魏偉勝，徐 建，鮑曉軍

（中國(guó)石油大學(xué)（北京）化學(xué)工程學(xué)院，北京 102249）

應(yīng)用技術(shù)

基于γ射線掃描的過(guò)程設(shè)備故障診斷

魏偉勝，徐 建，鮑曉軍

（中國(guó)石油大學(xué)（北京）化學(xué)工程學(xué)院，北京 102249）

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜的石油和化工過(guò)程與設(shè)備的故障診斷需求，通過(guò)改造放射源防護(hù)罐和采用新的360°面發(fā)射方式，減輕了防護(hù)罐質(zhì)量，開(kāi)發(fā)了具有便攜性和通用性好的掃描移動(dòng)機(jī)構(gòu)。經(jīng)過(guò)十余年的工業(yè)化應(yīng)用，形成了基于γ射線掃描的過(guò)程與設(shè)備的故障診斷技術(shù)，它可快速、直接獲得設(shè)備結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和設(shè)備內(nèi)物體流動(dòng)數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)和操作狀況進(jìn)行有效的準(zhǔn)確診斷，成為石油化工過(guò)程與設(shè)備的操作優(yōu)化和在線維護(hù)的重要工具。

γ射線；過(guò)程設(shè)備；故障診斷；流程模擬

隨著石油和化工工業(yè)過(guò)程規(guī)模的日益增大，由于過(guò)程設(shè)備的操作和結(jié)構(gòu)故障所導(dǎo)致的非正常工況、意外停工、重大安全事故所造成的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境乃至社會(huì)和政治影響越來(lái)越大。有資料表明，美國(guó)的石油化工企業(yè)每年因生產(chǎn)裝置非正常停工造成的損失達(dá)20億美元，我國(guó)一套規(guī)模為1400 kt/a的催化裂化裝置開(kāi)停工一次所需費(fèi)用高達(dá) 500萬(wàn)元人民幣左右，因此，如何減少煉化生產(chǎn)裝置非正常停工次數(shù)是煉化生產(chǎn)管理密切關(guān)注的首要問(wèn)題。已有實(shí)踐表明，故障診斷技術(shù)能夠在故障的潛發(fā)期即發(fā)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的異常變化，有利于及時(shí)采取措施防止設(shè)備故障的進(jìn)一步擴(kuò)展，減少煉化裝置因顯著故障造成的非正常停工次數(shù)。應(yīng)用故障診斷技術(shù)不僅能減少事故75%，節(jié)約維修工時(shí)30%，節(jié)約維修成本 25%～50%，還能降低生產(chǎn)成本、節(jié)約能源和物料消耗，極大地提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率?？傊?，實(shí)現(xiàn)石油和化工過(guò)程設(shè)備的長(zhǎng)、安、穩(wěn)、優(yōu)運(yùn)行一直是世界石油和化學(xué)工業(yè)努力追求的目標(biāo)。

過(guò)程設(shè)備主要存在因機(jī)械結(jié)構(gòu)引起的設(shè)備故障和操作不當(dāng)引起的過(guò)程故障（即流動(dòng)異常）。目前常用的故障診斷方法有過(guò)程流程模擬和常規(guī)過(guò)程參數(shù)測(cè)量法。過(guò)程流程模擬使得化工過(guò)程的優(yōu)化控制和操作成為可能，但其成功應(yīng)用是以過(guò)程設(shè)備的結(jié)構(gòu)“正?！睘榍疤岬?，當(dāng)設(shè)備因結(jié)垢、腐蝕、振動(dòng)、超載等原因發(fā)生難以預(yù)測(cè)的機(jī)械故障或操作條件超出模型的預(yù)測(cè)范圍時(shí)，就難以對(duì)設(shè)備的操作狀態(tài)正常與否作出正確判斷。常規(guī)過(guò)程參數(shù)（如溫度、壓力、流量、組成等）的在線測(cè)量只能給出過(guò)程設(shè)備操作狀態(tài)的表觀現(xiàn)象，一旦設(shè)備出現(xiàn)機(jī)械和操作故障，采用這些常規(guī)在線測(cè)試數(shù)據(jù)難以確定“病灶”所在。

盡管超聲波和電容法在結(jié)構(gòu)故障診斷及流體流動(dòng)狀況檢測(cè)上已有廣泛的應(yīng)用，但是由于超聲探傷缺陷定性歷來(lái)是一個(gè)疑難問(wèn)題，至今仍主要依賴(lài)于探傷人員的經(jīng)驗(yàn)和分析判斷，準(zhǔn)確性差，尤其在流動(dòng)特性的測(cè)量上準(zhǔn)確性差；而電容法則受到流體介質(zhì)物性和測(cè)量環(huán)境的限制，在環(huán)境復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法應(yīng)用，因此在工業(yè)過(guò)程設(shè)備故障診斷中，還需要開(kāi)發(fā)更適當(dāng)?shù)臋z測(cè)技術(shù)。類(lèi)似于人體透視的X射線技術(shù)，γ射線掃描技術(shù)是一種用于過(guò)程設(shè)備“透視”的先進(jìn)技術(shù)，可快速、直接地對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)和操作故障進(jìn)行診斷，確定故障的部位和程度，可作為輔助過(guò)程優(yōu)化操作和在線維護(hù)的重要工具[1-3]。DuPont公司于20世紀(jì)70年代嘗試用γ射線掃描技術(shù)對(duì)重水蒸餾塔進(jìn)行了檢測(cè)，1987年 Phillip、Glitsch和Koch等公司進(jìn)行了該技術(shù)的商業(yè)化開(kāi)發(fā)，并為Koch公司所壟斷，不對(duì)外轉(zhuǎn)讓?zhuān)瑑H提供技術(shù)服務(wù)，且收費(fèi)高昂。為此，中國(guó)石油大學(xué)（北京）從1983年起就試圖把射線掃描技術(shù)應(yīng)用到石油化工中進(jìn)行關(guān)鍵裝置的故障診斷。從1983—1995年，應(yīng)用γ射線掃描技術(shù)測(cè)量了小型冷模塔和提升管的多相流流動(dòng)特性，完成了 γ射線掃描技術(shù)用于蒸餾塔、FCC提升管反應(yīng)器流動(dòng)狀態(tài)與故障診斷的原理探索，為技術(shù)的開(kāi)發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)[4-5]。1997年開(kāi)始進(jìn)行γ射線故障診斷技術(shù)的工業(yè)化試驗(yàn)[6]，十余年的工業(yè)化試驗(yàn)使基于 γ射線掃描的故障診斷技術(shù)得到不斷完善，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

γ射線掃描用于工業(yè)設(shè)備故障診斷必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題是掃描移動(dòng)機(jī)構(gòu)、放射源防護(hù)結(jié)構(gòu)以及射線圖譜的故障識(shí)別。掃描移動(dòng)機(jī)構(gòu)已成功廣泛用于人體CT和危險(xiǎn)品的檢查，但這些機(jī)構(gòu)都不可能被搬到環(huán)境復(fù)雜的煉化現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行掃描檢測(cè)。盡管γ射線掃描技術(shù)用于工業(yè)過(guò)程設(shè)備故障診斷已有幾十年，但對(duì)掃描移動(dòng)機(jī)構(gòu)和放射源的詳細(xì)結(jié)構(gòu)未見(jiàn)報(bào)道。本文作者主要介紹了γ射線掃描技術(shù)及其故障診斷實(shí)例，并結(jié)合流程模擬來(lái)確定故障原因和制定解決方案。

1 γ射線掃描技術(shù)

1.1 γ 射線掃描技術(shù)原理

γ 射線是一種高頻高能電磁波，具有很強(qiáng)的穿透能力。當(dāng)一束 γ 射線穿過(guò)物質(zhì)后，其能量強(qiáng)度由于物質(zhì)的吸收被衰減，減弱強(qiáng)度與放射源能量，吸收體物質(zhì)和物質(zhì)的厚度有關(guān)，并服從Lambert-Beer定律：

式中，I0為探測(cè)器與放射源之間無(wú)待測(cè)物體時(shí)探測(cè)器的射線強(qiáng)度；μm為吸收物質(zhì)對(duì)射線的質(zhì)量吸收系數(shù)；ρ為介質(zhì)（指吸收物質(zhì)）密度；I為射線透過(guò)吸收物質(zhì)后的強(qiáng)度。

物質(zhì)的質(zhì)量吸收系數(shù)可以預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定[7]，從式（1）可知，只需測(cè)量射線強(qiáng)度就可以知道測(cè)線上的混相密度（或相對(duì)密度）。在過(guò)程設(shè)備兩側(cè)同步移動(dòng) γ 放射源和探測(cè)器就可測(cè)出設(shè)備內(nèi)操作介質(zhì)的密度（或與密度相關(guān)的物理量）分布譜圖，即 γ 射線掃描圖譜。一般通過(guò)對(duì)掃描圖譜與設(shè)備結(jié)構(gòu)圖的比對(duì)分析就可以確定明顯的設(shè)備結(jié)構(gòu)故障，但對(duì)于設(shè)備結(jié)構(gòu)缺陷不大或操作不當(dāng)引起的故障等問(wèn)題，則還需要借助流程模擬才能確定故障原因和制定解決方案。

1.2 掃描移動(dòng)機(jī)構(gòu)

實(shí)驗(yàn)室用的掃描移動(dòng)機(jī)構(gòu)易于實(shí)施，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室裝置規(guī)模小，所用的放射源強(qiáng)度低，實(shí)驗(yàn)環(huán)境好。一般有兩種掃描移動(dòng)方式：一種是類(lèi)似于X射線安全檢查設(shè)備，移動(dòng)被測(cè)物體，而放射源和探測(cè)器則固定不動(dòng)；另種是移動(dòng)放射源和探測(cè)器，而被測(cè)物體相對(duì)不動(dòng)。此兩種方式都可以采用多探測(cè)器以增加掃描精度[9-10]，所得圖譜可以借助數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確地反演出裝置內(nèi)結(jié)構(gòu)和物料組成分布[11-12]。

從式（1）可知，待測(cè)設(shè)備尺寸增大一倍，為了獲得同樣測(cè)量，射線的入射強(qiáng)度必須達(dá)到原來(lái)的4倍，顯然對(duì)于規(guī)模龐大的石油和化工設(shè)備的檢測(cè)必須采用活度較高的放射源。但是為了減少射線對(duì)操作人員的傷害，又要求盡可能采用活度較低的放射源。綜合考慮工業(yè)用的放射源活度一般為實(shí)驗(yàn)室的百倍左右，常采用1Ci137Cs或0.1Ci60Co放射源。因此，工業(yè)探測(cè)器的低限測(cè)量值要遠(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)室（即要有更高的靈敏度），同時(shí)由于石油和化工過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜和防爆等級(jí)要求高，實(shí)驗(yàn)室用的掃描移動(dòng)結(jié)構(gòu)已不能采用，這就要求開(kāi)發(fā)具有較高檢測(cè)精度的射線測(cè)試儀和具有廣泛適用性的掃描移動(dòng)機(jī)構(gòu)。

中國(guó)石油大學(xué)借助現(xiàn)代集成電路技術(shù)，將傳統(tǒng)的射線檢測(cè)系統(tǒng)高度集成，開(kāi)發(fā)出了可同時(shí)測(cè)量射線強(qiáng)度和射線頻譜、質(zhì)量?jī)H為2.6 kg的便攜式γ射線測(cè)試儀[13]，顯著提高了測(cè)量精度，滿(mǎn)足了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的便攜性要求，并通過(guò)蓄電池低壓供電解決了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的防爆問(wèn)題。

在工業(yè)應(yīng)用的初期，由于采用1Ci137Cs線型放射源，其質(zhì)量達(dá)40 kg，導(dǎo)致掃描移動(dòng)機(jī)構(gòu)[14]移動(dòng)、安裝性能很差，不能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)故障診斷的要求。針對(duì)應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題，提出了新的掃描移動(dòng)機(jī)構(gòu)方案。圖1是γ射線掃描塔器的一個(gè)示意圖，放射源和探測(cè)器各用一根鋼絲繩牽引作上下升降位移。升降位移主要由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、諧波齒輪減速器、鋼絲繩輪、導(dǎo)向輪和其它輔助件組成。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、諧波齒輪減速器和鋼絲繩輪組裝在一起，固定在裝置頂部處。導(dǎo)向輪固定在裝置護(hù)欄上，并且導(dǎo)向輪置于欄桿之外。當(dāng)鋼絲繩輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，使鋼絲繩拉緊或放松，經(jīng)導(dǎo)向輪使放射源和探測(cè)器作同步升降移動(dòng)。在導(dǎo)向輪附近安裝一超聲波測(cè)距儀（或計(jì)米器），測(cè)量結(jié)果可輸入到計(jì)算機(jī)，用以判斷在測(cè)量過(guò)程中放射源和探測(cè)器是否處在同一水平位置，是否需要對(duì)放射源或探測(cè)器的位置進(jìn)行水平調(diào)整。

圖1 γ射線掃描塔器的示意圖

1.3 面放射源

由于放射源和探測(cè)器僅由鋼絲繩懸掛，其在垂直移動(dòng)過(guò)程中不可避免地會(huì)發(fā)生水平旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致放射源發(fā)出的射線不能被探測(cè)器所捕獲。探測(cè)器可以做到360°全方位感受射線，在此情形下，采用常規(guī)的線型放射源顯然不能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的需要。為此提出了新的360°面射線發(fā)射方式，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。為減輕防護(hù)罐的總質(zhì)量，放射源防護(hù)罐采用吸收系數(shù)極高的貧鈾（或金屬鎢、鉛等）密封，一塊貧鈾塊固定在不銹鋼圓筒的下部，另一塊可上下移動(dòng)的貧鈾塊則在上部，并且點(diǎn)放射源固定在貧鈾塊的下中心處。在使用時(shí)，可滑動(dòng)的貧鈾塊移動(dòng)到上部，使點(diǎn)放射源置于兩塊貧鈾塊之間，點(diǎn)放射源向四周 360°放射，形成了面放射源。當(dāng)不使用放射源時(shí)，兩塊貧鈾塊合在一起，對(duì)放射源形成屏蔽，防止其對(duì)人體可能引起的傷害。在工業(yè)應(yīng)用中，本面放射源防護(hù)罐質(zhì)量只有6 kg，而獲得相同射線發(fā)射強(qiáng)度的線型放射源防護(hù)罐質(zhì)量約為40 kg。

上述掃描移動(dòng)機(jī)構(gòu)是一種適合于大型工業(yè)裝置故障診斷的定位與掃描移動(dòng)系統(tǒng)，包括固定機(jī)構(gòu)、移動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、定位系統(tǒng)等在內(nèi)的系統(tǒng)總重不超過(guò)20 kg，全部部件可置于一個(gè) 400 mm×320 mm×210 mm的旅行包內(nèi)，且定位精度可控制在5 mm之內(nèi)。安裝時(shí)間從原來(lái)的幾天縮短到現(xiàn)在的2 h左右，為應(yīng)對(duì)突發(fā)的過(guò)程設(shè)備故障提供了更快的響應(yīng)。

2 機(jī)械結(jié)構(gòu)故障診斷實(shí)例

2.1 解吸塔浮閥掉落故障

某催化裂化裝置解吸塔操作有些異常，為了查找原因，利用150 mCi60Co γ射線對(duì)該塔進(jìn)行了掃描檢測(cè)，部分掃描結(jié)果見(jiàn)圖3所示。

圖2 面放射源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖3 解吸塔掃描圖譜

依據(jù)式（1）可知，射線強(qiáng)度I較大的說(shuō)明射線透過(guò)的物質(zhì)密度（對(duì)于混合物則為平均值）?。环粗?，射線強(qiáng)度I較小的則說(shuō)明射線透過(guò)的物質(zhì)密度大。解析塔的內(nèi)部從頂?shù)降自O(shè)置有許多塔板，顯然射線透過(guò)氣相層射線強(qiáng)度最高，透過(guò)塔盤(pán)上泡沫或液層次之，而透過(guò)塔盤(pán)后的射線強(qiáng)度則最低。從圖3圖譜可以看出，32～33層塔盤(pán)處的波峰明顯低于其它層，說(shuō)明該處的密度較大，高于純氣相密度，只有漏液或霧沫夾帶才可能出現(xiàn)這種現(xiàn)象。另霧沫夾帶通常會(huì)發(fā)生在塔的某一部位的多層塔板上，因此認(rèn)為33層處存在漏液。停工檢修發(fā)現(xiàn)33層塔板有浮閥掉落，正是浮閥的掉落導(dǎo)致32～33層氣相中的液體增加。

2.2 重整汽油抽提蒸餾塔塔盤(pán)部分結(jié)焦故障

某150 kt/a重整汽油抽提蒸餾塔設(shè)計(jì)進(jìn)料量為20 t/h，正常使用一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)塔頂餾出物芳烴含量超標(biāo)，而塔底產(chǎn)品苯含量降低，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的質(zhì)量。為此，降低塔的處理量，進(jìn)料量降至16 t/h時(shí)操作正常，產(chǎn)品質(zhì)量合格。

為了確定抽提蒸餾塔故障原因，分別在兩種工況（進(jìn)料量為16 t/h和18 t/h）下用γ射線從塔頂?shù)剿走M(jìn)行了全塔掃描，從塔頂85～70層的掃描結(jié)果如圖4所示，其余層兩種工況的掃描圖譜沒(méi)有差別。由圖4可以看出，塔頂段在進(jìn)料量達(dá)到 18 t/h時(shí)塔頂 85～74層出現(xiàn)了嚴(yán)重的液泛癥狀，而其它各層塔盤(pán)都是處于正常狀態(tài)；而進(jìn)料量在16 t/h時(shí)所有塔板操作都正常。也就是說(shuō)，隨著負(fù)荷的增大，85～74層塔盤(pán)將會(huì)出現(xiàn)液泛的癥狀。

造成該塔液泛可能的原因有負(fù)荷太大、塔板結(jié)垢或堵塞。負(fù)荷18 t/h尚小于設(shè)計(jì)值，并且根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的塔設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)，對(duì)兩種不同工況下塔內(nèi)各塔板的水力學(xué)性質(zhì)采用商業(yè)流程模擬軟件Aspen Plus對(duì)該塔進(jìn)行了流程模擬診斷。模擬結(jié)果表明，若塔盤(pán)機(jī)械結(jié)構(gòu)正常，在兩種工況下的操作都不應(yīng)該發(fā)生液泛，因此，塔在18 t/h下操作出現(xiàn)的產(chǎn)品質(zhì)量故障不是由于設(shè)計(jì)和操作不當(dāng)即負(fù)荷太大導(dǎo)致的故障，很有可能是由塔內(nèi)構(gòu)件的機(jī)械故障引起的。

再結(jié)合圖4可以初步判斷抽提蒸餾塔塔頂85～74層的塔盤(pán)可能發(fā)生了堵塞，其它塔盤(pán)無(wú)結(jié)構(gòu)故障，但是單從圖4還無(wú)法判斷塔盤(pán)堵塞程度和給出目前臨時(shí)的操作方案。

由于塔盤(pán)極有可能出現(xiàn)了堵塞，因此，在流程模擬診斷時(shí)需改變一些輸入?yún)?shù)，塔盤(pán)開(kāi)孔率顯然必須減少，重新設(shè)置開(kāi)孔率對(duì)塔進(jìn)行了重新模擬計(jì)算。開(kāi)孔率減少到只有原來(lái) 60%時(shí)，模擬結(jié)果與射線掃描結(jié)果一致，進(jìn)料量為16 t/h時(shí)，所有塔盤(pán)不會(huì)發(fā)生液泛，可正常操作；而當(dāng)進(jìn)料量為18 t/h時(shí)，塔頂幾層塔盤(pán)發(fā)生液泛，將影響產(chǎn)品質(zhì)量。

根據(jù)上述診斷結(jié)果，為該塔制定了維護(hù)和操作方案：①考慮到生產(chǎn)的需要，車(chē)間可按照允許的最大負(fù)荷16 t/h繼續(xù)生產(chǎn)，創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)效益；②制定了防止塔盤(pán)堵塞（結(jié)焦）的措施，保證塔頂與塔底產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)；③備好預(yù)更換塔板，縮短停工維修時(shí)間。

3 操作故障診斷實(shí)例

圖4 兩種處理量下的抽提蒸餾塔 γ 射線掃描圖譜

某催化反應(yīng)-再生系統(tǒng)的工況突然出現(xiàn)了嚴(yán)重的異常，其突出表現(xiàn)是催化劑外溢管周期性發(fā)出類(lèi)似放炮的巨大響聲，同時(shí)催化劑跑損嚴(yán)重，對(duì)生產(chǎn)造成了很大的影響。車(chē)間采用了所有的常規(guī)檢測(cè)方法都無(wú)法找到故障原因，準(zhǔn)備停工檢修。作為停工前最后的努力，利用 γ 射線掃描技術(shù)對(duì)裝置進(jìn)行故障診斷，以確定故障原因和制定維修方案。

首先對(duì)該裝置的外溢管中下段從上而下進(jìn)行了射線掃描檢測(cè)，以了解外溢管管內(nèi)的流化狀況（即管內(nèi)軸向密度變化情況），掃描結(jié)果見(jiàn)圖5。從掃描圖譜可知，管內(nèi)密度沿軸向變化沒(méi)有規(guī)律，不符合模擬流動(dòng)結(jié)果。

外溢管管內(nèi)密度沿軸向變化無(wú)規(guī)律，那么它與時(shí)間有關(guān)系嗎？可固定測(cè)量點(diǎn)，連續(xù)采用射線透射法在線測(cè)量管內(nèi)密度隨時(shí)間變化。在外溢管上選定了兩個(gè)固定測(cè)量點(diǎn)A和B，圖6是測(cè)試部位示意圖，圖7和圖8分別是A和B兩測(cè)量點(diǎn)上的射線強(qiáng)度時(shí)間序列譜圖。

圖5 外溢管軸向掃描圖譜

圖6 外溢管測(cè)試部位示意圖

從圖7和圖8可知，透過(guò)外溢管后的A和B兩點(diǎn)的射線強(qiáng)度都出現(xiàn)周期性的大幅振蕩，也就是在A和B兩截面上氣固兩相流動(dòng)密度都出現(xiàn)較大的周期性振蕩。然而，對(duì)于正常流動(dòng)的提升管、半U(xiǎn)管、外溢管等的射線強(qiáng)度震蕩幅度很小，正常流動(dòng)的射線強(qiáng)度序列譜圖如圖9所示。

圖7 A截面上射線強(qiáng)度時(shí)間序列譜圖

圖8 B截面上射線強(qiáng)度時(shí)間序列譜圖

圖9 正常氣固流動(dòng)的射線強(qiáng)度時(shí)間序列譜圖

與正常圖譜對(duì)比，并依據(jù)式（1），不難知道A和B兩測(cè)量截面上有時(shí)固體顆粒很多，有時(shí)幾乎沒(méi)有，是不正常的現(xiàn)象。對(duì)此掃描結(jié)果進(jìn)行綜合分析后，認(rèn)為這一現(xiàn)象的出現(xiàn)是因?yàn)榇呋瘎┩庖绻艹隹谳^小，在流化風(fēng)量過(guò)大時(shí)導(dǎo)致催化劑顆粒在出口處壓實(shí)而堵塞出口，當(dāng)管內(nèi)氣體壓力增加至足以沖破壓實(shí)的顆粒層時(shí)，催化劑顆粒才能溢出，并出現(xiàn)放炮現(xiàn)象；而后，催化劑顆粒又在出口處積累，引起壓實(shí)，從而導(dǎo)致外溢管內(nèi)催化劑顆粒的密度出現(xiàn)振幅較大的周期性變化。

根據(jù)上述診斷結(jié)果，建議車(chē)間減小操作風(fēng)量，消除了操作故障，避免了催化裝置這一煉油廠核心裝置的停工檢修，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。自此以后，該車(chē)間一直將 γ射線掃描技術(shù)作為催化反應(yīng)-再生系統(tǒng)流化狀況監(jiān)測(cè)的常規(guī)手段，為裝置的操作優(yōu)化提供依據(jù)。

4 結(jié) 論

（1）通過(guò)對(duì)線放射源防護(hù)罐的改造和采用新的360°面發(fā)射方式，減輕了防護(hù)罐的質(zhì)量，并為大型石化過(guò)程設(shè)備故障診斷開(kāi)發(fā)了具有高度便攜性和通用性的掃描移動(dòng)機(jī)構(gòu)。

（2）經(jīng)過(guò)十余年的工業(yè)化應(yīng)用，形成了基于γ射線掃描的過(guò)程與設(shè)備的故障診斷技術(shù)，它在塔器和催化反-再系統(tǒng)等過(guò)程與設(shè)備上故障診斷應(yīng)用表明，可快速、直接獲得設(shè)備結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和設(shè)備內(nèi)物體流動(dòng)數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)和操作故障進(jìn)行有效地準(zhǔn)確診斷，成為石油化工過(guò)程與設(shè)備的操作優(yōu)化和在線維護(hù)的重要工具。

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Process equipment troubleshooting by gamma ray scanning technique

WEI Weisheng，XU Jian，BAO Xiaojun
（Faculty of Chemical Engineering，China University of Petroleum，Beijing 102249，China）

By an improved design for radiation source protection，the protection weight can be reduced significantly. A novel 360 degree planar radiation mode is employed. A portable gamma ray scanning system has been developed for the on-site measurement in petrochemical plants. A diagnosis and troubleshooting method for equipments in petrochemical process was proposed based on more than ten year industrial application of the gamma ray scanning technique. The structure and fluid flow characteristics inside the equipment can be measured rapidly and directly，then the structural and operating failure of the process equipments can be accurately diagnosed. Examples for troubleshooting on both structural and operating failure are introduced.

gamma ray scanning；process equipment；troubleshooting；process simulation

TL 812

A

1000–6613（2011）11–2563–06

2011-04-05；修改稿日期2011-07-22。

及聯(lián)系人：魏偉勝（1962—），男，碩士，研究員，研究方向?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)工程。E-mail weiws@cup.edu.cn。