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浮球液位計(jì)在減壓塔液位測(cè)量中的問(wèn)題及處理
發(fā)布時(shí)間：2020-12-30 13:00:48??點(diǎn)擊次數(shù)：2540次
化工生產(chǎn)設(shè)備復(fù)雜種類(lèi)繁多，塔器是其中應(yīng)用*廣泛一類(lèi)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?xún)?nèi)，塔器內(nèi)部通常通過(guò)塔盤(pán)和填料構(gòu)造多個(gè)不同的空間，用來(lái)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。浮球液位計(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，因此需確保浮球液位計(jì)測(cè)量部分質(zhì)量可靠，在大修過(guò)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)浮球液位計(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(wèn)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(wèn)題導(dǎo)致的浮球脫落等問(wèn)題。針對(duì)減壓塔浮球液位相關(guān)問(wèn)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(wèn)題現(xiàn)狀
某煉廠(chǎng)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(guò)２０１２年和２０１５年兩次大檢修，兩個(gè)運(yùn)行周期以來(lái)，減壓塔各側(cè)線(xiàn)集油箱液位測(cè)量一直存在問(wèn)題，未能有效解決。主要問(wèn)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(wèn)題。尤其是減四線(xiàn)過(guò)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(mǎn)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(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量有很大影響。若側(cè)線(xiàn)餾出油減少時(shí)，使減壓塔內(nèi)過(guò)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(xiàn)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)
浮球液位計(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(wàn)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(xiàn)性的４～２０ｍＡ電流信號(hào)輸出。通常普通浮球液位計(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(guò)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(wèn)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(xiàn)液位。浮球與連桿連接處開(kāi)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(xiàn)液位。浮球連桿套筒根部與橫軸連接處斷開(kāi)；浮球*低點(diǎn)卡在集油箱臺(tái)上，量程下限受影響。
ｃ）減四線(xiàn)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(wú)顯示。
ｄ）減底線(xiàn)液位。浮球連桿與套筒連接處開(kāi)裂、斷開(kāi)；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(xiàn)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 ＫＯＨ／ｇ；餾分油ＴＡＮ 大于１．５ｍｇ ＫＯＨ／ｇ時(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(wèn)題的部位進(jìn)行焊接加固，確保可靠性,
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(guò)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(zhuān)業(yè)加強(qiáng)溝通交流，從塔體浮球安裝法蘭口開(kāi)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(xiàn)至減四線(xiàn)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(xiàn)集油箱浮球的有效測(cè)量范圍。下面以減四線(xiàn)液位測(cè)量為例進(jìn)行介紹，其他浮球液位計(jì)問(wèn)題及改造情況類(lèi)似，在此不再一一說(shuō)明。整個(gè)運(yùn)行周期，減壓塔過(guò)汽化油流程因顯示無(wú)量未投用，浮球本身未見(jiàn)明顯問(wèn)題，但無(wú)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(wú)法浮起，儀表無(wú)法測(cè)量液位造成ＤＣＳ顯示沒(méi)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(xiàn)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 １５５ｍｍ，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(zhuān)用銷(xiāo)子固定。
５ 改造效果通過(guò)上述改造，減一線(xiàn)有效測(cè)量范圍提高了７０ｍｍ，減二線(xiàn)提高了１７０ ｍｍ，減三線(xiàn)提高了１１０ｍｍ，減四線(xiàn)提高了２６０ｍｍ。該次檢修在以上浮球液位計(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(mǎn)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(xiàn)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(wàn)元。
６ 結(jié)束語(yǔ)該廠(chǎng)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(lèi)似問(wèn)題改造效果良好，改造后的經(jīng)濟(jì)效益立竿見(jiàn)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(lái)看，該改造技術(shù)成本低、簡(jiǎn)單有效，值得推廣。
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