体，它主要是靠将下塔的液体打入上塔。在积液阶段，为了尽快地积累起液面，主要是应使冷量尽可能多地转移到塔内，要避免切换式换热器冷量过剩而出现过冷以及热端温差扩大、冷损增加的现象。至于如何将膨胀空气冷量回收和转移到塔内，无论是靠液化器先将冷量转移给下塔，然后再供给上塔，还是通过过冷器直接转移给上塔都是可以的。如果液空过冷器的冷流体通道可以与膨胀机后的通道直接接通的话(例如将过冷器与液化器设置成一体)，也就可以利用液空过冷器回收膨胀气体的部分冷量直接给上塔，过冷器同时起到液化器的作用。即同时靠液化器与过冷器将冷量转移到塔内，可加速液体的积累。在这种情况下，可暂时不顾及保持下塔的液面，开大液空节流阀，让尽可能多的液空夹带气体通过过冷器，加强过冷器的换热，以回收更多的冷量。有的制氧机在流程设计中甚至不设置液化器，只靠过冷器在启动时作为液化器使用，先从上塔开始积累液体。

饱和温度与饱和压力是气液平衡中的术语。如果在一密闭的容器中未充满液体，则部分液体分子将进入上部空间，称为“蒸发”。随着空间内蒸气分子数目增加，它所产生的蒸气压力也提高，到一定的时候，空间内的蒸气分子数目不再增加，此时，离开液体的分子数与从空间返回液体的分子数达到了动态平衡，也叫达到了“饱和状态”。这时蒸气所产生的压力叫“饱和压力”。对同一种物质，饱和压力的高低与温度有关。温度越高，分子具有的能量越大，越容易脱离液体而气化，相应的饱和压力也越高。一定的温度，对应一定的饱和压力，二者不是独立的。因此，在饱和状态下，饱和压力所对应的温度也叫“饱和温度”。通常可从手册中查到各种物质的饱和温度与饱和压力的关系。平常见到的水在空气中的气化过程可分为蒸发和沸腾两类。蒸发是在水的表面进行，沸腾是在液体内部同时发生气化的过程。在一定的压力下，当液体温度升高到产生沸腾时的温度叫“沸点ts”。对纯物质来说，蒸发与沸腾没有本质的区别，沸点也叫“蒸发温度”。例如对密闭在定压容器内的液体进行加热时，开始液体的温度t低于沸点ts，全部处于液态，叫过冷液体；当对液体加热温度升高到沸点时，液体将开始气化，叫饱和液体；在气化阶段，蒸气的数量不断增加，温度维持沸点不变，直至液体全部气化成蒸气，叫饱和蒸气。在气化阶段容器内的气液具有相同的温度。沸点与压力的关系，和饱和温度与饱和压力的关系相同。因此，沸点就是同样压力下的饱和温度。二者具有相同的意义，只是不同的说法。把气液共存的状态叫处于饱和状态。对饱和蒸气继续加热，蒸气的温度才升高，超过饱和温度，叫过热蒸气。冷凝过程是蒸发的反过程。对纯物质，冷凝温度也叫液化温度，它等于相同压力下的蒸发温度。饱和温度则可将二者统一起来。 

在空分设备中，吸附剂的吸附能力以静吸附容量和动吸附容量来表示。静吸附容量是在一定温度和被吸组分浓度一定的情况下，每单位质量(或单位体积)的吸附剂达到吸附平衡时所能吸附物质的较大量，即吸附剂所能达到的较大的吸附量(平衡值)与吸附剂量之比。动吸附容量是吸附剂到达“转效点”时的吸附量(用吸附器内单位吸附剂的平均吸附量来表示)。通常以“转效时间”来计算，即从流体开始接触吸附剂层到“转效点”的时间。“转效点”是流体流出吸附剂层时被吸组分浓度明显增加的点。由于气体(或液体)连续流过吸附剂表面，吸附剂未达饱和(吸附量未达较大值)就已流走，故动吸附容量小于静吸附容量，一般取静吸附容量的40%～60%。设计时用动吸附容量。 影响吸附容量的因素较多，主要有：1)吸附过程的温度和被吸组分的分压力。在相同的被吸组分的分压力(或者说浓度)下，吸附容量随温度升高而减小；而在相同的温度下，吸附容量随被吸组分分压力(或浓度)的增加而增加。但它有一个限度，在分压力增加到一定程度以后，吸附容量就基本上与分压力无关了。由此可见，应尽量降低吸附过程的温度，以提高吸附效果。2)气体(或液体)的流速。流速越高，吸附效果越差。动吸附容量降低是因为气体(或液体)与吸附剂的接触时间短。流速低一些吸附效果较好。但流速设计得太低，所需吸附器的体积就要很大。所以要选定一个比较合适的流速值(设计时有经验数据可取)。3)吸附剂的再生完善程度。再生解吸越彻底，吸附容量就越大，反之越小。再生完善程度与再生温度(或压力)、再生气体中被吸组分浓度有关。4)吸附剂厚度。因为吸附过程是分层进行的，故与吸附剂层厚度(吸附区长度)有关。吸附剂层不能过薄，太薄时因接触时间短，来不及吸附，即使吸附剂层截面积再大也是无用的。吸附剂层厚，吸附效果好。例如，硅胶在压力为0.6MPa、二氧化碳的含量为300×10-6、温度为-110～-120℃、流速为1L/(min•cm2)时，每克硅胶对二氧化碳具有较大的吸附容量，约为25～50mL/g。设计时，取为28mL/g，出口气流中二氧化碳含量小于2×10-6。硅胶对乙炔的动吸附容量，国内常取用4.5L/kg或2.63g/kg(硅胶)。

启动前，首先应做好以下准备工作：1)检查机组是否具备启动条件(包括检查上次停车的原因及检修情况；检查机组周围是否有障碍物；启动的工具、听针、记录表等是否已准备好)；2)检查电机、电气、仪表、灯光信号是否正常，特别是事故连锁系统是否能正确动作(包括断水、油压低、轴向位移等项)；3)供油润滑系统是否正常(油箱油位、油箱底部有无积水、辅助油泵及油路正常)；4)冷却系统及冷却水情况(包括冷却器阀门是否灵活、供水压力及水量等)； 5)各种阀门是否灵活好用，是否能按要求关闭或打开； 6)启动前要进行盘车，检查转动部件是否灵活，轴位指示器有无变化。在启动后要注意以下事项：1)机组各部分是否有异常声响，以及振动是否超过允许值；2)检查各轴承的油温上升速度。若轴承温升太快，接近较高允许值时应立即停车。同时还应注意油冷却器出口温度，倘若上升到允许范围35～40℃，应切断油加热系统，并慢慢打开油冷却器进水阀；3)调整各冷却器进口水量，使冷却器后介质温度不超过允许值。4)根据空分操作要求，调整压缩机的排出压力；5)在膨胀机启动后，密切观察压缩机排出压力与进口流量变化情况，防止机组发生喘振。

空压机中间冷却器一般是壳管式结构。管内通水，管间通气体，通过管内外流体的热交换起到冷却的作用。影响压缩机中间冷却器冷却效果的原因有：1)冷却水量不足。空气的热量不足以被冷却水带走，造成下一级吸气温度升高，气体密度减小，较终造成排气量减少。所以，在运行中应密切监视冷却水的供水压力控制供水量。工艺上通常要求冷却水压要大于0.15MPa(表压)；2)冷却水温度太高。水温高使水、气之间温差缩小，传热冷却效果降低。即便冷却水量不减少，也会使气体冷却后温度仍然很高； 3)冷却水管内水垢多或被泥沙、有机质堵塞，以及冷却器气侧冷却后有水分析出，未能及时排放，这都会影响传热面积或传热工况，影响冷却效果。冷却效果不好，使进入下一级的气温升高，影响下一级的性能曲线，使其出口压力和流量都降低。某台压缩机由实验得出的当冷却水温度由10℃升至30℃时的性能曲线变化。此外，当下级吸气量减少时，造成前一级压出的气量无法全部“吃进”，很容易使前一级的工作进入喘振区，在该级发生喘振。处理方法有：检查上水温度及水压，并进行调整；如上水温度及压力正常，就停车解体检查，用物理、化学方法清洗冷却器或更换冷却器；如冷却器漏，就更换冷却器。

分子筛吸附净化流程的空分设备在停电后再恢复供电时，操作应按以下步骤进行：1)应对突然断电时给空压机等机械设备可能造成的影响作出判断。如没有影响，按空压机的操作规程进行空压机的启动准备；2)对连锁停机的设备阀门的开关状态进行检查和确认；3)对空分装置的报警连锁项目检查和确认。对断电时失灵的连锁控制进行重新校验和确认；4)按规程启动空压机和空气预冷系统；5)按规程启动分子筛吸附器。继续完成停机前的进行程序。如果停机时间较长(超过24h)，分子筛吸附器宜循环再生一个周期；6)根据停机时间长短、主换热器的冷端温度及主冷液位等情况，按规程确定空分设备的启动步骤启动。

在设计工况下，切换式换热器(或蓄冷器)的热段正、返流气量基本上是相等的。而冷段则必须是返流气量大于正流空气量，并保持一定的比例关系，以使冷端温差处在水分和二氧化碳自清除所要求的范围内，而且热端温差也要比较合适。在实际运行中，当温度工况发生波动时，也常用改变空气量或产品气体量分配的方法进行调整。 当切换式换热器两大组之间(或两组蓄冷器之间)中部温度发生偏差时，可用空气入口截止阀(或薄膜蝶阀)进行调节。中部温度偏低的一组开大一些，增加空气通过量。这样，所需冷量增多，而返流气量不变，就会显得冷量不足，因此可使中部温度回升。中部温度偏高的一组把空气入口截止阀(或薄膜蝶阀)关小一些，减少空气通过量。由于冷量充足，可使中部温度降低。调节时应注意使空气总量基本保持不变。如果切换式换热器中部的产品通道和环流通道的温度均匀，其他通道中部温度偏差很大时，这是由于空气量不足引起的偏流，要设法增加空气进气量，一般用在粗调上。 产品氧、氮是返流气体，改变其流量分配同样可达到调整温度工况的目的。切换式换热器各单元组一般都设有产品调节阀(蓄冷器没有)，例如国产6000m3/h空分设备的切换式换热器的10个单元组均设有氧出口蝶阀，每一大组还有一个纯氮出口蝶阀。对中部温度偏高的单元组开大产品调节阀，增加产品通过量，即增加冷量，可使中部温度降低；对中部温度偏低的单元组关小产品调节阀，减少产品通过量，即减少冷量，可使中部温度回升。根据中部温度的高低来调整产品通过量的分配，但不应使产品总量发生变化。各单元组间温度不平衡时，首先要调整中部温度较高和较低的两组。调整产品量的分配不能过大，一般在±2%左右。在实际操作中采用这种方法调整中部温度，还是比较麻烦的，故仅用于微调上。 增加空气通过量或减少产品通过量，会引起冷端温差扩大、热端温差缩小、环流出口(或中抽口)温度升高，如图45中曲线3所示(返流小于正流，指的是热段)。在减少空气量或增加产品通过量时，将导致冷端温差缩小，热端温差扩大，环流出口(或中抽口)温度降低，如图45中曲线1所示(返流大于正流)。曲线2表示返流-正流(指的是热段)的情况。因此，在增加空气通过量或减少产品通过量的时候，要注意冷端和中部温差的扩大；而在减少空气通过量或增加产品通过量时，要注意热端的冷损。必要时应辅以环流的调节。 上述的用改变空气量或产品气体量分配的方法调整温度工

低温阀门的种类、型式很多，现以低温截止阀为例，常见的故障可分为三类： 类：发生在阀顶上的故障。这种阀的阀顶(阀头)与阀杆是活动联结，以便在阀门关闭时两个密封面能“自动找正”。在长期使用后，有时因防退垫片损坏，使锁紧螺帽松脱，较后在开阀时使阀顶脱落。这时阀门将失去关闭作用。有时锁紧螺帽的损坏是材质不当，用冷脆性金属代用所造成的。还有一种常见的故障是阀顶关闭不严，即阀门漏气。常见的原因是阀顶、与阀座密封面被硬物(例如硅胶、金属屑、焊渣等硬物)压伤，形成凹痕。在这种情况下，为了关严阀门，常常用很大的力气，结果反而使压伤加重。有时阀门的阀杆中心线与阀座密封面(阀面)不垂直，或阀顶与阀面因长期使用而磨损，都会造成阀门泄漏。 第二类：发生在阀杆上的故障。比较常见的故障是阀杆与螺套上的丝扣磨损，使阀门无法关闭。一般阀杆的丝扣不易磨坏，而螺套(黄铜)上的阴螺纹容易损坏。原因多数是因为阀门开启时用力过大，或者开、关到头后仍使劲硬拧，使丝扣咬坏。有时丝扣完全“咬光”，阀门只能开，不能关，要关闭阀门只能用临时外加的螺栓将阀杆向内顶死，等待检修时再修理。要防止这类故障发生，较主要的是开、关阀门时不要用力过大，开、关不动不要硬开、硬关。 第三类：故障发生在各个连接处。属于这类故障的有阀门填料跑冷冻结，阀座与管道连接法兰泄漏，阀门螺套两端灌锡螺纹处泄漏等。阀杆填料一般都在阀杆紧贴冷箱壁处的填料槽内。当填料填装不匀、不紧，或阀杆不直、不圆时，低温液体或气体就会顺填料处的缝隙外漏。由于冷量外传，空气中的水分会冻结在填料上，将阀杆冻住。遇到这种情况只有采用蒸汽或热水加热填料才能开关阀门。但是，阀门开关完毕后，填料中积存的水又会结冰。由于阀门开关费力，常常造成阀杆扭断，手轮断裂等后果。因此，在检修阀门后，应将填料装匀、装紧，将压紧螺帽拧紧。在空分整体试漏时，也应检查一下阀杆填料处的泄漏，在冷开车之前将这个问题解决好。法兰泄漏的常见原因是密封面不光洁、不平整，管道补偿不足，螺栓未均匀上紧，螺栓材质不当等。阀杆外螺套的两端是采用灌锡螺纹连接的，长期使用后容易产生裂纹，发生泄漏。当试压试漏时，若发现这种泄漏，较好将阀杆抽出重新灌锡、拧紧，并较好采用银焊焊接。 低温阀门在空分设备的正常运转中是一个应该经常注意维护的设备，我们应该高标准、严要求，精心维护好、使用好。

切换阀(强制阀)是安装在切换式换热器(或蓄冷器)热端的气动开关阀。切换阀的开关是由通过电磁阀来的信号压缩空气控制的。根据在流程中起的作用不同，有空气、污氮切换阀，纯氮抑制阀、污氮三通阀等。从结构型式分，有立式和卧式两种。立式切换阀又可以分为气开式和气闭式两种。气开式是指信号压缩空气断气时，阀瓣依靠自重能自动打开；反之为气闭式。气开、气闭的选择由装置的安全性确定。氮气切换阀用气开式，空气切换阀用气闭式。 由于切换阀的动作是由电磁阀来控制的，除了注意选择气开、气闭式，以防止气源故障带来危害之外，还应注意电磁阀状态与切换阀状态的配合，以使电源发生故障时不致危及设备安全。现分别说明如下： 1)污氮切换阀。当四通电磁阀有电时，切换阀关闭。失电时，切换阀开。而且当电源失电时，气源失压时，也能借自重打开。从而保证了出现故障时，上塔气体能通过蓄冷器放空，不致造成超压。 2)空气切换阀。当四通电磁阀有电时，切换阀打开。失电时，切换阀关闭。当控制电源故障失电时，切换阀关闭；当控制气源故障失压时，切换阀借自重关闭，保证出现故障时原料空气不进入空分塔。 3)污氮(纯氮)三通切换阀。四通电磁阀有电，三通切换阀处于排送位置；四通电磁阀失电，三通切换阀处于放空位置。当电源故障失电时，三通切换阀处于放空位置；当气源故障失压时，三通切换阀能借自重处于放空位置。

全低压制氧机在启动之初，进装置的空气全部经膨胀机膨胀，而装置所设置的膨胀机(包括备用的)的总膨胀量要比空压机的排气量小得多。并且，开始时膨胀机的进气温度比设计值高得多，实际能进膨胀机的气量要小于设计膨胀量。因此，必然有一部分空气要先放空，以免空压机超压或产生喘振。 当开始积累液体时，空气送入下塔，再经节流阀节流至上塔，然后与膨胀气体汇合至换热器回收冷量。但是，开始空分塔能吃进的空气量很少，因为液空、液氮管路及调节阀是按流过液体量考虑的，而气体的比体积要比液体的大得多，因此通过气体的能力有限。 随着液体的积累，当主冷内出现液体时，则冷凝蒸发器开始投入工作，下塔的上升蒸气 一部分将在主冷中冷凝成液体。下塔由于一部分气体冷凝而压力降低，使更多的空气“吸 入”。因此，随着主冷液面的上涨，下塔冷凝液体量增多，进塔空气量也逐渐增加。这时应逐 渐关小空气放空阀，让空气全部进塔。 如果液氧面已达正常高度，而空气仍是吃不进，这是属于不正常工况。若主冷中有氖、氦气积聚；或液氮回下塔的阀门开度过小，使液氮液面过高等，会造成主冷的实际传热面不足，均会使冷凝量减少而空气不能完全进塔。这时应根据具体情况，采取吹除氖、氦气或开大液氮回下塔的阀门等具体措施。

氩弧焊在焊接过程中会产生有害气体和高频电，所以防护和安全措施有以下几项： 1)钨极手工氩弧焊目前均采用具有微量放射性的钍钨作为电极。当在密闭场所或采用大电流焊接时，则应加强通风和采用专用防护面罩。 2)因工作需要用砂轮磨钍钨极端头时，由于灰尘中有放射性粒子存在，必须具有良好的通风。并且工作人员应戴口罩。较好采用机械化密闭式磨削钍钨极的装置。 3)氩弧焊的紫外线强度要比手工电弧焊强5～19倍。为了防止强烈的紫外线辐射伤害眼睛和皮肤，在焊接时，一定要戴头罩，穿白色工作服，戴手套，并且不要卷起袖口。 4)为了减少焊接时高频电对人体的影响，焊枪的焊接电缆外面应有用软金属丝编织成的软管进行屏蔽。软管的一端接在焊枪上，另一端接地，在外面不包绝缘。此外，为了防止触电，应在工作台附近地面加绝缘橡皮，工作人员应穿绝缘胶鞋。 5)氩弧焊产生的有害气体，主要是臭氧及氮氧化物和金属烟尘，所以氩弧焊工作场所要有良好的自然通风和机械通风装置。 

空气中含有少量的水蒸汽、二氧化碳、乙炔和碳氢化合物及少许灰尘等杂质。如果让这些杂质进入空分设备，将是十分危险的，固体杂质会磨损器件，尤其威胁高速旋转设备的安全运行，带入换热器还会污染传热表面，降低换热效果；水蒸汽和CO2等在低温条件下会相继冻结析出，从而堵塞气体通道及塔板筛孔；乙炔和碳氢化台物在精馏塔中积聚过量，易引发爆炸。所以，为提高装置运行的安全性、可靠性和经济性，必须净化空气。