YORK冰机回流阀结构优化

YORK冰机回流阀结构优化

吴建民，鲁兵，王蓉，马春叶，贾存真

（兰州石化公司，甘肃兰州730060）

摘要：本文主要介绍了YORK冰机的工艺流程及回流阀的作用，就回流阀在机组实际运行过程中发现的问题及对生产的影响进行了阐述，并就如何进行结构优化设计和优化后的实际应用效果进行说明。

关键字：YORK冰机；回流阀；结构优化

1.背景介绍

YORK冰机回流阀为电动执行机构蝶阀，设备安装投用的前期运行情况良好，经过一段时间的运行，工艺发现从系统给出指令后各种参数没有发生变化，经现场实际运行观察，发现执行机构能够按照系统指令正常运行，但阀杆并未随之转动，即指令对工艺流程无法起到控制作用。由于冰机的不正常运行会导致装置产品的品质下降，会对公司效益造成损失，所以该阀的问题解决显得尤为关键。

2.冰机流程介绍

本套装置使用的YORK冰机流程如下图所示：

图1 YORK冰机工艺流程

如图所示，制冷剂在蒸发器中与工艺水进行换热，使得工艺水从10.5℃冷却为5℃后进入装置流程使用，与工艺水换热后的制冷剂随之达到沸点蒸发，在压缩机的作用下将制冷剂蒸汽压缩至冷凝器，利用循环水将制冷剂中的热撤去，通过回流阀进入蒸发器进行下一周期的使用。

该冰机一旦停机，将会对冷冻水系统造成极大的影响，使单元制冷量不足，混合物料在塔器中分馏效果不佳，从而导致产品纯度不高，品质严重收到影响。

3.出现的问题及原因分析

3.1.出现的问题

冰机制冷剂的回流使用电动蝶阀进行控制，其控制的目的是稳定住冷凝器中制冷剂的液位，在一般情况下为自动控制。但在实际工艺生产过程后期发现该液位控制并未起到效果，经检查确认原因为回流阀并未按照指令进行动作，分析原因有两种可能：一种是IO板故障，通道信号丢失；另一种可能是回流阀本身出现问题。

3.2.原因分析

通过对回流阀进行功能测试发现阀门的电动执行机构运行正常，但阀板并未随之转动，另外对阀杆及其联动部件进行分析，发现阀套上用于固定阀杆的销钉磨损失效，同时导致阀杆的平面部分在销钉的铣的效果之下变成了圆弧状，销钉无法将其固定。另外，阀杆与轴套的尺寸严重不匹配，轴套直径约为阀杆直径的2倍之多。

3.3.产生的后果

冰机回流阀出现问题后，将导致冷凝器液位无法自动控制，同时影响蒸发器的运行：如果阀门在小开度出现故障，则会减少冷凝器到蒸发器的制冷器流量，由于蒸发器与冷冻回水换热，由于冷冻回水的量不会变化，那么蒸发器内的制冷器将持续蒸发，但蒸发量会逐渐变小，不仅会使冷冻水上水温度达不到工艺要求，影响工艺生产，同时还会因蒸发压力低于联锁值而使得其触发联锁导致冰机停机。冷凝器部分也会出现液位升高的现象；若阀门在大开度出现故障，将会导致蒸发器液位逐渐升高，有使得压缩机带液的风险，可能会导致压缩机叶片的损坏，压缩机无法使用将导致装置处于长期停车的状态。

4.优化过程

由于轴套与阀杆结构不同且轴套内径较阀杆外径大太多，加之销钉直径较小，所以会导致轴套对阀杆的约束不够，阀门不能及时按电机动作执行。

测绘当前阀杆与轴套的实际尺寸，掌握原始数据之后，寻找方法加强轴套对阀杆的约束，进行结构优化。

由于阀门还在使用中，为在装置运行期间不影响工艺的情况下对其进行优化，故主要工作量为对轴套的内部构造进行优化，将原来的圆筒状结构优化为与当前阀杆适配的圆缺结构，公差配合在1mm以内，并在轴套上进行掏丝，替换原来的小直径销钉为大直径，以增强其强度及切应力载荷，待停车检修时再对阀杆部分进行强化。

优化后的轴套如下图所示：

图2 新轴套加工设计图

参考文献

[1]中国石油工程设计有限公司东北分公司.丙烯酸设计资料[M].吉林：中国石油工程设计有限公司东北分公司,2008.

[2]Thomas H. Cormen.算法导论[M].伦敦：麻省理工学院出版社,2009.

[3]Tony Gaddis.Starting out with visual C#[M].Hoboken：Pearson,2020.