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防腐磁翻板液位計(jì)在減頂真空泵液位控制系統(tǒng)改造中應(yīng)用
煉油企業(yè)的生產(chǎn)工段中的減壓蒸餾裝置通常采用抽真空的方法來(lái)降低減壓塔的操作壓力。這種常減壓蒸餾裝置減壓塔抽真空系統(tǒng)主要由兩級(jí)射汽抽氣器、冷凝器、真空機(jī)組及相應(yīng)連接管道組成,整個(gè)設(shè)備包含水環(huán)式真空泵機(jī)組,主體設(shè)備為水環(huán)式真空泵。真空泵氣液分離器液位控制系統(tǒng)由防腐磁翻板液位計(jì)、液位開(kāi)關(guān)和電磁閥組成,其對(duì)于真空泵正常運(yùn)行發(fā)揮著十分重要的作用,直接影響減壓抽真空效果。按照工藝要求,分離器液位應(yīng)在中間水位,過(guò)高或過(guò)低均會(huì)影響抽真空效果。
設(shè)備投用以來(lái),出現(xiàn)減頂真空泵液位控制系統(tǒng)存在控制偏差大、設(shè)備故障多、控制失靈現(xiàn)象頻生等種種問(wèn)題,已經(jīng)到了不能滿足工藝要求,經(jīng)常性需要人為進(jìn)行調(diào)整,控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)度嚴(yán)重失準(zhǔn),嚴(yán)重影響裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。2011年8月大檢修時(shí),針對(duì)分離器液位控制系統(tǒng)的液位測(cè)量不準(zhǔn)、電磁閥膜片腐蝕、液位開(kāi)關(guān)控制失靈等問(wèn)題,開(kāi)展了系統(tǒng)的升級(jí)改造,將改造后由防腐磁翻板液位計(jì)組成的一套液位控制系統(tǒng)應(yīng)用于生產(chǎn),經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)5年的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行結(jié)果表明:液位控制得到有效優(yōu)化,降低了系統(tǒng)故障率,提高了自控水平,確保了生產(chǎn)裝置的長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行。
1、液位控制系統(tǒng)工藝現(xiàn)狀及其問(wèn)題
水環(huán)式真空泵機(jī)組由水環(huán)式真空泵、氣液分離器、冷卻器及內(nèi)部連接管道組成(圖1),為閉式循環(huán)機(jī)組。減頂氣、工作水經(jīng)真空泵輸送至氣液分離器,分離后的氣體自分離器頂排出,水在壓差作用下經(jīng)冷卻后重新進(jìn)入真空泵,工作水可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)。
水環(huán)式真空泵啟動(dòng)前必須灌注工作液,若未灌注工作液,泵不具備抽真空能力(但不會(huì)造成機(jī)械損壞);過(guò)多的工作液會(huì)增加起動(dòng)負(fù)荷,以至于負(fù)荷過(guò)重,不能正常起動(dòng);工作液不足會(huì)導(dǎo)致抽真空能力下降。
減頂氣通常含有蒸汽,可能有凝結(jié)水析出而使分離器液位上升,導(dǎo)致真空泵電動(dòng)機(jī)功率增加。
1.1液位控制系統(tǒng)現(xiàn)狀
真空泵液位控制系統(tǒng)由防腐磁翻板液位計(jì)、液位限位開(kāi)關(guān)和電磁閥組成。通過(guò)捆扎安裝于防腐磁翻板液位計(jì)筒體上的3個(gè)接近開(kāi)關(guān)分別檢測(cè)液位的低位、正常位和高位,以控制補(bǔ)水線上和排水線上的電磁閥動(dòng)作,確保分離器液位始終維持在正常位置附近(圖2)。當(dāng)液位在①位置時(shí),低點(diǎn)液位開(kāi)關(guān)動(dòng)作(觸點(diǎn)由閉合變?yōu)閿嚅_(kāi)),入口電磁閥通電開(kāi)啟,開(kāi)始補(bǔ)水;液位在①~②之間時(shí),低點(diǎn)液位開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)閉合,入口電磁閥仍通電開(kāi)啟;液位升至②位置時(shí),正常液位開(kāi)關(guān)動(dòng)作(觸點(diǎn)由斷開(kāi)變?yōu)殚]合),入口電磁閥斷電關(guān)閉,停止補(bǔ)水;液位在②~③之間時(shí),正常液位開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)斷開(kāi);液位升至③位置時(shí),高限液位開(kāi)關(guān)動(dòng)作(觸點(diǎn)由斷開(kāi)變?yōu)殚]合),出口電磁閥通電開(kāi)啟,開(kāi)始排水;液位降至③~②之間時(shí),高限液位開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)斷開(kāi),出口電磁閥仍通電開(kāi)啟;液位降至②位置時(shí),正常液位開(kāi)關(guān)動(dòng)作(觸點(diǎn)由斷開(kāi)變?yōu)殚]合),出口電磁閥斷電關(guān)閉,停止排水;液位在②~①之間時(shí),正常液位開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)斷開(kāi);液位低至①位置時(shí),低點(diǎn)液位開(kāi)關(guān)動(dòng)作(觸點(diǎn)由閉合變?yōu)閿嚅_(kāi)),入口電磁閥通電開(kāi)啟,開(kāi)始補(bǔ)水。整個(gè)控制過(guò)程不斷往復(fù)循環(huán),以確保液位始終在正常 位置。
以P1028A液位控制為例,介紹補(bǔ)、排水過(guò)程中相關(guān)儀表的工作狀態(tài)(表1)。液位在①~②、②~③和③~②時(shí),接近開(kāi)關(guān)的狀態(tài)一致,無(wú)遠(yuǎn)傳指示時(shí),可能存在液位誤判的情況,在正常位接近開(kāi)關(guān)(220N)檢測(cè)異常的情況下,更會(huì)使得入口電磁閥(221)或出口電磁閥(222)始終在開(kāi)戶狀態(tài),導(dǎo)致液位控制失控,影響真空泵抽真空效果。
1.2液位控制系統(tǒng)存在問(wèn)題
2005年,真空泵氣液分離器液位控制儀表開(kāi)始投入運(yùn)行,并按照廠方提供的控制方案進(jìn)行液位控制。經(jīng)過(guò)多年現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行使用,液位控制系統(tǒng)暴露出控制偏差大、設(shè)備故障多、控制失靈現(xiàn)象頻生等問(wèn)題,嚴(yán)重影響減壓裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行,尤其在減壓裝置加工負(fù)荷較大時(shí),液位控制不穩(wěn)定造成真空泵跳停或排氣溫度過(guò)高,進(jìn)而導(dǎo)致減壓裝置工藝控制波動(dòng)較大。
1.2.1防腐磁翻板液位計(jì)
防腐磁翻板液位計(jì)為現(xiàn)場(chǎng)就地顯示儀表,液位數(shù)據(jù)(范圍值而非確定值)需要操作人員現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn),而控制室DCS畫(huà)面上無(wú)實(shí)際液位顯示,致使內(nèi)操人員無(wú)法準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際液位。
1.2.2液位開(kāi)關(guān)
液位檢測(cè)點(diǎn)有3個(gè)磁感應(yīng)液位開(kāi)關(guān),用箍圈固定于防腐磁翻板液位計(jì)的外筒壁上,固定位置決定著液位測(cè)量點(diǎn)位置。在實(shí)際使用中非接觸檢測(cè)靈敏度受防腐磁翻板液位計(jì)浮子本體清潔度的影響,加之液位開(kāi)關(guān)通過(guò)扎帶固定于防腐磁翻板液位計(jì)筒體上,接觸面小,受設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動(dòng)影響,無(wú)觸點(diǎn)接觸偶爾會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)滯后,影響反應(yīng)速度,輸出錯(cuò)誤信號(hào),導(dǎo)致電磁閥無(wú)法關(guān)閉或打開(kāi)。接近開(kāi)關(guān)端子絕緣不佳,拆接線已損壞絕緣,導(dǎo)致輸出信號(hào)線接地,輸出信號(hào)始終為閉合狀態(tài),導(dǎo)致液位控制失靈。液位補(bǔ)排水系統(tǒng)液位檢測(cè)由防腐磁翻板液位計(jì)上安裝的3個(gè)接近開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn),測(cè)量點(diǎn)過(guò)多,對(duì)3個(gè)接近開(kāi)關(guān)整體完好性要求較高,如果有一個(gè)液位開(kāi)關(guān)出現(xiàn)問(wèn)題就會(huì)造成液位失靈無(wú)法控制。
1.3電磁閥
電磁閥為直動(dòng)式彈簧壓膜片電磁閥,膜片材質(zhì)為橡膠夾布,具有雙面受壓承載、雙面同等受壓面、低磁滯、無(wú)黏滑效果。膜片直接影響電磁閥的流通能力,當(dāng)補(bǔ)水水質(zhì)不佳或有較多雜質(zhì)時(shí),雜質(zhì)會(huì)在膜片上、下面堆積,造成閥體內(nèi)平衡孔堵塞,影響膜片密封效果;長(zhǎng)期堆積的雜質(zhì)會(huì)腐蝕和磨蝕膜片,使膜片老化,縮短膜片使用壽命,造成電磁閥泄漏或無(wú)法開(kāi)啟,因此,電磁閥在使用一段時(shí)間后必須進(jìn)行解體清理膜片。電磁閥的彈簧也會(huì)隨服役時(shí)間的延長(zhǎng)而出現(xiàn)彈力不足的情況,導(dǎo)致電磁閥無(wú)法正常開(kāi)關(guān)。通常每年需多次更換電磁閥,此外電磁閥也無(wú)遠(yuǎn)傳手動(dòng)控制功能。
2、真空泵液位控制系統(tǒng)改造
針對(duì)上述液位控制系統(tǒng)的問(wèn)題,為準(zhǔn)確高效地進(jìn)行分離器液位控制,降低儀表材料消耗和故障率,決定對(duì)液位補(bǔ)排水系統(tǒng)進(jìn)行改造(表2):
①鑒于分離器無(wú)多余儀表安裝預(yù)留位置,因此,將防腐磁翻板液位計(jì)改為帶遠(yuǎn)傳4~20m A信號(hào)輸出的防腐磁翻板液位計(jì),在原安裝位置安裝;
② 取消液位開(kāi)關(guān),保留原信號(hào)線,其功能由防腐磁翻板液位計(jì)輸出實(shí)現(xiàn);
③更換電磁閥,選裝氣動(dòng)球閥,將電磁閥作為球閥控制元件,增加遠(yuǎn)傳控制功能;④ 敷設(shè)氣源管路至氣動(dòng)球閥,儀表信號(hào)線纜利原液位開(kāi)關(guān)線纜。
改造后液位①、②、③均由系統(tǒng)組態(tài)設(shè)置,為保證補(bǔ)排水液位保持在液位計(jì)中間位置,入口及出口氣缸閥相應(yīng)動(dòng)作(圖3)。液位低至①位置時(shí),入口補(bǔ)水氣缸球閥(由氣源電磁閥控制)帶電打開(kāi),開(kāi)始補(bǔ)水;液位在①、②之間時(shí),入口氣缸球閥仍帶電打開(kāi)補(bǔ)水;液位升至②位置時(shí),入口補(bǔ)水氣缸球閥失電關(guān)改造后液位①、②、③均由系統(tǒng)組態(tài)設(shè)置,為保證補(bǔ)排水液位保持在液位計(jì)中間位置,入口及出口氣缸閥相應(yīng)動(dòng)作(圖3)。
液位低至①位置時(shí),入口補(bǔ)水氣缸球閥(由氣源電磁閥控制)帶電打開(kāi),開(kāi)始補(bǔ)水;液位在①、②之間時(shí),入口氣缸球閥仍帶電打開(kāi)補(bǔ)水;液位升至②位置時(shí),入口補(bǔ)水氣缸球閥失電關(guān)開(kāi)始排水;液位降至③、②之間時(shí),出口氣缸球閥仍帶電排水;液位降至②時(shí),出口氣缸球閥失電,停止排水;液位降至②、①之間時(shí),出、入口氣缸球閥仍失電關(guān)閉,液位降至①位置時(shí),入口氣缸球閥帶電打開(kāi),開(kāi)始補(bǔ)水。整個(gè)控制過(guò)程不斷往復(fù)循環(huán),確保液位始終在正常位置。
3、改造前后液位控制效果對(duì)比
通過(guò)以上改造后,基本上排除了原液位控制儀表的弊端,使液位控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確以及維護(hù)量少的目的,保證了真空泵的長(zhǎng)周期運(yùn)行。通過(guò)兩個(gè)檢修周期的運(yùn)行,獲得了工藝區(qū)塊工作人員的肯定(表3)。
4、結(jié)論
防腐磁翻板液位計(jì)和2個(gè)小型氣缸球閥(由氣路電磁閥控制)組成的液位控制系統(tǒng),控制點(diǎn)更加準(zhǔn)確有效,閥門(mén)的故障率明顯降低,同時(shí),可實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門(mén)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。2011年檢修改造至今,液位控制系統(tǒng)使用穩(wěn)定,效果明顯。改造后的防腐磁翻板液位計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確,小型氣缸球閥控制動(dòng)作靈敏有效,液位始終維持在50%~55%,滿足工藝控制要求。