在百万吨级催化裂化装置中，待生塞阀是催化裂化装置的重要特阀之一。某装置因操作人员未识别热态零位偏移，持续强制关闭已到位的塞阀，导致执行机构连接螺栓过载断裂，引发紧急停车。
16根螺栓断裂致装置停车的背后，暴露出双重隐患：操作人员误判热态零位持续强关阀门，叠加对设备热膨胀特性的认知盲区；仪表与工艺专业协同缺位，未能及时识别阀位漂移信号。
100万吨/年FCC（流化催化裂化）装置采用并列式重油催化裂化工艺，包括反应-再生单元、分馏单元、稳定单元和气分单元。主要原料有常压蜡油和减压蜡油，主要产品是催化汽油、催化柴油、催化干气和液化气等产品。
待生塞阀是催化裂化装置的重要特阀之一，安装在再生器（如图1所示）底部的待生立管上。塞阀有两个用途：
（1）在装置开、停工过程中切断催化剂的循环；
（2）正常生产时用来调节待生催化剂的循环量，以控制汽提段催化剂的料位和提升管出口温度。
该装置自2004年建成投产后至今经历了多次大修，流化催化裂化装置待生塞阀阀体为某知名机械厂的产品，执行机构由于投用10多年，大部分电子元件老化严重，故障率较高，维修成本增加，因此在2019年检修时更换为最新型的ICM电液执行机构。
图1再生器 图2 待生塞阀结构示意图
阀体为某知名机械厂产品，匹配北京林克富华的电液执行机构，全行程600mm。在开工过程中，如图2所示，节流锥上部待生立管中的催化剂由常温可升至最高700℃左右。待生立管受热胀冷缩影响，会推动节流锥内部的阀座向下挤压塞阀阀头，带动阀杆、执行机构活塞、膨胀指示器等组件向下运动。在升温过程中，塞阀阀头与阀座密封副接触后即处于全关位置。执行机构活塞受到的阀头反推力，需要通过补偿弹簧箱（气动执行机构）或膨胀吸收装置（电液执行机构）进行释放；阀位反馈会随之显示一定开度。在开工正常后进行催化剂循环量调节时，需将稳定状态下的膨胀指示器开度作为实际零位。
催化剂升温需要严格按照操作规程的曲线执行操作，操作工需要随时关注沉降器压力和膨胀指示器数值，保证塞阀阀头和阀座能够精确对中。如果压力明显降低，说明对中度不够好，调节精度会受影响，催化剂也可能泄漏。
01故障描述及处理过程
故障前工艺情况：
2019年6月装置检修完成后、开工过程中，催化剂温度升至660℃时开始装入冷催化剂。装填完成后，催化剂温度降至360℃，然后开始升温，为原料油喷油做准备。
故障现象详细描述：
当催化剂温度升至690℃时，在操作工关闭塞阀过程中，执行机构突然脱落。
影响范围：
执行机构脱落导致塞阀全开，催化剂料位急速下降，车间紧急停车处理。
仪表及系统故障处理过程：
由于开工时间比较紧张，经过仪表、工艺和设备专业现场共同研究，决定将执行机构下线并重新安装。现场拆解检查，发现固定执行机构的16根螺栓断裂，分析原因为受力过大导致。更换新的连接螺栓，将执行机构安装复位、调试后投用，系统重新开工运行。
故障性质：
这是一起工艺人员操作失误导致的设备损坏及开工过程意外中断。
02故障原因分析
故障前仪表可靠性评价：
待生塞阀和电液执行机构均为行业内普遍采用的知名品牌，技术成熟。待生塞阀自2004年投运后运行稳定；电液执行机构为2019年大检修新换，并经冷态调试合格。
失效分析：
（1）直接原因：操作工误操作导致执行机构连接螺栓受力过大。
（2）管理原因：操作工不熟悉待生塞阀及执行机构设备特性，与仪表专业之间配合不够紧密。
（3）分析过程：
由于开工时间比较紧，必须尽快处理该故障，经过仪表、工艺和设备专业现场共同研究决定，决定将执行机构下线并重新安装。现场拆解执行机构检查发现是固定塞阀执行机构的16个螺栓断裂，分析原因为执行机构受力过大导致固定螺栓被顶断。由于工艺人员不认为是操作原因，而且为了防止修好后再次出现类似故障因此需要进一步查明导致执行机构脱落的原因。
首先查找历史趋势曲线（如图3所示），通过对比发现：
上午9时54分35秒沉降器压力110.46kPa，说明待生塞阀已经完全关闭，此时阀位反馈显示32%，再生器温度400℃左右，待生塞阀全关位置与冷态调试时的全关位置相差32%，说明待生立管膨胀量为32%*600=192mm。催化剂装填完成后沉降器的温度降至360℃左右，此时待生塞阀全关，阀位反馈下降至26%，沉降器压力有波动，但是压力依然能够保持住，说明此时的待生塞阀一直处于全关位置。
图3 各工艺参数历史趋势对比图
10时42分35秒再生器开始升温，在12时左右温度达到最高，大约700℃左右，待生立管在热膨胀作用下，一直在推动塞阀阀头向下运动；执行机构在膨胀吸收装置（核心部件是可调溢流阀）作用下，将下油缸超高的油压逐步泄放掉，维持塞阀的关闭推力处于相对稳定状态。
在升温过程中，由于当班操作工不熟悉待生塞阀冷/热态零位的差别，误以为待生塞阀没有关到零位，因此一直给关闭的指令，阀位反馈最低显示22%。如图4所示，待生塞阀一直在接收关阀指令，但是一直没有关动，反而阀位回讯在逐渐增大（如图3所示的D曲线）。膨胀吸收装置作用被强制关闭指令弱化后，下油缸压力超高后无法顺利泄放，经阀杆向下传递到活塞的热膨胀应力与活塞向上的推力都在持续增大，最终导致塞阀执行机构固定螺栓断裂，执行机构脱落（如图3）。
图4 工艺操作人员操作记录
图5 塞阀膨胀吸收装置
待生塞阀膨胀吸收装置（图5）的核心部件是压力溢流阀，当油压超过压力溢流阀设定的压力时溢流阀打开泄压，防止油压超压损坏整个液压系统。
由此可以断定本次待生塞阀执行机构脱落为工艺操作原因，待生塞阀电液执行机构运行正常可以投用。
03防范措施及建议
经验总结：
本次故障积累的经验：
首先是仪表人员要多学习工艺流程知识，从全局角度更好理解本专业具体工作的意义。
其次在遇到故障时，要利用好系统本身的记录功能，如历史趋势、操作记录等工具；参考温度、压力等工艺参数进行相互验证和全面分析，避免因为方向性错误影响解决问题的准确性和效率。
防范措施：
(1) 出厂前对电液执行机构做好功能测试，特别是针对吸能装置的测试要符合技术要求，并且出具测试报告。
(2) 再生器升温后对待生塞阀进行一次热态调试，确定在常温下和工艺操作温度下的塞阀全关位的差距，确定膨胀量。
(3) 针对热态调试的结果对操作人员做好培训宣贯工作，必要时在开停工方案中增加塞阀的操作规程。
改进建议：
类似于塞阀这种调试温度和使用温度相差较大的仪表阀门等设备，要充分考虑阀体本身的热膨胀系数，做好膨胀后的调试工作。
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