专题讲座——流量检测和控制系统故障现象诊断、分析及处理(五)

专题讲座——流量检测和控制系统故障现象诊断、分析及处理(五)

——中国石化上海石油化工股份有限公司  吴国良

19 造成精馏塔再沸器加热蒸汽流量无指示现象的因素

故障现象:操作人员反映丙烷塔( T

202

 )再沸器的加热蒸汽流量表( FIC-232-01T )无指示,通过调节器硬手操使调节阀开度增加后,流量指示仅向上冲了一下后又下降了,最后阀全开时蒸汽流量仍无指示。此现象影响到塔的操作温度。

现象分折:检查仪表和调节阀设备正常。发现工艺设备方面有二种情况会造成上述现象发生。

1)再沸器的蒸汽疏水器堵塞。加热蒸汽(低压饱和蒸汽LDS )与塔底部液体介质在再沸器内进行热交换,液体介质受

热蒸发,而加热蒸汽被冷凝成水,通过疏水器排放出去。要使加热蒸汽不断流入再沸器,必须使蒸汽冷凝液不断通过疏水器排放掉,这样蒸汽流量表才能指示出正常的蒸汽流量值。当工艺疏水器发生故障时,冷凝液排不出去,冷凝液在再沸器内越积越多,再沸器内蒸汽与液体介质热交换面积也越来越少,这必然导致蒸汽冷凝速度的减慢,进入再沸器的蒸汽流量也慢慢减少,并引起再沸器内蒸汽背压力慢慢升高,调节阀前后压差渐渐减小,在同样的阀门开度下,通过阀门的蒸汽流量也就逐渐减小了。因此反映在流量表上,指示值逐渐下降,直到冷凝液积满再沸器使蒸汽进不了再沸器时,则蒸汽流量指示为零。同时由于热交换面积减少,使塔底部液体介质因得不到足够热源而蒸发速度减慢,导致塔温度下降,影响正常操作。此时,如果增加调节阀开度,使调节阀后蒸汽压力上升一点,蒸汽流量会暂时增大一些,反映在流量表上指示会向上冲一下,但过一会,由于冷凝液排放不出去,随着再沸器内蒸汽压力升高,流量又会下来。最后再沸器内蒸汽压力与调节阀前压力平衡时,即使阀门开到最大,也无蒸汽流量通过,造成流量表无指示现象。

2 )塔底工艺管线堵塞如仪表和疏水器均正常,应考虑再沸器与塔底连接的液相工艺管线有否发生堵塞可能。如发生堵塞,塔底的液相介质不能流入再沸器,蒸汽因无换热对象而不能冷凝成水,疏水器无冷凝水可放,因此蒸汽不能通过疏水器而造成不流通。这也是造成蒸汽流量表无指示的原因。

处理方法:为了判断造成上述故障的原因,可以先打开疏水器前面的排放阀门,如果放出来的是冷凝水,则说明再沸器内积了许多水,故障是由疏水器堵塞所造成,只要打开疏水器旁路阀,让冷凝液以足够速度排放出去,蒸汽流量指示就会恢复正常。如果疏水器前排放阀放出来的是蒸汽或稍夹带些水,则说明再沸器内热交换效果不好,冷凝水很少,可能是有关工艺管线堵塞,也可能是由于再沸器热交换效率不高引起。这时需要将疏水器的旁路阀门开得很大,使蒸汽大量通过,蒸汽流量表才会有指示,此时应检查工艺配管或再沸器方面的问题。

教训:这个故障现象表面看来是调节阀堵造成,如不分析了解工艺对象的情况,盲目解体调节阀排堵,那就要吃大亏了。

某个冬季的深夜,发生类似上例的情况,操作人员认为调节阀冻了,要仪表值班人员处理,由于仪表人员没经验,结果用蒸汽冲调节阀一个晚上,都没通,第二天上班发现是工艺疏水器问题。

20再沸器加热蒸汽冷凝液排放量不足对蒸汽流量指示值的影响

故障现象:工艺操作人员已经知道丙烯精馏塔( T

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)再沸器的疏水器有故障,所以将疏水器前的排放阀门开了一点,让冷凝液就地排放。但蒸汽流量指示偏低。当增加调节阀开大时,蒸汽流量上升也不多。此时塔底温度升不上去,认为是仪表问题。

现象分析:此现象与上题中的情况相似,可参见上题的图片。操作人员知道疏水器有故障,所以将疏水器前的排放阀门开了一点,但是排放阀门口径小,冷凝液的排放量远小于疏水器的排放量,使冷凝液排放不畅通,这时蒸汽冷凝速度大于凝液的排放速度,使冷凝液在再沸器内慢慢积聚,液位升高,再沸器内的热交换面积减小,这使蒸汽冷凝速度就减慢,直到蒸汽冷凝量与排放量相等,达到平衡,再沸器内冷凝液位稳定在某个高度,这时流入再沸器的蒸汽流量就减少,流量指示也就偏低了。如增加调节阀开度,再沸器内蒸汽压力升高,迫使凝液排放速度增加,但终因排放量不够,流量增加不明显。由此可见,蒸汽流量的大小取决于冷凝液的排放流量大小了。由于再沸器内热交换面积少了,加热量减少,塔温度也就上不去。

处理方法:疏水器的旁路阀门口径较大,如果将旁路阀门开大,加大冷凝液排放量,蒸汽流量指示就能上升。

说明:精馏塔再沸器加热蒸汽流量的大小不仅与流量调节阀的开度有关,也与蒸汽冷凝速度和冷凝液的排放速度有关。在这种系统中,为了充分利用加热蒸汽的潜热,一般都通过疏水器来排放冷凝液。只有当冷凝液连续不断产生并连续排放情况下,加热蒸汽才会大量进入再沸器,蒸汽流量指示才能正常。同时也只有在蒸汽流路畅通的情况下,调节阀对蒸汽流量才起控制作用。如发生疏水器堵塞,冷凝液排放不畅,或再沸器换热效果不好等情况,都会造成蒸汽流路受阻,再沸器内蒸汽压力升高,这时即使调节阀开到最大,蒸汽也不能大量进入再沸器,流量指示也不会随之而上升。再沸器内冷凝液积累会使冷凝液位升高,热交换面积减少,加热效果降低,影响到塔的温度操作。所以在分析这类故障时,不应只从仪表的流量指示表及调节阀方面考虑,还需特别注意工艺设备方面的疏水器、管道等方面是否有堵塞等故障。

           21  流量表指示偏低的原因       

现象分析:工艺流程简要说明如下,由图1-9可见,碱洗塔(T201)中部浓碱液循环系统用的浓碱液是由纯碱液加纯水配制而成。来自裂解炉急冷热交换器的高压排放水在罐V-702内闪蒸得到中压蒸汽MS和冷凝液。此冷凝液作为纯水用,依靠罐V-702的自身压力通过液面调节阀(LIC-732-01V) ,再经长管道 ( DN40,长150M) 输送, 一路作为碱洗塔(T201)塔顶水洗用(由流量调节回路FIC-213控制),另一路由流量调节回路FIC-215-02控制作为稀释纯碱液用。当容器V-702压力 (PlC-732)波动时 (中压蒸汽MS用量变化时引起压力波动),或因液面调节阀( LIC-732-01V)开度变化,或者T-201塔顶进水流量FIC-213 )变化等扰动因素发生时,均会引起纯水流量调节阀( FIC-215-02V )的阀门前压力波动,当阀前压力接近或小于纯碱定量泵P205出口压力时,即使该阀全开,纯水流量FIC-215-02也很小,甚至发生纯碱液倒灌流入附近纯水管线上的孔板,造成流量表指示偏低或打到0%下等现象。

至于正常时流量指示波动大,是由于纯碱定量泵P205是一种往复式定量泵,泵出口压力波动较大(可以从泵出口纯碱流量( Fl- 215-01T)指示大幅度摆动现象中得到证实),造成纯水流量调节阀后压力波动,因而纯水流量也随之波动。此外V702的液位( LIC-732--01T)波动造成液位调节阀开度变化,也是造成上述FIC-215-02流量指示不稳的原因。

处理方法:发现纯水流量指示为零时,应及时请操作人员设法提高纯水的压力,例如提高罐V-702的压力控制设定值等,以防止纯碱液倒灌进入附近的纯水管线。如果发现纯碱液已经倒入纯水管线上的孔板处时,应在恢复纯水流量正常状态后,对孔板流量计的仪表导压管和差压变送器进行一次排污清洗,以防碱液可能腐蚀导压管及仪表。

22稀碱液循环流量表指示故障    

故障现象:碱冼塔的稀碱液循环系统是用于清洗工艺气体介质中的油腻,使用孔板差压式流量计来测量稀碱液的循环流量,发现此流量计指示经常呆滞或不正常。

现象分析:由于稀碱液是循环使用的,经碱洗后的碱液中含有碱泥,碱泥很粘稠,慢慢沉淀进入导压管,并逐渐沉积在导压管和三阀组内,温度在40度以下时碱泥就开始凝固。故导压管、三阀组和差压变送器都需要进行拌热保温,以保持碱泥的可流动性。但在实际使用中问题不少,碱泥在导压管、三阀组等处很容易沉积,如遇保温效果不好,碱泥变得粘稠,孔板差压的传递就变得迟缓,甚至在这些部位经常发生堵塞现象,严重影响了流量正确指示。在检修时常需要拆除外面的保温,拆下三阀组,排污阀门盖板等进行机械疏通,工作量较大。此外由于碱液的腐蚀作用,造成管道等处的泄漏,而使指示不准。

处理方法:为了解决上述稀碱液中的碱泥容易堵塞导压系统的问题,下面介绍一种导压管灌隔离液的方法,将含有碱泥的稀碱液介质与导压管隔离,不让稀碱液直接进入导压管和变送器。因此设计了所示的导压系统。

  这种考虑并非是最佳方法,但作为一种解决问题的思路值得参考。在两只一次取压阀(V

1

和V

2

)后面各增加一个隔离液器,内灌隔离液,隔离液的选择原则是与被测介质稀碱液不会互溶。经实践证明,变压器油较为适合。但是因为变压器油的比重比稀碱液小,所以要设法在隔离液罐内让比重大的稀碱液在下方,而比重小的变压器油浮在上方,让变压器油进入导压管和差压变送器。

为此,要按下面方法灌入隔离液(变压器油),步骤如下:

1)先打开取压阀V

1

V

2

及隔离液罐底部的阀门V

3

V

4

,让工艺介质稀碱液慢慢流入隔离液罐,直到从罐侧面的溢流口流出为止,再关上罐底部阀门V

3

V

4

,由于二个罐的溢流口高度相同,因此不会产生液柱附加误差。

2)然后把溢流口堵上。为了能排净导压管内的空气,变压器油应从导压管最低处(V

5

或V

6

)自下而上灌入。注意,当油进入变送器正负压室时,要打开变送器二侧的排气堵头,让空气排出,直到油流出为止,以保证变送器正负压室内不留有空气泡。此外,再取下隔离液罐顶部堵头,让油从隔离液罐顶部溢出为止,再堵上隔离液罐顶部的排气堵头,到此灌隔离液步骤完成。

3)此时可打开隔离液罐底部阀门V

3

V

4

,引入介质压力。由于开表时罐内可能还会进入空气,影响流量测量,因此需要通过隔离液罐顶的排气堵头放气,但要注意不让隔离液溢出过多。

4)经过这样改进后,导压管和变送器内的介质是变压器油,因此无需拌热保温,只要将取压阀V

1

V

2

和隔离液罐良好拌热保温即可。同时由于二个隔离液罐处于高位,碱泥向导压管低处积沉。排污管底部不用阀门而采用排污堵头,以便发生堵塞时还可以拆下堵头,进行机械疏通。此外,在碱液排放时需将隔离液罐底部阀门V

3

V

4

,关上,以免变压器油在排污时被一起带走。

除了采用隔离液办法外,还可以使用双法兰差压变送器来测量孔板差压,但是要选择法兰尺寸较小( DN50)而膜片灵敏度大(压差量程较小)的那种产品,这样就免除了导压管系统带来的麻烦

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