如何处理使用PSA制氮机时的故障

PSA制氮机利用碳分子筛对氧气和氮气的吸附选择性差异，在加压时吸附氧气、减压时解吸氧气的原理，实现氮气的分离与制取。由于其具有自动化程度高、操作简便、制氮成本低等优点，被广泛应用于化工、电子、食品、医药等行业。但在实际使用中，设备故障的出现可能导致氮气供应中断或质量下降，给企业带来经济损失。因此，掌握PSA制氮机常见故障的处理方法至关重要。

一、氮气纯度不达标

故障表现：制取的氮气纯度低于设定值，无法满足生产工艺要求。

故障原因及处理方法

1、碳分子筛失效

原因：长期使用后，碳分子筛会受到杂质污染、粉化或老化，导致其对氧气的吸附能力下降。

处理方法：定期对碳分子筛进行检测，如发现吸附性能明显降低，需及时更换新的碳分子筛。更换时要注意选择质量可靠、与设备型号匹配的分子筛，并按照正确的操作流程进行填充。

2、空气进气质量差

原因：进入PSA制氮机的压缩空气中含油、含水量过高，或者含有大量的灰尘、杂质等，会污染碳分子筛，影响其吸附效果。

处理方法：检查空气压缩机的后处理设备，如冷冻式干燥机、吸附式干燥机、精密过滤器等是否正常工作。定期更换滤芯，确保压缩空气的干燥度和洁净度符合要求。同时，在空气压缩机进气口安装空气滤清器，防止灰尘等杂质进入。

3、均压时间或均压压力设置不当

原因：均压过程是保证两个吸附塔压力平衡的重要环节，如果均压时间过短或均压压力不合适，会导致吸附塔内的气体混合不均匀，影响氮气的纯度。

处理方法：根据设备的说明书和实际运行情况，调整均压时间和均压压力。可以通过实验和数据分析，找到最佳的均压参数组合，以提高氮气的纯度。

4、阀门泄漏

原因：程控阀门、均压阀门等密封不严，导致气体泄漏，使吸附塔内的压力和气体成分发生变化，从而影响氮气的纯度。

处理方法：定期对阀门进行检修和维护，检查阀门的密封件是否损坏，如有损坏及时更换。同时，对阀门的动作灵活性进行检查和调整，确保阀门能够准确、快速地开关。

二、产气量不足

故障表现：PSA制氮机的实际产气量低于额定产气量，无法满足生产用气需求。

故障原因及处理方法

1、空气压缩机供气不足

原因：空气压缩机的排气量小于PSA制氮机的进气需求，可能是由于空气压缩机故障、滤芯堵塞、皮带打滑等原因导致。

处理方法：检查空气压缩机的运行状态，如电机是否正常运转、压力表指示是否正常等。清洗或更换空气压缩机的滤芯，检查皮带的张紧度，如有必要进行调整或更换。

2、管道堵塞

原因：压缩空气管道或氮气输出管道内积聚了杂质、水分等，导致管道流通面积减小，气体流动阻力增大，从而影响产气量。

处理方法：对管道进行全面检查，找出堵塞部位。可以使用压缩空气吹扫管道，将堵塞物清除。对于严重堵塞的管道，可能需要拆卸清洗或更换。

3、吸附塔压力异常

原因：吸附塔在吸附和再生过程中，压力无法达到设定值，可能是由于阀门故障、管道泄漏等原因导致。

处理方法：检查程控阀门、均压阀门等是否正常工作，确保阀门能够按照设定的程序准确开关。对管道进行气密性检查，发现泄漏点及时修复。同时，检查吸附塔的排气消声器是否堵塞，如有堵塞及时清理。

4、碳分子筛装填量不足或填充不均匀

原因：在设备安装或维护过程中，碳分子筛的装填量未达到设计要求，或者填充不均匀，导致吸附塔的有效吸附面积减小，影响产气量。

处理方法：重新计算碳分子筛的装填量，确保符合设备要求。在填充碳分子筛时，要采用正确的方法，如使用专用的填充工具，保证分子筛填充均匀、密实。

三、压力异常

故障表现：PSA制氮机的进气压力、吸附塔压力、氮气输出压力等出现异常波动，超出正常范围。

故障原因及处理方法

1、进气压力过高或过低

原因：进气压力过高可能是由于空气压缩机的排气压力调节不当或管道阻力过小导致；进气压力过低则可能是空气压缩机故障、管道泄漏或进气滤清器堵塞等原因引起。

处理方法：调整空气压缩机的排气压力调节阀，将进气压力控制在设备要求的范围内。检查管道是否有泄漏，如有泄漏及时修复。清洗或更换进气滤清器，确保空气进气顺畅。

2、吸附塔压力不稳定

原因：程控阀门动作不准确、阀门密封不良或管道存在泄漏点，会导致吸附塔在吸附和再生过程中压力波动。

处理方法：对程控阀门进行检修和调试，确保阀门的开关时间和动作准确性符合要求。检查阀门的密封情况，更换损坏的密封件。对管道进行全面的气密性检查，修复泄漏点。

3、氮气输出压力不足

原因：氮气缓冲罐压力过低、后处理设备阻力过大或氮气输出管道堵塞等，都会导致氮气输出压力不足。

处理方法：检查氮气缓冲罐的压力调节装置是否正常工作，适当调整缓冲罐的压力。检查后处理设备，如过滤器、干燥机等，清理或更换堵塞的滤芯，降低设备阻力。对氮气输出管道进行检查和清理，确保管道畅通。

四、设备运行噪音过大

故障表现：PSA制氮机在运行过程中发出异常的噪音，超过正常的工作噪音水平。

故障原因及处理方法

1、空气压缩机噪音过大

原因：空气压缩机的电机故障、轴承磨损、气阀损坏等都可能导致噪音增大。

处理方法：检查空气压缩机的电机运行情况，如有异常声音或振动，及时进行维修或更换。检查轴承的磨损情况，必要时更换新轴承。对气阀进行检查和调试，确保气阀正常工作，减少气体冲击产生的噪音。

2、阀门动作噪音

原因：程控阀门、均压阀门等在开关过程中，如果动作不顺畅、密封件损坏或气缸漏气，会产生较大的噪音。

处理方法：对阀门进行维护和保养，添加适量的润滑脂，保证阀门动作灵活。检查阀门的密封件，如有损坏及时更换。检查气缸的密封情况，修复漏气点。

3、管道振动噪音

原因：气体在管道内流动时，如果管道固定不牢、存在共振现象或管道内压力波动较大，会导致管道振动并产生噪音。

处理方法：对管道进行加固处理，增加管道支架的数量和稳定性，避免管道振动。调整管道的走向和支撑方式，消除共振现象。检查设备的压力调节系统，确保压力稳定，减少压力波动对管道的影响。

五、结论

PSA制氮机在使用过程中出现的故障多种多样，但通过对其工作原理的深入理解和系统的故障排查方法，操作人员能够快速准确地定位故障原因，并采取有效的处理措施。定期的设备维护和保养是预防故障发生的关键，包括对空气压缩机、后处理设备、阀门、管道等的检查和维护，以及对碳分子筛的定期检测和更换。同时，操作人员应严格按照设备的操作规程进行操作，避免因操作不当引发故障。只有这样，才能确保PSA制氮机的稳定运行，为企业提供高质量、稳定的氮气供应。