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摘要：介绍了石家庄炼化分公司延迟焦化装置焦炭塔塔顶使用的两种新型顶盖机的技术参数、结构特点及使用情况、故障及处理方法，对于两种型式顶盖机的优点和不足进行了比较分析。
关键词：焦炭塔;自动顶盖机; 平板式顶盖机 ;应用
延迟焦化装置是使渣油通过深度热裂化转化为气体、馏分油及焦炭的加工过程。该工艺具有对原料适应性强和转化率高的特点， 一直是我国减压渣油轻质化的主要途径， 是炼油厂提高轻油收率的一个重要手段。水力除焦系统是延迟焦化装置的重要组成部分， 对装置“ 安、稳、长、满、优” 生产具有重要作用。焦炭塔是焦化装置的核心设备，是重质油进行焦化反应生成焦炭的场所，其生产是周期性的，在每个周期内都需要拆卸、安装焦炭塔的顶/底盖。近年来，随着自动化程度的提高，国内外焦炭塔都逐步采用自动顶/底盖机技术，基本实现顶、底盖自动安装和拆卸，大大降低了劳动强度，缩短了焦炭塔生产周期。
我公司延迟焦化装置处理量为80万t/a，两炉四塔，原来除焦前需人工拆卸焦炭塔顶除焦口封盖，人力操作，耗时长，频繁拆卸对塔顶密封面有一定破坏性，而且拆开后冷焦废气对环境有污染，对拆卸顶盖的工人健康也有不小的影响。
为此我公司2010年采购洛阳某石化设备厂生产的自动顶盖机，2013年检修时安装在3、4号焦炭塔顶，2014年安装投用了平板式顶盖机安装在1、2号焦炭塔顶。
1.自动顶盖机
自动顶盖机其型号和主要参数为：
自动顶盖机结构：
DGJ-Ⅱ型自动顶盖机主要由本体部分、液压泵站、电气控制系统组成。
本体部分
本体部分主要由连接法兰、密封头盖、锁环及锁环油缸、液压螺栓、提升油缸
液压泵站
液压泵站是系统的动力源。它由泵组、油箱、滤油器、蓄能器、控制元件等组成，采用泵组（高压泵、低压泵）立式上置方式，布置在塔顶操作间内。
电气控制系统
控制系统由控制元件、行程开关、PLC元件等组成。PLC元件、控制元件集中布设在控制柜内，
工作原理：
开关盖时，由液压转角器通过起重臂带动密封头盖，转到塔口上方的位置（如未能达到同轴心线的位置，可调整转动臂下端的螺栓进行调节），提升油缸通过浮动连接座带动密封头盖下降，至和连接法兰接触位置，高压泵启动，液压油注入液压螺栓，活塞受力（碟簧同时受力变形）头部伸出到连接法兰的螺栓孔内，然后锁环油缸带动锁环转一个角度锁紧螺栓头部，（当压力撤去后，活塞不能再回退），此时关闭液压站，由碟簧提供密封力，使连接法兰与密封头盖密封，整个开关盖动作完成。
其中液压螺栓固定在头盖法兰的端面上，螺栓头伸到连接法兰的通孔内，缸筒内的活塞杆上装有一排碟簧，在油泵提供的动力下液压油推动活塞杆压迫碟簧伸缩，如图2所示
自动顶盖机动作过程如下：
开盖：液压螺栓伸长→锁环解锁→液压螺栓缩回→头盖提升→头盖转开→开盖结束。
关盖过程
头盖转回→头盖下降→液压螺栓伸长→锁环锁紧→液压螺栓缩回→关盖结束。
开关盖操作说明
开关盖时，由液压转角器通过转动臂带动密封头盖，转到塔口上方的位置（如未能达到同轴心线的位置，可调整转动臂下端的螺栓进行调节），提升油缸通过浮动连接座带动密封头盖下降，至和连接法兰接触位置，高压泵启动，液压油注入液压螺栓，活塞受力（碟簧同时受力变形）头部伸出到连接法兰的螺栓孔内，然后锁环油缸带动锁环转一个角度锁紧螺栓头部，（当压力撤去后，活塞不能再回退），此时关闭液压站，由碟簧提供密封力，使连接法兰与密封头盖密封，整个开关盖动作完成。
自动顶盖机：蒸汽辅助密封
设备的连接法兰上设计有蒸汽法兰，起辅助密封的作用，确保设备安全运其位置见下图：
设备关盖后，注入吹扫蒸汽，始终保持蒸汽压力至少高于塔内压力0.1MPa。
设备开盖前，必须关闭吹扫蒸汽。
机械锁
由安全销和声光报警装置两部分组成，在设备的开/关盖操作过程中，声光报警器发出声光警示，提醒操作人员必须完成开/关盖的所有操作步骤。
安全销由挡板、销轴、挡块、挂链四个零件组成，见图4：
应急螺栓
由双头螺柱和螺母组成，材质为铬钼钢，使用方法如下：
（1）用顶盖机专用扳手将丝堵拆卸，并从法兰上取出。
（2）将双头螺柱放入头盖法兰孔内，拧入连接法兰约30mm。
（3）将螺母拧到双头螺柱上，并与头盖法兰贴平。
（4）按“螺栓拧紧顺序规范”拧紧螺母，用力均匀细致，力矩不小于1500N.m。
（5）开盖时取下应急螺栓。
（6）故障排除后，丝堵回装。
在自动顶盖机投入使用后，常出现的故障以及排除故障的方法参见下表：
2.平板顶盖机
平板式顶盖机是结合焦炭塔顶盖结构特点，开发研制的一种新型密闭式、平板结构的专用设备。在保证安全的条件下，该设备可减少操作人员数量和节省装卸焦炭塔法兰盖的时间，缩短工作循环时间、减轻操作工劳动强度、改善工作环境、保证安全、提高装置自动化水平十分重要。它采用电动执行器驱动阀板水平移动开盖，具有结构简单、易于实现远程自动控制等优点。主要由设备主体和电动驱动机构组成，主体设备包括阀体本体、上阀座、阀板、下阀座、阀杆、壳体等;电动执行机构包括IQ执行器、阀门齿轮箱、梯形丝杠等组成。
工作原理
平板式頂盖机采用阀门密封技术。密封面是阀座与阀板的接触面，密封力由内置高温弹簧通过下阀座施加预定载荷给阀板。
平板式顶盖机采用金属硬密封，顶盖机的密封面为下阀座与阀板的接触面，在阀座密封面预留保压气封环槽，密封力由高温螺旋弹簧通过下阀座施加预定载荷给阀板，在阀腔内通入蒸汽进行辅助密封，确保密封可靠不泄漏。金属密封面都进行氮化等表面硬化处理，以提高密封性能和使用寿命。顶盖机的开、关动作通过执行机构中的阀杆驱动阀板完成。 设备正常使用操作简单，通过操作电动执行器来完成。
电动执行器有三种模式：手动模式、就地模式、远程模式。
手动模式：通过电动执行器上手轮来操作设备的状态，这种模式是在电动执行机构失电或故障的情况下使用。
就地模式：通过电动执行器上面的黑色旋钮来操作设备。
远程模式：通过DCS来操作设备。
本设备的联锁信号来自顺控系统。在b、c两种模式下操作时要求只有顺控系统的允许动作信号到来后才可以动作。
平板式顶盖机的正常运行需注意以下事项：
1）保证正常的蒸汽供给：蒸汽保护是平板式顶盖机实现密封必不可少的介质，生产状态下密封蒸汽一旦停止供应或蒸汽保护管线堵塞，设备将会存在安全隐患，因此在保证蒸汽供给的前提下，蒸汽管线上必须设置报警装置，当检测到密封蒸汽压力异常时报警，提醒工作人员采取安全措施并排除蒸汽管线故障。
2）观测蒸汽消耗量：蒸汽消耗指标是评定平板式顶底盖机正常工作的重要指标。如果蒸汽耗量超过额定值的50%，則需要检查和排除设备耗量高的因素。
3）平板式顶盖机正常运行期间，阀位状态由行程侧指示器指示并通过行程开关回讯给控制系统。现场调整执行器位置会造成阀板开、关不到位，产生安全隐患。观察阀板是否开、关到位可直观地反映在指示器的指针位置上，在全开和全关位置设置有标牌，当指针和标牌上的标志色区域重合时即为阀板处于全开位或全关位。
4）阀杆填料函部分如有介质泄漏，需检查填料函、紧固填料函的压盖螺栓;若失效及时更换盘根和石墨环等填料。
5）阀板表面润滑：阀体全关位时，在阀板表面涂覆机油，使表面覆盖适当的油膜，频次为每月两次，减缓阀板上表面的酸性腐蚀，延缓阀板寿命，频次为每月两次。
6）检查顶盖机各联接处螺栓是否松动，并及时锁紧。
7）检查阀体连接处垫片填料。若损坏失效，应及时修理或更换。
8）平板式顶盖机使用期间，前半年应每班检查连接处是否有泄漏，如有泄漏应及时进行紧固。正常情况下每月对连接螺栓进行一次检查紧固;后期根据现场情况每三个月对连接螺栓进行一次检查紧固;根据螺栓拧紧力矩紧固螺栓。
平板式顶盖机的齿轮箱为传动机构，电动头通过齿轮箱带动顶盖机阀板开关，所以齿轮箱的质量决定了顶盖机的故障率，我装置期间因齿轮箱的问题出现了顶盖机开关力矩过大甚至开关不动的情况，后经过厂家对齿轮箱的几次改造才解决了齿轮箱内轴承频繁损坏的情况。
两种顶盖机的使用优点和缺点：
自动顶盖机重量轻，拆装方便，采用液压推力，液压元件比较多，需配置液压油站，相关配件及密封点较多，易泄露液压油;相比平板式顶盖机蒸汽耗量低，不通保护蒸汽就没有消耗量，安全装置齐全有安全销，声光报警等。出现故障时有应急螺栓作为紧急备用。
平板式顶盖机为新型产品，按照弹性加载金属阀座设计，结构简单、密封点少，密封面进行表面硬化处理，使用寿命长，电动执行器具备手动、就地、远程操作，全密闭操作、减轻操作工劳动强度、改善工作环境。缺点：需要持续通入保护蒸汽，且有一定的消耗量，生产状态下密封蒸汽一旦停止供应或蒸汽保护管线堵塞，设备将会存在安全隐患;电动头连接传动齿轮箱易出现故障，采用应急手动开关时费时费力。
两种顶盖机目前均在我装置使用，投用后减轻了职工劳动强度，避免了操作人员与有毒有害介质的接触，确保了操作人员人身健康。
参考文献
[1] 吴波华，陈齐全，李小真.六缸全自动顶盖机在焦炭塔上的工业应用[J].江西石油化工，2007，19（增刊）：32-36
[2] 孙志梅，葛玉龙，孙雨，等.DGJ-II 型自动顶盖机在齐鲁石化焦化装置中的首次应用[J].化工机械， 2011，38（2）：222-224
[3] 麦伟.自动顶盖机在焦炭塔的应用与维护[J].化学工程与装备，2011（6）：77-79
关键词：焦炭塔;自动顶盖机; 平板式顶盖机 ;应用
延迟焦化装置是使渣油通过深度热裂化转化为气体、馏分油及焦炭的加工过程。该工艺具有对原料适应性强和转化率高的特点， 一直是我国减压渣油轻质化的主要途径， 是炼油厂提高轻油收率的一个重要手段。水力除焦系统是延迟焦化装置的重要组成部分， 对装置“ 安、稳、长、满、优” 生产具有重要作用。焦炭塔是焦化装置的核心设备，是重质油进行焦化反应生成焦炭的场所，其生产是周期性的，在每个周期内都需要拆卸、安装焦炭塔的顶/底盖。近年来，随着自动化程度的提高，国内外焦炭塔都逐步采用自动顶/底盖机技术，基本实现顶、底盖自动安装和拆卸，大大降低了劳动强度，缩短了焦炭塔生产周期。
我公司延迟焦化装置处理量为80万t/a，两炉四塔，原来除焦前需人工拆卸焦炭塔顶除焦口封盖，人力操作，耗时长，频繁拆卸对塔顶密封面有一定破坏性，而且拆开后冷焦废气对环境有污染，对拆卸顶盖的工人健康也有不小的影响。
为此我公司2010年采购洛阳某石化设备厂生产的自动顶盖机，2013年检修时安装在3、4号焦炭塔顶，2014年安装投用了平板式顶盖机安装在1、2号焦炭塔顶。
1.自动顶盖机
自动顶盖机其型号和主要参数为：
自动顶盖机结构：
DGJ-Ⅱ型自动顶盖机主要由本体部分、液压泵站、电气控制系统组成。
本体部分
本体部分主要由连接法兰、密封头盖、锁环及锁环油缸、液压螺栓、提升油缸
液压泵站
液压泵站是系统的动力源。它由泵组、油箱、滤油器、蓄能器、控制元件等组成，采用泵组（高压泵、低压泵）立式上置方式，布置在塔顶操作间内。
电气控制系统
控制系统由控制元件、行程开关、PLC元件等组成。PLC元件、控制元件集中布设在控制柜内，
工作原理：
开关盖时，由液压转角器通过起重臂带动密封头盖，转到塔口上方的位置（如未能达到同轴心线的位置，可调整转动臂下端的螺栓进行调节），提升油缸通过浮动连接座带动密封头盖下降，至和连接法兰接触位置，高压泵启动，液压油注入液压螺栓，活塞受力（碟簧同时受力变形）头部伸出到连接法兰的螺栓孔内，然后锁环油缸带动锁环转一个角度锁紧螺栓头部，（当压力撤去后，活塞不能再回退），此时关闭液压站，由碟簧提供密封力，使连接法兰与密封头盖密封，整个开关盖动作完成。
其中液压螺栓固定在头盖法兰的端面上，螺栓头伸到连接法兰的通孔内，缸筒内的活塞杆上装有一排碟簧，在油泵提供的动力下液压油推动活塞杆压迫碟簧伸缩，如图2所示
自动顶盖机动作过程如下：
开盖：液压螺栓伸长→锁环解锁→液压螺栓缩回→头盖提升→头盖转开→开盖结束。
关盖过程
头盖转回→头盖下降→液压螺栓伸长→锁环锁紧→液压螺栓缩回→关盖结束。
开关盖操作说明
开关盖时，由液压转角器通过转动臂带动密封头盖，转到塔口上方的位置（如未能达到同轴心线的位置，可调整转动臂下端的螺栓进行调节），提升油缸通过浮动连接座带动密封头盖下降，至和连接法兰接触位置，高压泵启动，液压油注入液压螺栓，活塞受力（碟簧同时受力变形）头部伸出到连接法兰的螺栓孔内，然后锁环油缸带动锁环转一个角度锁紧螺栓头部，（当压力撤去后，活塞不能再回退），此时关闭液压站，由碟簧提供密封力，使连接法兰与密封头盖密封，整个开关盖动作完成。
自动顶盖机：蒸汽辅助密封
设备的连接法兰上设计有蒸汽法兰，起辅助密封的作用，确保设备安全运其位置见下图：
设备关盖后，注入吹扫蒸汽，始终保持蒸汽压力至少高于塔内压力0.1MPa。
设备开盖前，必须关闭吹扫蒸汽。
机械锁
由安全销和声光报警装置两部分组成，在设备的开/关盖操作过程中，声光报警器发出声光警示，提醒操作人员必须完成开/关盖的所有操作步骤。
安全销由挡板、销轴、挡块、挂链四个零件组成，见图4：
应急螺栓
由双头螺柱和螺母组成，材质为铬钼钢，使用方法如下：
（1）用顶盖机专用扳手将丝堵拆卸，并从法兰上取出。
（2）将双头螺柱放入头盖法兰孔内，拧入连接法兰约30mm。
（3）将螺母拧到双头螺柱上，并与头盖法兰贴平。
（4）按“螺栓拧紧顺序规范”拧紧螺母，用力均匀细致，力矩不小于1500N.m。
（5）开盖时取下应急螺栓。
（6）故障排除后，丝堵回装。
在自动顶盖机投入使用后，常出现的故障以及排除故障的方法参见下表：
2.平板顶盖机
平板式顶盖机是结合焦炭塔顶盖结构特点，开发研制的一种新型密闭式、平板结构的专用设备。在保证安全的条件下，该设备可减少操作人员数量和节省装卸焦炭塔法兰盖的时间，缩短工作循环时间、减轻操作工劳动强度、改善工作环境、保证安全、提高装置自动化水平十分重要。它采用电动执行器驱动阀板水平移动开盖，具有结构简单、易于实现远程自动控制等优点。主要由设备主体和电动驱动机构组成，主体设备包括阀体本体、上阀座、阀板、下阀座、阀杆、壳体等;电动执行机构包括IQ执行器、阀门齿轮箱、梯形丝杠等组成。
工作原理
平板式頂盖机采用阀门密封技术。密封面是阀座与阀板的接触面，密封力由内置高温弹簧通过下阀座施加预定载荷给阀板。
平板式顶盖机采用金属硬密封，顶盖机的密封面为下阀座与阀板的接触面，在阀座密封面预留保压气封环槽，密封力由高温螺旋弹簧通过下阀座施加预定载荷给阀板，在阀腔内通入蒸汽进行辅助密封，确保密封可靠不泄漏。金属密封面都进行氮化等表面硬化处理，以提高密封性能和使用寿命。顶盖机的开、关动作通过执行机构中的阀杆驱动阀板完成。 设备正常使用操作简单，通过操作电动执行器来完成。
电动执行器有三种模式：手动模式、就地模式、远程模式。
手动模式：通过电动执行器上手轮来操作设备的状态，这种模式是在电动执行机构失电或故障的情况下使用。
就地模式：通过电动执行器上面的黑色旋钮来操作设备。
远程模式：通过DCS来操作设备。
本设备的联锁信号来自顺控系统。在b、c两种模式下操作时要求只有顺控系统的允许动作信号到来后才可以动作。
平板式顶盖机的正常运行需注意以下事项：
1）保证正常的蒸汽供给：蒸汽保护是平板式顶盖机实现密封必不可少的介质，生产状态下密封蒸汽一旦停止供应或蒸汽保护管线堵塞，设备将会存在安全隐患，因此在保证蒸汽供给的前提下，蒸汽管线上必须设置报警装置，当检测到密封蒸汽压力异常时报警，提醒工作人员采取安全措施并排除蒸汽管线故障。
2）观测蒸汽消耗量：蒸汽消耗指标是评定平板式顶底盖机正常工作的重要指标。如果蒸汽耗量超过额定值的50%，則需要检查和排除设备耗量高的因素。
3）平板式顶盖机正常运行期间，阀位状态由行程侧指示器指示并通过行程开关回讯给控制系统。现场调整执行器位置会造成阀板开、关不到位，产生安全隐患。观察阀板是否开、关到位可直观地反映在指示器的指针位置上，在全开和全关位置设置有标牌，当指针和标牌上的标志色区域重合时即为阀板处于全开位或全关位。
4）阀杆填料函部分如有介质泄漏，需检查填料函、紧固填料函的压盖螺栓;若失效及时更换盘根和石墨环等填料。
5）阀板表面润滑：阀体全关位时，在阀板表面涂覆机油，使表面覆盖适当的油膜，频次为每月两次，减缓阀板上表面的酸性腐蚀，延缓阀板寿命，频次为每月两次。
6）检查顶盖机各联接处螺栓是否松动，并及时锁紧。
7）检查阀体连接处垫片填料。若损坏失效，应及时修理或更换。
8）平板式顶盖机使用期间，前半年应每班检查连接处是否有泄漏，如有泄漏应及时进行紧固。正常情况下每月对连接螺栓进行一次检查紧固;后期根据现场情况每三个月对连接螺栓进行一次检查紧固;根据螺栓拧紧力矩紧固螺栓。
平板式顶盖机的齿轮箱为传动机构，电动头通过齿轮箱带动顶盖机阀板开关，所以齿轮箱的质量决定了顶盖机的故障率，我装置期间因齿轮箱的问题出现了顶盖机开关力矩过大甚至开关不动的情况，后经过厂家对齿轮箱的几次改造才解决了齿轮箱内轴承频繁损坏的情况。
两种顶盖机的使用优点和缺点：
自动顶盖机重量轻，拆装方便，采用液压推力，液压元件比较多，需配置液压油站，相关配件及密封点较多，易泄露液压油;相比平板式顶盖机蒸汽耗量低，不通保护蒸汽就没有消耗量，安全装置齐全有安全销，声光报警等。出现故障时有应急螺栓作为紧急备用。
平板式顶盖机为新型产品，按照弹性加载金属阀座设计，结构简单、密封点少，密封面进行表面硬化处理，使用寿命长，电动执行器具备手动、就地、远程操作，全密闭操作、减轻操作工劳动强度、改善工作环境。缺点：需要持续通入保护蒸汽，且有一定的消耗量，生产状态下密封蒸汽一旦停止供应或蒸汽保护管线堵塞，设备将会存在安全隐患;电动头连接传动齿轮箱易出现故障，采用应急手动开关时费时费力。
两种顶盖机目前均在我装置使用，投用后减轻了职工劳动强度，避免了操作人员与有毒有害介质的接触，确保了操作人员人身健康。
参考文献
[1] 吴波华，陈齐全，李小真.六缸全自动顶盖机在焦炭塔上的工业应用[J].江西石油化工，2007，19（增刊）：32-36
[2] 孙志梅，葛玉龙，孙雨，等.DGJ-II 型自动顶盖机在齐鲁石化焦化装置中的首次应用[J].化工机械， 2011，38（2）：222-224
[3] 麦伟.自动顶盖机在焦炭塔的应用与维护[J].化学工程与装备，2011（6）：77-79