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重油儲罐液位計配套于渣油加氫熱高壓分離器的故障案例分析
本文以某煉油廠3.3 Mt /a 渣油加氫裝置中熱高分罐重油儲罐液位計和差壓式液位計同時發生故障并安全處理的實例，分析其產生故障的原因是: 熱高分液位過高; 磁浮子消磁; 差壓式液位計伴熱效果不好; 沖洗氫未投用等。提出預防熱高分罐液位計失靈的五項措施: 嚴格投用儀表沖洗氫; 確保液位計保溫、伴熱良好; 定期檢查、校驗重油儲罐液位計; 定期切換、校驗熱高分液控閥; 確保生產操作平穩。
某煉油廠3. 3 Mt /a 渣油加氫裝置采用可實現單開單停的Ⅰ，Ⅱ兩列反應系統，熱高壓分離器( 簡稱熱高分) 設計溫度為399 ℃，設計壓力為18． 4 MPa，具有操作溫度高、壓力高，介質組分復雜，液位較易波動等特點。熱高分主要用來分離反應生成的油和氣，上部氣相組分冷卻后去冷高分，下部的反應生成油去熱低分。熱高分液位控制指標為50% ± 10%，液位過高，會導致油氣分離效果不好，甚至將熱高分油帶入冷高分及其后路，導致冷高分界位無法控制，造成油水混合的事故; 液位過低，會導致熱高分氣竄入熱低分，導致熱低分安全閥起跳事故。熱高分液位是通過罐底兩組液控閥中其一控制，控制液位是通過罐側三組差壓式液位計測量。因此，熱高分液位計的可靠性直接關系著渣油加氫裝置高壓系統到低壓系統及冷高分和其后路的安全操作。
一、熱高分液位計結構原理
雙系列渣油加氫裝置熱高分操作溫度為330 ℃，罐內主要組分為加氫渣油及少量柴油、石腦油、氫氣、硫化氫。共有四組液位計，一組重油儲罐液位計，另三組是用于罐底兩組液控閥液位測量變送的差壓式液位計。各液位計都裝有伴熱系統。差壓式液位計引壓管終端膜盒處配有氫氣吹掃管線。
1．1 重油儲罐液位計
重油儲罐液位計應用連通器原理和磁性耦合作用，以磁性浮子為感測原件，保證被測塔器與測量主導管內的液位相等，當測量主導管中的磁性浮子隨被測液位上下變化時，浮子中的磁性體與指示面板上的紅白指示球中的磁性體發生磁性耦合作用，使色柱翻轉，白色表示無液，紅色表示有液，紅白交界處即為容器內實際液位，從而實現液位的清晰指示。圖1 為熱高分磁翻版液位計示意圖。該液位計具有測量范圍大，不受塔器高度限制，讀數直觀清晰，測量精度為± 10 mm; 機械式結構，安全可靠; 密封結合面少，不易泄漏; 指示部分與被測介質完全隔離; 結構簡單，安裝維護方便，且指示功能無須另外供電等優點。
1．2 差壓式液位計
差壓式液位計是根據流體靜力學原理工作。差壓式液位計是通過測量液位高度所產生的靜壓力來實現液位測量的。熱高分內液位改變時，由液柱產生的靜壓也相應變化。圖2 為熱高分差壓液位計液位變送示意圖。將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相。液位高度計算公式如下。
ΔP = P1 － P2 = ρgH
式中: ΔP———熱高分上部空間氣相壓力，kPa;
H———熱高分中液位高度，m;
ρ———熱高分中混合介質密度，kg /m3 ;
g———重力加速度，9.8 N/kg;
P1，P2———差壓變送器正、負壓室的壓力， kPa。
當變送器的正取壓口、液位零點不在同一水平面時，需要進行零點遷移。差壓式液位計適用于有流動或波動的液體場合，適合黏度較小，較潔凈的液體。
二、液位計故障及應急措施
2016 年2 月10 日，3． 3 Mt /a 渣油加氫裝置控制室內DCS 顯示熱高分液位非正常波動，且波動幅度較大，熱高分液位波動見圖3。現場檢查熱高分重油儲罐液位計，發現為滿量程的全部紅色。熱高分液控閥工作狀況良好，閥位波動不大。熱高分罐頂氣相組分壓力顯示較平穩。
2．1 生產處理
在短時間內無法判斷熱高分真實液位的情況下，根據兩列進料量均為150 t /h、兩列熱低分的液位趨勢以及Ⅰ列熱高分的液位趨勢粗略估測Ⅱ列熱高分的液位。用磁鐵在重油儲罐液位計主導管側面滑動，檢查確定磁浮子的具體位置，以此判斷熱高分的真實液位。當時裝置區環境溫度為7 ℃，考慮到溫度較低，差壓式液位計伴熱、保溫效果不好，用蒸汽對差壓式液位計引壓管進行吹掃暖管，以確保引壓管內介質油流動狀況良好。檢查差壓式液位計吹掃氫系統的使用情況，發現吹掃氫未投用。
2．2 儀表檢修
逐一關閉三組差壓式液位計引壓管手閥，依次切除液位計。在液位計膜盒放空口接U 型放空管，開放空口處手閥，引沖洗氫對孔板后沖洗氫接管及膜盒進行簡短吹掃( 氫氣吹掃放空較危險，此法只限于平常快捷使用) 。關閉自新氫壓縮機出口來的儀表沖洗氫手閥，拆沖洗氫注入導管上孔板處法蘭，檢查發現孔板面集有很多油污，遂對孔板進行清洗。從沖洗氫孔板法蘭處引蒸汽對沖洗氫注入管線吹掃，從膜盒接口處排放，后用儀表風吹干。吹掃結果發現，沖洗氫管線中有較多的油污，判斷是熱高分油竄入沖洗氫管線所致。關閉磁翻板主導管上下連通管手閥，開啟主導管下排液手閥，對主導管密閉排油。拆主導管下法蘭，取出磁浮子檢查，發現磁浮子只有1 /4 面磁性較強，其他面磁性很弱。更換新的磁浮子，投用重油儲罐液位計主導管，用磁鐵在磁翻板標尺面上來回刷動，使翻板恢復真實狀態。
三、原因分析
( 1) 工藝操作上的波動導致熱高分氣相負荷過大，使得熱高分液位波動大，重油儲罐液位計主導管中的磁浮子被沖動，當磁浮子沖到主導管頂端時，磁翻板會顯示滿量程全紅，后磁浮子急劇下落時，磁翻板未能翻動回白。
( 2) 裝置運行過程中曾出現過熱高分油、氣分離效果不好，熱高分氣中夾帶加氫重油致使冷高分及后路帶入加氫渣油，界位失去控制，油水無法分離的事故。液位變送不真實，導致熱高分罐底液控閥無法自動調節，真實液位超高或熱高分罐內氣相負荷過大是導致油、氣分離效果不好的重要原因，也會導致磁浮子到達主導管頂端而出現磁翻板滿量程的狀況。
( 3) 磁浮子3 /4 面消磁，導致磁浮子和磁翻板不能發生良好的耦合作用，當熱高分液位出現劇烈波動時，磁翻板翻動失效。
( 4) 差壓式液位計引壓管中及膜盒處存有熱高分油( 大部分為加氫渣油) ，環境溫度( 7 ℃ 左右) 較低時，差壓式液位計伴熱效果不理想，熱高分油低溫下黏度較大，流動性差，從而使液位變送不真實。
( 5) 差壓式液位計沖洗氫未投用可導致液位變送失效。
四、 建議
( 1) 嚴格按照正確的方式投用液位計的儀表沖洗氫。如熱高分罐進油前沖洗氫就要投用。熱高分沖洗氫氣的壓力要高于熱高分罐的操作壓力和液位靜壓之和。
( 2) 熱高分的液位計要做到伴熱、保溫良好。
( 3) 要定期檢查重油儲罐液位計的工作狀況，用附帶磁鐵檢查磁浮子的真實位置，與差壓式液位計獲取的液位進行比較、核對，確保儀表的可靠性與熱高分液位的真實性。
( 4) 定期切換、校驗兩組熱高分液控閥，定期檢查液控閥定位器，確保其工作狀況良好。
( 5) 生產操作上應盡量做到平穩，特別是熱高分內氣相負荷的穩定。如提、降反應進料要緩慢; 切換進料組成時，要盡量緩慢; 盡量控穩進料的組成和速率。
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