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高溫高壓型磁翻板液位計(jì)在測(cè)量中遇到的問題及解決辦法
化工生產(chǎn)設(shè)備復(fù)雜種類繁多,塔器是其中應(yīng)用*廣泛一類加工裝置。塔器即是生產(chǎn)加工的場(chǎng)所又是物料進(jìn)出的儲(chǔ)存容器,因此塔器內(nèi)的物料液位需要進(jìn)行檢測(cè)。受生產(chǎn)工藝的不同,塔器差距很大高的多達(dá)幾十米小的卻在一米以內(nèi),塔器內(nèi)部通常通過塔盤和填料構(gòu)造多個(gè)不同的空間,用來進(jìn)行物料間的不同分割加工及儲(chǔ)存,因此一個(gè)塔器常常需要安裝多個(gè)液位檢測(cè)儀表,液位儀表運(yùn)行的好壞直接關(guān)系著生產(chǎn)的運(yùn)行甚至塔器的安全。高溫高壓型磁翻板液位計(jì)是一個(gè)純機(jī)械的液位檢測(cè)儀表,由于其測(cè)量部分直接安裝在設(shè)備的塔器內(nèi)部,始終處于被測(cè)介質(zhì)的腐蝕沖刷中,內(nèi)部器件環(huán)境惡劣,因此需確保高溫高壓型磁翻板液位計(jì)測(cè)量部分質(zhì)量可靠,在大修過程中要拆卸認(rèn)真檢查。日常的維修維護(hù)主要在塔器外部的液位計(jì)部分,良好的維護(hù)可以延長(zhǎng)高溫高壓型磁翻板液位計(jì)的使用壽命減少故障的發(fā)生。本文介紹了減壓塔由于減壓塔主體設(shè)計(jì)缺乏對(duì)液位測(cè)量環(huán)境及效果的考慮,或設(shè)計(jì)問題以致浮球安裝法蘭孔設(shè)計(jì)偏高,溢流槽距浮球安裝孔距離較短,浮球卡在集油箱平臺(tái)上,實(shí)際有效測(cè)量范圍太小,以及由于腐蝕問題導(dǎo)致的浮球脫落等問題。針對(duì)減壓塔浮球液位相關(guān)問題進(jìn)行有針對(duì)性的大轉(zhuǎn)角改造、材質(zhì)升級(jí)、卡臺(tái)的集油箱割槽補(bǔ)板改造,實(shí)現(xiàn)了減壓塔液位穩(wěn)定及精細(xì)化操作的目的。
1、問題現(xiàn)狀
某煉廠3.5Mt/a常減壓裝置進(jìn)行加工高酸原油適應(yīng)性改造,經(jīng)過2012年和2015年兩次大檢修,兩個(gè)運(yùn)行周期以來,減壓塔各側(cè)線集油箱液位測(cè)量一直存在問題,未能有效解決。主要問題包括:浮球安裝法蘭孔設(shè)計(jì)位置偏高,浮球卡在集油箱平臺(tái),實(shí)際有效測(cè)量范圍太小以及部分浮球可靠性不足問題。尤其是減四線過汽化油液位溢流槽只有140mm,而浮球直徑卻為240mm,浮球易卡在集油箱臺(tái)上,即使液位滿后溢流也不會(huì)在儀表中顯示。減壓塔中集油箱的液位控制對(duì)各側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量有很大影響。若側(cè)線餾出油減少時(shí),使減壓塔內(nèi)過汽化油部分*終回到塔底,使塔底渣油增多,塔底液位變化必將引起渣油流量變化,影響原油換熱溫度,進(jìn)而影響整個(gè)裝置。因此,維持減壓塔各側(cè)線集油箱液位穩(wěn)定及有效的精細(xì)化操作是保證減壓塔物料平衡和提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。
2、大轉(zhuǎn)角浮球設(shè)計(jì)原理及特點(diǎn)
高溫高壓型磁翻板液位計(jì)主要由浮球機(jī)構(gòu)、法蘭、中心軸、散熱組件、平衡錘機(jī)構(gòu)、萬向節(jié)機(jī)構(gòu)、變送機(jī)構(gòu)等組成。應(yīng)用于測(cè)量耐高溫、高黏稠介質(zhì)時(shí),當(dāng)液位變化,浮球隨浮力變化時(shí),其變化量經(jīng)杠桿、中心軸傳動(dòng)至電阻傳感器,經(jīng)電路模塊處理轉(zhuǎn)換成與液位變化成線性的4~20mA電流信號(hào)輸出。通常普通高溫高壓型磁翻板液位計(jì)受限于擺角度支點(diǎn)位置和安裝脖口直徑及長(zhǎng)度影響,*大運(yùn)行角度為35°,大轉(zhuǎn)角浮球在普通35°轉(zhuǎn)角的基礎(chǔ)上增加了1套連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),通過支點(diǎn)前移,可使浮球運(yùn)轉(zhuǎn)角度達(dá)80°,大幅增加了液位的測(cè)量范圍。
3、減壓塔部分浮球問題及原因分析
1)減壓塔部分浮球脫落或卡臺(tái)有以下幾種情況:
a)減二線液位。浮球與連桿連接處開焊,浮球脫落;浮球連桿套筒的緊固螺絲腐蝕嚴(yán)重;浮球©*低點(diǎn)卡在集油箱臺(tái)上,量程下限受影響。
b)減三線液位。浮球連桿套筒根部與橫軸連接處斷開;浮球*低點(diǎn)卡在集油箱臺(tái)上,量程下限受影響。
c)減四線液位。浮球卡在集油箱臺(tái),溢流槽高度低于浮球重心,造成液位無顯示。
d)減底線液位。浮球連桿與套筒連接處開裂、斷開;浮球連桿彎曲。
2)浮球脫落情況原因分析及解決措施:
a)側(cè)線浮球脫落的主要原因是部分連接件受高溫硫腐蝕和環(huán)烷酸腐蝕比較嚴(yán)重。高溫硫腐蝕通常發(fā)生在240℃以上,一般表現(xiàn)為均勻腐蝕減薄,在接觸面形成硫化物膜,主要影響因素有金屬壁溫、物料流速、物料硫含量。環(huán)烷酸屬于原油中所含的有機(jī)酸,分子式為R(CH2)nCOOH,實(shí)際生產(chǎn)中表明:原油環(huán)烷酸通常當(dāng)總酸值TAN 大于0.5mg?。耍希龋纾火s分油TAN 大于1.5mg?。耍希龋鐣r(shí)具有環(huán)烷酸腐蝕。環(huán)烷酸腐蝕通常發(fā)生在220~400℃,腐蝕產(chǎn)物溶于油,腐蝕的金屬表面粗糙而光潔,呈溝槽狀。環(huán)烷酸腐蝕具有局部特性,在高流速流動(dòng)區(qū)和原油蒸餾中的高濃度酸性氣冷凝部位發(fā)生腐蝕,表現(xiàn)為均勻腐蝕減薄。影響環(huán)烷酸腐蝕的因素主要有溫度、流速、環(huán)烷酸含量、環(huán)烷酸的組成等。該次檢修將減壓塔內(nèi)所有浮球除大法蘭外所有內(nèi)部接液部位材質(zhì)均由316升級(jí)為317不銹鋼。浮球連桿轉(zhuǎn)軸部位更換為一體式的結(jié)構(gòu),并對(duì)接液部分的各連接件、固定連接點(diǎn)、活動(dòng)節(jié)點(diǎn)等易出現(xiàn)問題的部位進(jìn)行焊接加固,確??煽啃?
b)減壓塔底液位波動(dòng)較大,浮球連桿在安裝脖頸口處或卡臺(tái)處上下撞擊,導(dǎo)致連桿彎曲,加之腐蝕,進(jìn)而斷裂脫落。該次檢修在連接點(diǎn)進(jìn)行焊接加固,并加強(qiáng)日常工藝操作管理,防止液位波動(dòng)太大,浮球卡脖或卡臺(tái)震蕩過于頻繁、劇烈。
c)以上兩點(diǎn)屬于補(bǔ)救措施,若設(shè)計(jì)之初各相關(guān)專業(yè)加強(qiáng)溝通交流,從塔體浮球安裝法蘭口開孔位置、塔內(nèi)件位置、浮球測(cè)量環(huán)境及測(cè)量要求、介質(zhì)特性、設(shè)備材質(zhì)等方面整體充分考慮,就會(huì)減少很多后續(xù)不必要的麻煩。
4、改造實(shí)施情況
2015年檢修期間對(duì)減壓塔集油箱液位測(cè)量環(huán)境進(jìn)行多次測(cè)量核算,根據(jù)測(cè)繪數(shù)據(jù)對(duì)減一線至減四線浮球分別進(jìn)行有針對(duì)性的大轉(zhuǎn)角改造,并根據(jù)測(cè)繪軌跡對(duì)相應(yīng)的各浮球卡臺(tái)的集油箱進(jìn)行切割補(bǔ)板,大幅增加了各側(cè)線集油箱浮球的有效測(cè)量范圍。下面以減四線液位測(cè)量為例進(jìn)行介紹,其他高溫高壓型磁翻板液位計(jì)問題及改造情況類似,在此不再一一說明。整個(gè)運(yùn)行周期,減壓塔過汽化油流程因顯示無量未投用,浮球本身未見明顯問題,但無法測(cè)量液位。浮球*低點(diǎn)卡在集油箱臺(tái)上,量程下限受影響,并且塔內(nèi)件溢流槽太矮只有140mm,未等到浮球浮起,液相成分就已經(jīng)溢流了,所以浮球無法浮起,儀表無法測(cè)量液位造成DCS顯示沒量。減壓塔主體設(shè)計(jì)忽略液位測(cè)量環(huán)境的考慮,浮球安裝孔比溢流槽偏高,且溢流槽距浮球安裝孔距離較短。改造前如圖1所示。
針對(duì)減四線液位測(cè)量進(jìn)行大轉(zhuǎn)角、切割集油箱改造,有效量程大于設(shè)計(jì)量程的80%,其改造測(cè)繪圖如圖2所示。改造后,安裝支架120 mm,插入深度為1?。保担担恚?,實(shí)際測(cè)量液位達(dá)450mm,儀表接液部位全部選用317材質(zhì)。轉(zhuǎn)軸—杠桿套筒、杠桿套筒—連桿、浮球—連桿的固定連接節(jié)點(diǎn)及加工焊接坡口增加焊接強(qiáng)度;對(duì)于活動(dòng)節(jié)點(diǎn),采用專用銷子固定。
5、改造效果通過上述改造,減一線有效測(cè)量范圍提高了70mm,減二線提高了170 mm,減三線提高了110mm,減四線提高了260mm。該次檢修在以上高溫高壓型磁翻板液位計(jì)量程的設(shè)置上改進(jìn)了以往將浮球活動(dòng)上、下限作為量程上、下限的做法,將浮球球心和溢流槽上沿平齊之處設(shè)置為量程上限,這樣液位顯示100%時(shí)即表示真正的滿液位溢流,更有實(shí)際意義。改造后,減壓塔各集油箱液位基本實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定測(cè)量和自動(dòng)控制,消除了溢流現(xiàn)象,相同加工量下減少了塔內(nèi)氣、液相負(fù)荷,有利于提高減壓拔出率。檢修改造后,減三線抽出溫度平均約為315℃,提高了約15℃,真空度基本不變。減壓蠟油餾程終餾點(diǎn)常壓溫度由2015年的平均551 ℃ 提高至2016年的平均578℃以上,大幅提高了27℃。2016年4~5月,減壓蠟油90%點(diǎn)常壓溫度平均為568.2℃,已高于2015年同期減壓蠟油的終餾點(diǎn)常壓溫度551℃,可估算同工況下減壓蠟油收率增加了11%。粗略按減壓蠟油、渣油差價(jià)400元/t計(jì)算,僅2個(gè)月蠟油效率就可增加人民幣近800萬元。
6、結(jié)束語該廠3.5Mt/a常減壓裝置減壓塔浮球脫落、安裝法蘭孔設(shè)計(jì)位置偏高、浮球卡臺(tái)、實(shí)際有效測(cè)量范圍太小等類似問題改造效果良好,改造后的經(jīng)濟(jì)效益立竿見影,對(duì)于維持減壓塔各液位穩(wěn)定及精細(xì)化操作,保證減壓塔和整個(gè)裝置的物料平衡有重要意義。從裝置長(zhǎng)周期安全運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益來看,該改造技術(shù)成本低、簡(jiǎn)單有效,值得推廣。