針對某石化企業(yè)煉油裝置減壓塔液位測量失靈問題進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際維護(hù)經(jīng)驗(yàn)對比了傳統(tǒng)液位測量方法的優(yōu)缺點(diǎn)；通過技術(shù)改進(jìn)，采用了木森儀表3051系列遠(yuǎn)傳雙法蘭液位變送器測量方式，與浮球液位計(jì)同時使用，實(shí)現(xiàn)了減壓塔液位雙回路測量，可靠的液位測量為減壓塔長周期平穩(wěn)生產(chǎn)操作提供了安全保障。同時，介紹了差壓變送器技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用中，與傳統(tǒng)液位計(jì)相比所表現(xiàn)出的性。
差壓變送器在減壓蒸餾裝置中，傳統(tǒng)液位測量方式往往面臨著抗干擾性差，測量誤差大等問題。這些問題甚至?xí)?dǎo)致測量結(jié)果嚴(yán)重失真從而給減壓塔的生產(chǎn)造成一系列安全隱患。為了保證減壓蒸餾的安全高效性，結(jié)合現(xiàn)場工況對傳統(tǒng)的液位測量技術(shù)進(jìn)行改造是十分有必要的。
1常減壓蒸餾工藝
常減壓蒸餾，包括常壓蒸餾和減壓蒸餾，即原油經(jīng)過三段式汽化：初餾一一常壓蒸餾一一減壓蒸餾，得到不同沸點(diǎn)餾分油的過程。常減壓蒸餾工藝流程如圖1。
常壓塔塔底重油經(jīng)減壓加熱爐加熱后送至減壓塔。隨后，在減壓塔內(nèi)負(fù)壓下，加熱重油使其得以汽化分解以得到沸點(diǎn)約550。C以前的餾分油。減壓蒸餾塔是減壓蒸餾工藝的核心設(shè)備。
2減壓蒸餾塔的液位測量
減壓塔是對常壓塔底的高沸點(diǎn)重油進(jìn)行減壓高溫蒸餾的設(shè)備，塔的側(cè)線抽出柴油，塔底渣油亦是瀝青和燃料油或者進(jìn)行二次加工的原料。側(cè)線抽出層集油箱和塔底部位的介質(zhì)液位是由安裝在不同塔板之間的液位計(jì)測量得到的，液位的高度直接決定著產(chǎn)出量，所以液位測量是否靈準(zhǔn)穩(wěn)，對減壓塔的生產(chǎn)操作、產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)出率有很大的影響。
2．1減壓塔液位測量分布
洛陽石化煉油常減壓裝置生產(chǎn)能力為800萬噸／年，屬于燃料型減壓蒸餾工藝，液位測量點(diǎn)分布在不同側(cè)線抽出層如圖2所示。
檢修改造前，洛陽石化煉油裝置減壓塔從減一線到減四線，每側(cè)線設(shè)一個液位計(jì)，塔底設(shè)兩個液位計(jì)，具體使用情況見表1。
2．2減壓塔液位常用測量方式、特點(diǎn)及故障現(xiàn)象
減壓塔裝置內(nèi)原料高溫、高粘，組分重，目前常用的液位測量方式有：浮球液位計(jì)測量、直接取壓式差壓液位計(jì)和木森儀表雙法蘭液位變送器測量。減壓塔傳統(tǒng)液位測量多采用浮球式液位計(jì)。
2．2．1浮球液位計(jì)
浮球液位計(jì)適用于高溫、高壓、粘稠、臟污介質(zhì)以及含臘油品等液位的連續(xù)測量。浮球式液位計(jì)由內(nèi)、外兩部分構(gòu)成，浮球安裝在塔內(nèi)，以機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)，通過軸、軸套、盤根等結(jié)構(gòu)把浮球隨液位變化的位移傳送給塔外的變送器。浮球液位計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試方便、測量直觀、故障判斷簡單等特點(diǎn)，但是因測量介質(zhì)溫度較高，浮球液位計(jì)的盤根及潤滑脂易被烘烤、老化，極易出現(xiàn)連桿活動澀滯，因而必須定期檢查維護(hù)。因減壓塔不同層段的工藝介質(zhì)在塔內(nèi)經(jīng)常氣液相流動交互，導(dǎo)致塔底液位波動大，容易造成浮球脫落、連桿變形、法蘭泄漏等，因此為提高浮球液位計(jì)的使用壽命，則需要定期檢修，對塔內(nèi)的機(jī)械部分的浮球、球桿、連接件都要進(jìn)行檢查，查看浮球有沒有砂眼進(jìn)油，檢查連接機(jī)構(gòu)有沒有磨損或變形、松動及死區(qū)大小等情況。很顯然，隨著煉油裝置生產(chǎn)運(yùn)行周期延長N4年或更長，浮球液位計(jì)定期檢修的周期也必須相應(yīng)延長，對浮球液位計(jì)的運(yùn)行時間提出了更高要求，否則無法滿足煉油裝置長周期安全運(yùn)行的要求。顯然，浮球液位計(jì)的維護(hù)成本與檢修成本較大，長周期運(yùn)行的技術(shù)突破難度較大。
2．2．2直接取壓式差壓液位計(jì)
直接取壓式差壓液位計(jì)通過導(dǎo)壓管把液位高低測量點(diǎn)的壓力傳遞到變送器進(jìn)而運(yùn)算得出測量值。在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到各安裝位置和維護(hù)方便性等，需要對液位進(jìn)行正／負(fù)遷移；對粘度大、易腐蝕、易結(jié)晶的介質(zhì)，必須加裝隔離裝置并灌充隔離液以防引壓管堵塞。此外，在北方寒冷地區(qū)引壓管亦要伴熱保溫，其安裝、維護(hù)十分繁瑣。由于減壓塔原料或過程油品高粘、油重，流動性較差，在引壓管內(nèi)極易冷凝，導(dǎo)致導(dǎo)壓能力減弱，液位測量反應(yīng)遲滯，因此常常采取加伴熱、打沖洗油等手段進(jìn)行防凍防凝和儀表校核，維護(hù)難度大大增加，伴熱能耗、沖洗油消耗也很大。
2．2．3雙法蘭遠(yuǎn)傳液位變送器
雙法蘭液位變送器由法蘭式壓力測量膜盒、過程連接件、毛細(xì)管、填充液和差壓變送器組成。當(dāng)有壓力作用時，法蘭膜盒感測的壓力經(jīng)毛細(xì)管中的填充液傳遞至變送器的壓力測量膜盒，變送器通過運(yùn)算將壓力信號轉(zhuǎn)化成電流輸出信號。雙法蘭液位變送器的壓力測量膜盒和導(dǎo)壓毛細(xì)管是經(jīng)過精心制造的，良好的密封性消除了可能在引壓管中產(chǎn)生的泄漏和堵塞。在高型塔器液位測量應(yīng)用上，雙法蘭液位變送器因受毛細(xì)管長度的限制，過長的毛細(xì)管又會導(dǎo)致壓力傳輸誤差大，并且當(dāng)環(huán)境溫度變化較大時毛細(xì)管填充油膨脹或收縮的情況變得更為明顯，測量誤差增大。生產(chǎn)出現(xiàn)波動時，減壓塔頂負(fù)壓波動大，木森儀表雙法蘭液位變送器測量出現(xiàn)失真，隨著波動次數(shù)和幅度的增加，法蘭膜盒受損程度增加，直到故障無法修復(fù)。因此，雙法蘭液位變送器在減壓塔液位測量的實(shí)際應(yīng)用也一直不理想。
2．3液位測量失靈對減壓塔生產(chǎn)操作的影響及安全對策
2．3．1液位測量失靈對減壓塔生產(chǎn)操作的影響
減壓塔不同抽出層段集油箱的液位是層段餾出產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)率的重要操作參數(shù)。生產(chǎn)過程中通過控制各層段集油箱的抽出量來保證操作穩(wěn)定，進(jìn)而確保層段餾出產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)率穩(wěn)定。由于減壓塔每一個層段液位的平穩(wěn)度，對其他層段的液位操作都有著關(guān)聯(lián)的影響，甚至影響到整個減壓塔的平穩(wěn)操作。所以，保證減壓塔液位測量的靈準(zhǔn)穩(wěn)，是減壓塔生產(chǎn)操作平穩(wěn)的必要條件，是煉油裝置安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。
2．3．2減壓塔液位計(jì)失靈后的安全對策
洛陽石化常減壓裝置經(jīng)某年大檢修運(yùn)行1年后，減壓塔液位計(jì)LTl 12，即減三線餾出層集油箱的浮球液位計(jì)測量失靈。經(jīng)過儀表維護(hù)人員檢察判斷，結(jié)論是浮球機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)故障，但正常生產(chǎn)期間無法拆除修理。液位計(jì)LTll2測量失靈使減壓塔中部的生產(chǎn)操作失去了依據(jù)，減三線抽出的手動控制無法保證該層段液位的平穩(wěn)，經(jīng)常出現(xiàn)抽空或滿液位，這直接影響到減三線產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)率，給減壓塔生產(chǎn)安全埋下了不小的隱患。維保單位實(shí)施了不停工的處理方案，利用減三線抽出泵前的一個工藝吹掃／排凝口，增加一個壓力變送器，把壓力變送器信號接入控制室內(nèi)的LTll2測量回路，在DCS上監(jiān)控顯示。通過對減三線抽出泵入口位置到減三線抽出層段集油箱位置的高度靜壓和該層段操作壓力的計(jì)算，適時監(jiān)測集油箱液位的變化。同時在DCS中設(shè)定一個液位低限報(bào)警值，防止減三線出現(xiàn)泵抽空，保證了減壓塔的安全生產(chǎn)。由于在線進(jìn)行方案實(shí)施，因現(xiàn)場條件、管線高度靜壓差估測的偏差、減壓塔壓力操作變化等因素的影響，該方案測量結(jié)果不能用于減三線液位的自動控制，只能用于液位參考、監(jiān)測和低限報(bào)警，提醒操作人員預(yù)防減三線抽出泵抽空。
3．1減壓塔液位測量技術(shù)改進(jìn)方案
總結(jié)分析減壓塔液位三種測量方式的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，利用裝置大檢修期間，對減壓塔液位計(jì)進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，應(yīng)用效果良好，測量靈準(zhǔn)，維護(hù)量大大降低。改進(jìn)方案是：
(1)檢修期間對LTll0、LTlll、LTll2、LTll3、LTll4、LTll5六臺浮球液位計(jì)進(jìn)行了解體檢修，更換了浮球及內(nèi)部連桿，對浮球和球桿連接進(jìn)行了焊接，其他連接部件進(jìn)行檢查和維修，并進(jìn)行了精準(zhǔn)調(diào)試。
(2)減壓塔塔底液位測量，把LTll5浮球液位計(jì)改為差壓變送器液位計(jì)，其他液位計(jì)分別增加一個同層段液位計(jì)，為差壓變送器液位計(jì)，位號分別為LTIIOB、LTlllB、LTll2B、LTll3B。
3．2實(shí)施效果減壓塔原有的五臺浮球液位計(jì)，檢修后開工投運(yùn)正常，液位測量靈準(zhǔn)穩(wěn)，檢修質(zhì)量達(dá)到目標(biāo)；新增的五臺木森儀表差壓變送器液位計(jì)開工投運(yùn)正常，液位測量靈準(zhǔn)穩(wěn)，技術(shù)改進(jìn)達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。減壓塔實(shí)現(xiàn)了雙液位測量與監(jiān)控，各層段雙液位測量變化趨勢一致、測量偏差符合精度要求，滿足了煉油裝置長周期運(yùn)行的要求。
4差壓變送器液位測量新技術(shù)應(yīng)用的啟發(fā)
4．1差壓變送器液位計(jì)工作原理
差壓變送器液位計(jì)是一種新型液位測量技術(shù)，采用新的數(shù)字化差壓液位計(jì)架構(gòu)，以兩個通過電子方式連接到一起的壓力傳感器，取代導(dǎo)壓管和毛細(xì)管，在其中一個傳感器中進(jìn)行差壓計(jì)算，其結(jié)果采用標(biāo)準(zhǔn)的兩線制4-20mA HART信號進(jìn)行傳輸。如圖3所示，差壓變送器液位計(jì)的兩個傳感器，分別安裝在減壓塔各層段餾出集油箱高低取壓的位置。
4．2差壓變送器液位計(jì)選型注意事項(xiàng)
差壓變送器液位計(jì)選型應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際工況。減壓塔各層溫度隨塔層而變化，塔底350。C，向上依次為減三線溫度290。C，減二線230。C，減一線220。C；塔頂壓力一般在3kpa左右，時常為負(fù)壓。鑒于這種操作工況，傳感器測量膜盒必須滿足耐負(fù)壓和高溫工況的要求，因此，低壓側(cè)傳感器測量膜盒選耐負(fù)壓(一lbar)、耐溫260。C，高壓側(cè)測量膜盒耐溫選260。C，并且在兩側(cè)測量膜盒前加裝隔離液罐，增加沖洗油系統(tǒng)，一為利用隔離液降溫，二為方便檢查校核儀表。
4．3差壓變送器液位測量技術(shù)應(yīng)用預(yù)期
(1)與傳統(tǒng)的差壓變送器相比，差壓變送器液位計(jì)測量精準(zhǔn)度大大提高；電纜取代毛細(xì)管連接兩個傳感器，響應(yīng)速度更快、抗環(huán)境干擾性能也大大增強(qiáng)。
(2)差壓變送器液位計(jì)無需伴熱，對企業(yè)節(jié)能降耗有著很大意義。
(3)差壓變送器液位計(jì)的每個傳感器都可以單獨(dú)進(jìn)行維修，使維護(hù)變得更加方便。
(4)差壓變送器技術(shù)的應(yīng)用，大大降低液位計(jì)的故障維修頻次，對減少或避免因維護(hù)人員作業(yè)失誤導(dǎo)致裝置單元停車或安全事故，有著十分重要的意義。
(5)差壓變送器液位計(jì)使用2線制4-20mA HART信號傳輸信息，能夠額外提供過程優(yōu)化控制信息，如高低壓側(cè)的壓力、液位等物理信息；使設(shè)備信息界面配置、調(diào)試和故障排除和同步的差壓計(jì)算更為簡易。
5結(jié)束語
新的液位測量技術(shù)在減壓塔液位測量改進(jìn)與應(yīng)用中取得了良好效果，不僅為生產(chǎn)操作提供了精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，更為維護(hù)人員安裝與維護(hù)提供方便，是液位測量技術(shù)的一次新突破?？傊?，每種測量技術(shù)都各有優(yōu)勢，現(xiàn)場技術(shù)人員還要結(jié)合現(xiàn)場工況選擇合適的儀表，必要時做出適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，這樣才可以更好的發(fā)揮測量技術(shù)的優(yōu)勢，為安全生產(chǎn)提供保障。
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