吳國良

(上海石油化工股份有限公司，上海200540)

作者依據(jù)儀表設(shè)備和控制系統(tǒng)管理、維護保養(yǎng)的經(jīng)驗，以各種現(xiàn)場儀表設(shè)備和控制系統(tǒng)出現(xiàn)的故障為案例，運用儀表工作原理、自動控制原理、工藝過程知識等，分析故障產(chǎn)生的原因、處理辦法以及預(yù)防措施。

常用的平衡式、錐形式、孔板、噴嘴、文丘里、均速管、鍥式、彎管、機翼等流量測量儀表，均是利用測量元件上的差壓與流量的關(guān)系實現(xiàn)流量的測量，因此了解差壓測量中發(fā)生的各種故障現(xiàn)象十分重要。本文接續(xù)2019年第3期流量檢測儀表故障診斷及處理建議(一)的內(nèi)容，分析了流量儀表在測量過程中出現(xiàn)的故障及異?，F(xiàn)象，分析了原因并給出了相應(yīng)的解決方案。

5 再沸器冷凝液對測量儀表的影響

5.1 故障現(xiàn)象

工藝操作人員已經(jīng)明確丙烯精餾塔T-304再沸器的疏水器有故障，所以小幅度增加疏水器前的排放閥開度，讓冷凝液就地排放，但蒸汽流量指示偏低。操作人員增大調(diào)節(jié)閥開度，但蒸汽流量上升卻不足，此時塔底溫度也升不上去。

5.2 現(xiàn)象分析

操作人員知道疏水器有故障，所以小幅度增加疏水器前的排放閥開度，但是排放閥口徑小，冷凝液的排放量遠小于疏水器的排放量，使冷凝液排放不暢通，這時蒸汽冷凝速度大于凝液的排放速度，使冷凝液在再沸器內(nèi)慢慢積聚，液位升高，再沸器內(nèi)的熱交換面積減小，這使得蒸汽冷凝速度減慢，直到蒸汽冷凝量與排放量相等，達到平衡，再沸器內(nèi)冷凝液位穩(wěn)定在某個高度，這時流入再沸器的蒸汽流量就減少，因此流量指示顯示偏低。如果增大調(diào)節(jié)閥開度，再沸器內(nèi)蒸汽壓力升高，迫使凝液排放速度增加，但終因排放量不夠，流量增加不明顯。由此可見，蒸汽流量的大小取決于冷凝液的排放流量大小。由于再沸器內(nèi)熱交換面積少了，加熱量減少，塔溫度上升達不到要求。

5.3 處理方法

疏水器的旁路閥門口徑較大，如果將旁路閥開大，加大冷凝液排放量，蒸汽流量指示就能上升。在分析該類故障時，不應(yīng)只從儀表的流量指示表及調(diào)節(jié)閥方面考慮，還需特別注意工藝設(shè)備方面的疏水器、管道等方面是否有堵塞等故障。

6 純堿稀釋用純水流量值偏低且波動大的原因

6.1 現(xiàn)象分析

堿洗塔(T-201)中部濃堿液循環(huán)系統(tǒng)用的濃堿液是由純堿液加純水配制而成，其工藝流程如圖6所示。來自裂解爐急冷熱交換器的高壓排放水在罐V-702內(nèi)閃蒸得到中壓蒸汽和冷凝液。該冷凝液作為純水用，依靠V-702的自身壓力通過液面調(diào)節(jié)閥(LIC-732-01V)，再經(jīng)長管道輸送，一路作為堿洗塔塔頂水洗用(由流量調(diào)節(jié)回路FIC-213控制)，另一路由流量調(diào)節(jié)回路FIC-215控制作為稀釋純堿液用。當V-702壓力波動時，或因液面調(diào)節(jié)閥開度變化，或因堿洗塔塔頂進水流量變化等擾動因素發(fā)生時，均會引起純水流量調(diào)節(jié)閥(FIC-215-V)的閥門前壓力波動，當閥前壓力接近或小于純堿定量泵P-205出口壓力時，即使該閥全開，純水流量也很小，甚至發(fā)生純堿液倒灌流入附近純水管線上的孔板，造成流量表指示偏低或超出0的范圍等現(xiàn)象。

圖6 純堿稀釋工藝流程示意

正常時流量指示波動大，是由于純堿定量泵是往復(fù)式定量泵，泵出口壓力波動較大，造成純水流量調(diào)節(jié)閥后壓力波動，因而純水流量也隨之波動。此外，V-702的液位(LIC-732)波動造成液位調(diào)節(jié)閥開度變化，也是造成上述FIC-215流量指示不穩(wěn)的原因。

6.2 處理方法

發(fā)現(xiàn)純水流量指示為0時，操作人員應(yīng)及時設(shè)法提高純水的壓力，例如提高罐V-702的壓力控制設(shè)定值等，以防止純堿液倒灌進入附近的純水管線。如果發(fā)現(xiàn)純堿液已經(jīng)倒入純水管線上的孔板處時，應(yīng)在恢復(fù)純水流量正常狀態(tài)后，需清洗孔板流量計的儀表導(dǎo)壓管和差壓變送器，以防堿液腐蝕導(dǎo)壓管及儀表。

7 堿洗塔的稀堿液循環(huán)流量表指示呆滯現(xiàn)象

7.1 故障現(xiàn)象

堿冼塔的稀堿液循環(huán)系統(tǒng)用于清洗工藝氣體介質(zhì)中的油脂，使用孔板差壓式流量計來測量稀堿液的循環(huán)流量，發(fā)現(xiàn)該流量計指示經(jīng)常出現(xiàn)呆滯或不正?，F(xiàn)象。

7.2 現(xiàn)象分析

由于稀堿液是循環(huán)使用的，經(jīng)堿洗后的堿液中含有堿泥，堿泥很黏稠，慢慢沉淀進入導(dǎo)壓管，并逐漸沉積在導(dǎo)壓管和三閥組內(nèi)，溫度低于40℃時堿泥會發(fā)生凝固，因此導(dǎo)壓管、三閥組和差壓變送器都需要進行伴熱保溫，以保持堿泥的可流動性。

在實際使用過程中，堿泥在導(dǎo)壓管、三閥組等處很容易沉積，如保溫效果不好，堿泥變得黏稠，孔板差壓的傳遞就變得遲緩，甚至在這些部位經(jīng)常發(fā)生堵塞現(xiàn)象，嚴重影響了流量測量的準確性。在檢修時常需要拆除外面的保溫，拆下三閥組及排污閥門蓋板等進行機械疏通，工作量較大。此外，由于堿液的腐蝕作用，造成管道等處的泄漏，所以使測量指示不準。

7.3 處理方法

為了解決上述稀堿液中的堿泥容易堵塞導(dǎo)壓系統(tǒng)的問題，改進了導(dǎo)壓系統(tǒng)如圖7所示，通過增加隔離液器將含有堿泥的稀堿液介質(zhì)與導(dǎo)壓管隔離，不讓稀堿液直接進入導(dǎo)壓管和變送器。為此，要按下面方法灌入隔離液(變壓器油)，步驟如下：

1)先打開取壓閥V1， V2及隔離液罐底部的閥門V3， V4，讓工藝介質(zhì)稀堿液慢慢流入隔離液罐，直到從罐側(cè)面的溢流口流出為止，再關(guān)上罐底部閥門V3， V4，由于2個罐的溢流口高度相同，因此不會產(chǎn)生液柱附加誤差。

2)然后堵上溢流口。為了能排凈導(dǎo)壓管內(nèi)的空氣，變壓器油應(yīng)從導(dǎo)壓管最低處(V5或V6)自下而上灌入。注意，當油進入變送器正負壓室時，要打開變送器兩側(cè)的排氣堵頭，讓空氣排出，直到油流出為止，以保證變送器正負壓室內(nèi)不留有空氣泡。此外，再取下隔離液罐頂部堵頭，讓油從隔離液罐頂部溢出為止，再堵上隔離液罐頂部的排氣堵頭，到此灌隔離液步驟完成。

3)此時可打開隔離液罐底部閥門V3， V4，引入介質(zhì)壓力。由于開表時罐內(nèi)可能還會進入空氣，影響流量測量，因此需要通過隔離液罐頂?shù)呐艢舛骂^放氣，但要注意不讓隔離液溢出過多。

圖7 改進的導(dǎo)壓系統(tǒng)示意

經(jīng)過上述方法改進后，導(dǎo)壓管和變送器內(nèi)的介質(zhì)是變壓器油，因此無需伴熱保溫，只要將取壓閥V1， V2和隔離液罐良好伴熱保溫即可。同時由于2個隔離液罐處于高位，堿泥向?qū)汗艿吞幏e沉，排污管底部不用閥門而采用排污堵頭，以便發(fā)生堵塞時還可以拆下堵頭，進行機械疏通。此外，在堿液排放時需將隔離液罐底部閥門V3， V4關(guān)上，以免變壓器油在排污時被一起帶走。

除了采用隔離液辦法外，還可以使用雙法蘭差壓變送器來測量孔板差壓，但是要選擇法蘭尺寸較小(DN50)而膜片靈敏度大(壓差量程較小)的產(chǎn)品，則可避免導(dǎo)壓管系統(tǒng)帶來的麻煩。

8 丙烯出料泵出口壓力下降時引發(fā)丙烯出料流量計指示值升高的現(xiàn)象

8.1 故障現(xiàn)象

丙烯塔精餾塔(T-304)簡易流程如圖8所示。渦輪流量計FQ-344與孔板差壓式流量計FdRC-343均是T-304的丙烯出料流量計，安裝在同一管道上。操作人員發(fā)現(xiàn)這2臺表的指示偏高，但經(jīng)檢查儀表均無故障，同時工藝確認塔的進料流量和塔底出料實際流量均未變化。

8.2 現(xiàn)象分析

操作人員反映T-304的進料流量不變，塔底出料量不變，在整個系統(tǒng)物料平衡的情況下，出現(xiàn)丙烯產(chǎn)品出料流量顯示值增加的不正常現(xiàn)象。儀表技術(shù)人員與工藝人員共同分析原因，發(fā)現(xiàn)出料流量調(diào)節(jié)器FdRC-343是處于投運串級狀態(tài)，只有在調(diào)節(jié)器外給定值增高的情況下，流量指示才會隨之而增高。由圖8可看出，T-304塔的丙烯出料流量與塔的回流量呈定差值關(guān)系，關(guān)系式為qm0=qm1-qm2，因而，只有在塔回流量qm1(FRC-343)升高的情況下，出料流量調(diào)節(jié)器外給定值量qm0才會升高。

圖8 丙烯塔精餾塔簡易流程示意

通過上述分析，應(yīng)尋找工藝條件的變化情況，發(fā)現(xiàn)丙烯出料泵P-307出口壓力從2.0 MPa下降到1.5 MPa，從工藝物料平衡角度分析，在丙烯出料流量控制正常情況下，流量調(diào)節(jié)閥開度是一定的，但由于泵出口壓力降低，丙烯開始氣化，密度減小，體積膨脹，流過調(diào)節(jié)閥的實際丙烯質(zhì)量流量會減少，而且塔的進料流量和塔底出料流量大小均沒有變化，因此丙烯實際出料質(zhì)量流量的減小將造成塔內(nèi)第7層塔板以下塔的內(nèi)回流流量增加，這會引起塔的溫度下降，通過溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)使再沸器的加熱蒸汽量增大，以保持塔的溫度恒定。由于塔內(nèi)回流量增加，又很快地被蒸發(fā)上升，造成塔內(nèi)上升的蒸汽量增加，再經(jīng)過塔頂冷凝器(E-333)使冷凝成液態(tài)丙烯的量也增加了，從而引起回流罐V-313液位上升，產(chǎn)生液位正偏差，液位調(diào)節(jié)器設(shè)置為正作用，所以輸出信號值增大，由于回流罐V-313液位LRC-343與回流量FRC-343是均勻控制，因此回流量調(diào)節(jié)器的外給定值增加，回流量也就隨之增加，促使回流罐液位恢復(fù)正常。又丙烯出料流量與回流量是定差值控制，回流量信號的增加通過減法器后又引起丙烯出料流量調(diào)節(jié)器外給定值增大，因流量調(diào)節(jié)器設(shè)置為反作用，從而使出料流量調(diào)節(jié)閥的開度增大，使出料流量增大從而減少塔的內(nèi)回流量。由于丙烯密度減小，引起上述工藝一系列平衡過程，最后使塔的進、出物料重新達到平衡。在新的平衡情況下，回流量和出料流量指示值都比原來增大了，但實際出料質(zhì)量流量又回復(fù)到原來值，并未增加。綜上所述，系統(tǒng)重新平衡后，丙烯出料流量調(diào)節(jié)閥開度比原來增大了，出料體積流量也增大，因此在同一管道上的渦輪流量計FQ-344指示也增加了。

8.3 處理方法

工藝切換1臺丙烯出料泵后，丙烯泵出料壓力恢復(fù)到原來的2.0 MPa，2臺丙烯出料流量指示恢復(fù)正常。說明上述現(xiàn)象是由于丙烯出料泵發(fā)生故障引起，并非儀表問題。

9 改變裂解汽油壓力設(shè)定值而引發(fā)流量計示值偏高現(xiàn)象

9.1 故障現(xiàn)象

裂解汽油(TCR)輸送簡易流程如圖9所示，TCR有兩個來源，一是來自汽油放散塔(T-102)塔底出料，經(jīng)過E-107冷卻后長距離輸送，因此介質(zhì)溫度較低，該路出料中含輕組分較多；另一路來自脫丁烷塔(T-204)塔底，距離匯合點較近，因此該路出料溫度較高。冷熱2路TCR在管道匯合處混合，由于輕組分受熱氣化而產(chǎn)生沖擊現(xiàn)象，引起部分管線振動，TCR流量計指示也大幅度擺動。操作人員將管道壓力控制回路PIC-246的設(shè)定值從原來的0.33 MPa降低到0.1 MPa左右，沖擊現(xiàn)象有所減輕，但是，此時TCR流量計(FR-246)指示出現(xiàn)偏高現(xiàn)象。

圖9 裂解汽油輸送簡易流程示意

9.2 現(xiàn)象分析

FR-246指示偏高原因是由于TCR內(nèi)含有許多輕組分，在管道壓力降底后大量氣化，形成氣液二相混合體，介質(zhì)的體積膨脹，密度減小，要排出相同質(zhì)量流量的介質(zhì)，必須增大調(diào)節(jié)閥門開度，使流過孔板及調(diào)節(jié)閥的TCR流量增加，使孔板上的差壓增大，所以流量儀表指示就高了，但是實際質(zhì)量流量沒變，所以儀表指示是虛假增高。

9.3 處理方法

首先由工藝通過改變操作條件以解決水擊現(xiàn)象，然后恢復(fù)控制壓力到原來的值，使FR-246指示恢復(fù)正常。

10 催化劑再生氣加熱爐的入口氣體流量指示在再生過程中逐漸下降的現(xiàn)象

10.1 故障現(xiàn)象

催化劑再生氣加熱爐簡易流程如圖10所示，乙炔加氫反應(yīng)器(R-301)和丙二烯加氫反應(yīng)器(R-305)的催化劑再生過程分兩個階段： 第一階段是用低壓飽和蒸汽(LDS)通過加熱爐(F-301)升溫，然后進入反應(yīng)器對催化劑進行再生；第二階段需要在低壓飽和蒸汽中通入少量的空氣，而且隨著再生進行，空氣量逐漸增大。同時，還設(shè)置了1套加熱爐入口氣體最小流量控制回路，當再生氣體用量減少時，最小流量調(diào)節(jié)閥打開，將加熱爐入口流量控制在最小流量值，防止爐管燒壞，而當再生進入第二階段時加熱爐的入口氣體流量表(FIC-306)指示卻出現(xiàn)下降的現(xiàn)象。

圖10 催化劑再生氣加熱爐簡易流程示意

10.2 現(xiàn)象分析

在再生過程中加熱爐的入口蒸汽流量表指示會逐漸下降，這與再生操作過程有關(guān)。該流量測量回路的孔板和差壓變送器量程在設(shè)計時均以蒸汽為測量介質(zhì)來考慮的。因此，當再生進入第二階段時操作上需要在蒸汽中再加入空氣，這樣測量介質(zhì)成為蒸汽和空氣的混合物，并隨著空氣量的逐漸增加，混合氣體的密度逐步減小。因此，在流入反應(yīng)器的再生氣體積流量不變的情況下，因密度的逐漸減少，孔板兩端的壓差也隨之逐漸減小，造成流量指示逐漸下降。所以這是因工況條件發(fā)生變化，儀表實際運行狀態(tài)與設(shè)計參數(shù)發(fā)生偏離所造成的。

11 裂解爐原料油進料流量表在投運時的指示波動現(xiàn)象

11.1 故障現(xiàn)象

某裝置大檢修后投料開工，發(fā)現(xiàn)裂解爐4組原料油進料流量計(FIC-101-01～FIC-101-04)投運后，流量指示始終波動很大。懷疑導(dǎo)壓管及表體內(nèi)有空氣泡，但經(jīng)導(dǎo)壓管排污及表體放氣孔排氣后仍無效。

11.2 現(xiàn)象分析

裂解爐原料油進料流量計的安裝特點是孔板與差壓變送器處在同一水平高度上，而導(dǎo)壓管向下彎了一個U型后再與差壓變送器相接。大檢修時，將導(dǎo)壓管和表體內(nèi)所有原料油都排放干凈，空氣就進入這些部位。開工時，原料油進入導(dǎo)壓管和表體內(nèi)，導(dǎo)壓管內(nèi)有一部分空氣通過排污閥V1，V2排除，但是集聚在導(dǎo)壓管AB段和CD段內(nèi)以及表體內(nèi)頂部的空氣無法通過導(dǎo)壓管排污時帶走，形成氣泡柱，裂解爐原料油進料流量計安裝位置如圖11所示。由于空氣可壓縮，具有彈性，原料油壓力作用在氣泡柱上，當壓力波動時，很容易使氣泡產(chǎn)生彈性振動，加上2根導(dǎo)壓管內(nèi)積氣量不等，形成差壓波動，對小量程的差壓變送器來說就很顯著，它將引起流量儀表指示波動。如果系統(tǒng)投運自控回路后，則流量指示振蕩會更厲害。

圖11 裂解爐原料油進料流量計安裝位置示意

11.3 處理方法

原料油流量計進油后，除導(dǎo)壓管底部要排污，差壓變送器表體兩側(cè)要排氣外，還應(yīng)打開2根導(dǎo)壓管頂部的排氣閥V3，V4和排氣堵頭，讓氣體排盡，直到原料油連續(xù)流出為止，使整個導(dǎo)壓管內(nèi)無空氣集聚，上述波動情況可得到改善。

12 流量調(diào)節(jié)回路在調(diào)節(jié)閥輸出MV值相差不大時流量示值相差較大的現(xiàn)象

12.1 故障現(xiàn)象

每臺裂解爐有4組原料油管線，分別由4臺原料油流量調(diào)節(jié)回路控制。在其他條件都相同的情況下4臺調(diào)節(jié)閥的開度輸出信號(MV)輸出指示值相差不大，但原料油流量指示值相差卻較大，經(jīng)檢查儀表卻沒有問題。

12.2 現(xiàn)象分析

工藝操作人員認為4臺流量調(diào)節(jié)閥的MV值相差不大，所以流量指示也應(yīng)該相差不大，但實際4組原料油流量指示相差卻很大，而儀表卻沒有問題。分析該問題，首先要了解所用調(diào)節(jié)閥的流量特性。裂解爐原料油進料流量調(diào)節(jié)閥為等百分比流量特性，即表示流量qV與閥門開度L之間成對數(shù)關(guān)系，在直角座標系上可用1根曲線表示，如圖12所示。由曲線可見，在相同閥門開度(ΔL)變化下，流量變化值隨流量的增大而增加，即調(diào)節(jié)閥的靈敏度隨流量增大而增大。

造成4組調(diào)節(jié)閥輸出信號相差不大，但流量顯示差別卻較大的原因有以下幾個方面：

1)閥門定位器校對有誤差，調(diào)節(jié)器輸出信號MV與閥門實際開度指示不一致。

2)閥門的開度指示牌上刻度線較粗，閥門開度讀數(shù)不精確。

3)由于閥門上下行程時閥門開度有誤差，即使在相同MV信號值下，上行程與下行程時閥門實際開度不同。

4)由于調(diào)節(jié)閥是對數(shù)型流量特性，在流量值較大時(例如70%)，在較小的閥門開度偏差下，流量的偏差會很大，如圖12標記所示。

5)工藝狀況差異，例如4組調(diào)節(jié)閥的閥門后壓力不全相等，引起閥門兩端壓差不同也會造成4組流量指示有偏差。

圖12 調(diào)節(jié)閥流量qV與閥門開度L之間關(guān)系示意

12.3 故障處理

為避免發(fā)生上述現(xiàn)象，除了正確校正閥門行程外，還建議操作工以調(diào)節(jié)閥的流量指示為目標來控制調(diào)節(jié)閥的開度。因此，在4組進料流量指示值基本相同情況下，由于閥門刻度比較粗，因而4組閥門開度指示相差并不顯著。從操作角度看，4組流量指示必須相等，而4組閥門的開度存在一定差別問題并不大。

13 調(diào)節(jié)閥流通能力(CV值)過大時對調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

13.1 故障現(xiàn)象

乙烯裝置開工初期，裂解爐稀釋蒸汽流量調(diào)節(jié)回路投運自控后產(chǎn)生振蕩，不管如何調(diào)整P，I，D參數(shù)都無效。

13.2 現(xiàn)象分析

上述現(xiàn)象發(fā)生后，經(jīng)檢查流量檢測系統(tǒng)的儀表無問題，最后查明是設(shè)計問題，調(diào)節(jié)閥的流通能力CV選得過大。在相同的閥門開度和相同的閥門兩端差壓條件下，閥門的CV值越大，單位時間內(nèi)通過閥門的介質(zhì)流量也越大，這相當于在自控閉環(huán)回路中調(diào)節(jié)閥模塊的放大系數(shù)K很大，系統(tǒng)就容易超調(diào)，產(chǎn)生震蕩。

13.3 處理方法

該調(diào)節(jié)閥為套筒閥，調(diào)換套筒使其窗口面積減小，使其CV值從原來的175減小到99后系統(tǒng)控制便穩(wěn)定了。

14 重油流量計出現(xiàn)示值逐步下降及波動現(xiàn)象

14.1 故障現(xiàn)象

為不使重油進入導(dǎo)壓管和差壓變送器，重油流量計導(dǎo)壓管和差壓變送器測量室內(nèi)灌有隔離液，并對整個導(dǎo)壓管和差壓變送器進行蒸汽伴熱。工作一段時間后，出現(xiàn)重油流量計FIC-716T指示逐步下降現(xiàn)象，有時流量指示還會出現(xiàn)波動情況。

14.2 現(xiàn)象分析

流量計導(dǎo)壓管系統(tǒng)開啟伴熱蒸汽后，導(dǎo)壓管內(nèi)的隔離液容易受熱蒸發(fā)進入工藝管線后被帶走，時間長了導(dǎo)壓管內(nèi)隔離液液位逐漸下降，由于2根導(dǎo)壓伴熱保溫情況不盡相同，因此隔離液被蒸發(fā)情況也不一樣。假如正壓側(cè)導(dǎo)壓管內(nèi)隔離液蒸發(fā)得多，隔離液液位下降就多，這就導(dǎo)致2根導(dǎo)壓管內(nèi)產(chǎn)生液柱差，對差壓變送器產(chǎn)生1個附加反壓差，使流量指示下降，反之，產(chǎn)生1個附加正壓差造成流量指示上升現(xiàn)象。

另外，如果部分隔離液的蒸氣沒有進入工藝管線被帶走，而是積聚在隔離液罐頂部，則可能越積越多，形成氣泡團。由于氣泡的彈性作用使作用在差壓變送器上的差壓值不穩(wěn)定，因此易引起流量指示波動。此外，2根導(dǎo)壓管內(nèi)隔離液受熱沸騰時，隔離液柱發(fā)生波動也會引起流量指示波動。

14.3 處理方法

為解決導(dǎo)壓管內(nèi)隔離液蒸發(fā)和過熱沸騰問題，可將導(dǎo)壓管的伴熱保溫分成2段。隔離液罐上部是重油介質(zhì)，所以伴熱蒸汽應(yīng)該全年開啟，它的伴熱可以與孔板、出口一次閥門等的伴熱管線相連，全年通蒸汽加熱，以防重油結(jié)凍。而隔離液罐下部導(dǎo)壓管及變送器內(nèi)是灌隔離液的，可以另外敷設(shè)1路伴熱管路，只有在冬天隔離液可能結(jié)凍時才開蒸汽伴熱，從而使隔離液不易被蒸發(fā)掉。如采用10%濃度的乙二醇溶液作隔離液，則也可不加蒸汽伴熱，只需外加保溫即可。

注意： 如已發(fā)現(xiàn)導(dǎo)壓管內(nèi)的部分隔離液被蒸發(fā)掉時，應(yīng)及時吹掃導(dǎo)壓管。因為隔離液液位下降，重油隨之下沉進入導(dǎo)壓管內(nèi)，加之下部導(dǎo)壓管伴熱蒸汽一般不開(屬于冬季伴熱)，致使重油在導(dǎo)壓管內(nèi)凍結(jié)，造成堵塞，因此導(dǎo)壓管吹掃后，應(yīng)重新灌注隔離液，方可開表使用。

15 工藝重油管道內(nèi)混入空氣后對孔板流量測量的影響

15.1 故障現(xiàn)象

操作人員在調(diào)換鍋爐燃料重油泵進口過濾網(wǎng)后不久，重油流量表指示產(chǎn)生大幅度振蕩，由于流量指示波動大，回路投運自控后又引起了鍋爐的爐前燃料重油壓力大幅度波動。操作人員擔心壓力波動到低值時，會導(dǎo)致燃料油壓力低聯(lián)鎖動作，因此一方面將調(diào)節(jié)閥切手動，同時又關(guān)小燃料油的火嘴閥門以提高火嘴的背壓(即爐前壓力)，此時又發(fā)生流量指示突然下降到0的現(xiàn)象。經(jīng)查儀表無故障，后與操作人員商討讓重油在爐前回流，這樣增加了重油的流通量，流量指示才逐步恢復(fù)正常。

15.2 現(xiàn)象分析

重油泵在調(diào)換過濾網(wǎng)時容易使大量空氣進入重油管道，經(jīng)過重油泵加壓后，這些空氣被重油沖散，并沿著管道隨同重油一起流到孔板前。有部分空氣被孔板檔住，雖然孔板上部一般有1個排氣小孔，但因鍋爐單機運轉(zhuǎn)，燃料流量小，因此孔板兩邊的壓差低，積聚在管道頂部的空氣泡一時難以全部通過孔板被帶走，從而形成氣泡團。氣泡的彈性作用引起孔板兩邊壓差振蕩，造成流量指示明顯波動。此外，當燃料油的火嘴閥或調(diào)節(jié)閥的開度減小時，均會使流量減少，孔板兩邊壓差更小。如果此時壓差波動到小于壓差量程的1%(25 Pa)時，流量開平方器就會發(fā)生小信號切除，使流量指示為0，而流量實際值并不等于0。

15.3 處理方法

操作人員開啟燃料重油的爐前回流閥門使部分重油打循環(huán)，這樣流過孔板的重油流量增大，加速帶走孔板前積聚的空氣泡，流量指示波動現(xiàn)象則會緩慢消失，并趨正常。

此外，引起重油流量測量系統(tǒng)故障的原因雖然很多，但一個重要的原因是設(shè)計時孔板壓差選得太小，差壓變送器的量程變得很小，雖然測量靈敏度提高了，卻容易造成指示波動大，使系統(tǒng)控制不穩(wěn)。上述例子中更換孔板，將壓差量程從原設(shè)計的2.5 kPa擴大到10.0 kPa，這樣當孔板壓差變化較小時給流量指示的影響就不大了，重油流量測量系統(tǒng)的故障也顯著減少了。

16 重油流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)在淋浴大雨后出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象

16.1 故障現(xiàn)象

鍋爐燃料重油流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)投運自控后運行正常，但是一場大雨后卻出現(xiàn)重油流量指示震蕩現(xiàn)象，造成自動控制系統(tǒng)不穩(wěn)定。

16.2 現(xiàn)象分析

上述現(xiàn)象發(fā)生后，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)孔板取壓閥門附近的導(dǎo)壓管保溫石棉帶外面沒有防濕措施，大雨將保溫層淋濕，熱量散失，導(dǎo)壓管內(nèi)重油受冷，黏度增大，因此造成壓差信號傳遞遲滯，孔板兩邊壓差的變化不能及時地在差壓變送器上反映出來，即測量系統(tǒng)的滯后增大了，在投運自控時容易引起系統(tǒng)超調(diào)，產(chǎn)生震蕩。

16.3 處理方法

針對上述現(xiàn)象，應(yīng)立即采取防濕措施，恢復(fù)伴熱效果，待溫度上升后，系統(tǒng)則恢復(fù)正常。

17 隔離液蒸發(fā)造成附加指示誤差無法消除的原因

17.1 故障現(xiàn)象

很多重組分介質(zhì)流量測量中導(dǎo)壓管系統(tǒng)中都灌有隔離液，但是一段時間后，這些隔離液會慢慢蒸發(fā)，使導(dǎo)壓管內(nèi)隔離液液柱高度降底。如果正、負壓導(dǎo)壓管內(nèi)的隔離液液面不平衡，有高低差別，則產(chǎn)生1個液柱壓差附加誤差，使流量測量不準確。發(fā)現(xiàn)該情況后，儀表工一般通過關(guān)閉2臺一次閥門，打開三閥組的中間平衡閥門，構(gòu)成導(dǎo)壓管大U型平衡方法來解決正、負壓導(dǎo)壓管之間的液柱高度差問題，但是卻不能完全消除這個液柱附加壓差的誤差。

17.2 現(xiàn)象分析

上述所謂的導(dǎo)壓管大U型平衡方法就是將導(dǎo)壓管系統(tǒng)處于與工藝管線隔離，并處于與大氣壓力平衡狀態(tài)，U型管狀大平衡結(jié)構(gòu)如圖13所示。由圖13可知，當2臺孔板一次閥門關(guān)閉，使測量系統(tǒng)與工藝管線隔離，將隔離液罐頂部的排氣堵頭取下，使導(dǎo)壓管系統(tǒng)與大氣壓力平衡，再將三閥組的三個閥門全部打開，這樣隔離液罐、導(dǎo)壓管和三閥組構(gòu)成大U型管狀態(tài)，儀表人員認為這個狀態(tài)下正、負壓導(dǎo)壓管內(nèi)液柱高度相等，產(chǎn)生的液柱靜壓力相等，差壓變送器的入口差壓為0，儀表可以調(diào)零點了，其實不然。

圖13 U型管狀大平衡結(jié)構(gòu)示意

以下用數(shù)學(xué)推導(dǎo)方法解釋該現(xiàn)象：

1)假設(shè)隔離液蒸發(fā)使正壓側(cè)隔離液罐內(nèi)水液位降低(即油和水的界面h2>h1)，則重油補入罐內(nèi)，如圖13所示，三閥組進表閥A和B兩點處靜壓力(即變送器正負壓室壓力)可用下式表示：

pA=p1+h1ρ水+(H-h1)ρ油=

p1+h1(ρ水-ρ油)+Hρ油

(1)

pB=p2+h2ρ水+(H-h2)ρ油=

p2+h2(ρ水-ρ油)+Hρ油

(2)

式中：p1，p2——孔板兩端的靜壓力；ρ水，ρ油——隔離液和重油的密度。

由式(1)減式(2)得：

pA-pB=Δp-(ρ水-ρ油)(h2-h1)

(3)

設(shè)Δp=p1-p2，因為h2>h1，ρ水>ρ油，所以pA-pB<Δp。由以上分析可知，由于隔離液罐內(nèi)存在液柱差(h2-h1)，使差壓變送器實際接收到的壓差要比孔板兩邊壓差小，因此造成流量指示偏低。

2)做大平衡時，先關(guān)閉孔板兩端的取壓閥門，隔離液罐頂部排氣孔打開，導(dǎo)壓管內(nèi)靜壓力消失，p1=p2=0，

Δp=0，則pA-pB<0，所以pA

(4)

(5)

三閥組的平衡閥打開后，pA=pB，即式(4)等于式(5)，則簡化后：

(6)

3)重新投運儀表后，負隔離液罐上部的空缺部分又被重油占滿，對負壓導(dǎo)壓管來說又增加了1個附加靜壓力h0ρ油，所以開表后儀表指示仍偏低。

上述說明，做導(dǎo)壓管液柱大U型平衡操作，不能解決導(dǎo)壓管隔離液的平衡問題，只有重新灌隔離液，才能解決該液柱誤差問題。

18 孔板內(nèi)孔粘貼上雜物對流量測量的影響

18.1 故障現(xiàn)象

裂解爐進料原料油流量表在流量調(diào)節(jié)閥開度正常的情況下，流量指示超滿刻度。經(jīng)查差壓變送器和導(dǎo)壓管系統(tǒng)無故障。

18.2 現(xiàn)象分析

如果差壓變送器和導(dǎo)壓管系統(tǒng)均無故障的情況下，則需要檢查孔板流量計。流量計量顯示超滿刻度，估計在孔板處有雜物擋住孔口，使孔板孔徑減小，壓差增大，造成流量超滿刻度。

18.3 處理方法

在裂解爐機械清焦時，拆下孔板檢查，發(fā)現(xiàn)在孔板上游側(cè)有1塊(25×20×20) mm3左右的花崗巖石頭把孔板內(nèi)孔擋住了一部分，造成該故障。要注意，由于孔板很薄，因此2片孔板法蘭之間的間隙很小，較難觀察到孔板附近的雜物，因此必須仔細撿查，清除異物。

19 丙烯與丙烷合并輸出時丙烯的出料流量示值下降的現(xiàn)象

19.1 故障現(xiàn)象

丙烯精餾塔(T-304)塔底出料為丙烷作燃料用。由于丙烷產(chǎn)量不夠，工藝上會將產(chǎn)品丙烯全部合并到丙烷出料管線中去作燃料用，相關(guān)工藝流程如圖14所示。當2路流量合并時，發(fā)現(xiàn)丙烯出料流量計(FdRC-343)的流量指示下降了。當2路流量分開后，丙烯流量計指示又恢復(fù)正常。

圖14 丙烯精餾塔部分相關(guān)工藝流程示意

19.2 現(xiàn)象分析

丙烯精餾塔底丙烷出料泵P-306A/B的出口壓力在一般情況下有時會高于丙烯出料泵P-307A/B的出口壓力。在丙烯流量調(diào)節(jié)閥開度為一定狀態(tài)時，可能出現(xiàn)丙烷去球罐的管線壓力大于丙烯出料管線的壓力，因此丙烯就不容易經(jīng)過不合格產(chǎn)品管線進入丙烷管線，流量就會減小。此外，丙烯不合格產(chǎn)品管線的直徑為50 mm，由于管徑細，管壓降大，造成丙烯出料流量調(diào)節(jié)閥后壓力升高，也會使出料流量減少。在流量回路投運自控情況下，還會出現(xiàn)丙烯流量調(diào)節(jié)閥全開時，流量仍不能恢復(fù)的現(xiàn)象。

該現(xiàn)象不是儀表問題，由工藝方面設(shè)法解決。

20 丙烯塔回流罐頂?shù)奈蠢淠龤怏w排出流量表無指示的原因

20.1 故障現(xiàn)象

丙烯塔回流罐的簡單工藝流程如圖15所示，操作人員發(fā)現(xiàn)丙烯塔回流罐V-313頂部未冷凝氣體的排出流量表(FIC-345)無流量指示。

圖15 丙烯塔回流罐簡單工藝流程示意

20.2 現(xiàn)象分析

經(jīng)檢查儀表檢測回路沒有故障，而在現(xiàn)場打開V-313罐頂未冷凝氣體手動排放閥時，流量表恢復(fù)指示，這說明流量表是正常的。打開流量調(diào)節(jié)閥(FIC-345V)的旁路閥，流量仍無指示，說明并非調(diào)節(jié)閥堵塞，而是工藝管線內(nèi)確實無流量。進一步檢查發(fā)現(xiàn)V-313的這根放空管線與乙烯精餾塔T-303回流罐V-309的未凝氣體排放管線是合并后再送往壓縮機的吸入罐V-214。當操作人員適當關(guān)小V-309罐的排放氣流量調(diào)節(jié)閥(FIC-338V)開度，減少V-309罐的排放氣流量后，V-313罐的排放氣流量表(FIC-345T)突然有指示。分析該現(xiàn)象的原因是，乙烯精餾塔T-303比丙烯精餾塔T-304先開，因此，乙烯精餾塔回流罐V-309的未凝氣體先流通排放。由于V-309罐的壓力較高，所以排氣流量調(diào)節(jié)閥(FIC-338V)的閥門后壓力也較高。在V-313罐未冷凝氣體排放管線上有1臺單向閥，當V-309罐的排放量較大時，該閥閥后壓力升高，使單向閥的順向壓差減小，再加上單向閥受腐蝕生銹，不易打開，導(dǎo)致V-313罐的氣體不能流通，使流量表無指示。當減小該閥的閥門開度后，單向閥的背壓減小，單向閥順向壓差增大，克服了單向閥檔板的靜摩擦力，使單向閥打開，氣體流通，所以流量表就有指示了。單向閥一經(jīng)打開后，即使順向壓差再減小，仍能導(dǎo)通，不影響氣體流通。因此即使再恢復(fù)調(diào)節(jié)閥(FIC-338V)原來的閥門開度，流量表將仍有流量指示。

21 急冷油流量測量孔板壓差引出口方向改為向上45°的原因

21.1 故障現(xiàn)象

急冷油流量表的導(dǎo)壓管經(jīng)常出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，影響流量正常指示。

21.2 現(xiàn)象分析

某裝置急冷油流量測量孔板的壓差引出口方向原設(shè)計是向下45°。急冷油中帶有很多裂解時產(chǎn)生的結(jié)焦粒子，隨同急冷油來到孔板處，由于孔板阻檔，所以相當一部分結(jié)焦粒子會沉淀積聚在孔板附近。因為導(dǎo)壓管引出口方向是向下45°，這些結(jié)焦粒子很容易通過一次閥門進入導(dǎo)壓管，在孔板一次閥和導(dǎo)壓管處沉積造成堵塞，影響流量測量。這種焦粒子引起的堵塞通常不易疏通，而且在帶壓運轉(zhuǎn)情況下進行疏通操作，容易引起急冷油外噴，很不安全，多年來已成為一個難題。

21.3 處理方法

為解決孔板一次閥和導(dǎo)壓管易堵問題，可以改變導(dǎo)壓管引出口方向，改為向上45°。因此，結(jié)焦粒子不能進入導(dǎo)壓管而造成堵塞，但導(dǎo)壓管向上后還必須再向下，這樣形成了一個彎角。由于這個彎角處是相對最高點，導(dǎo)壓系統(tǒng)中的氣泡就聚集在此，容易引起流量指示波動。所以在該處又設(shè)置了一個隔離液罐，罐頂部有一個排氣堵頭，作放氣之用，此外，還可供灌隔離液用，防止急冷油進入導(dǎo)壓管和差壓變送器內(nèi)。如此改造后，結(jié)焦粒子仍有部分會聚集在孔板前，影響測量精度，故原設(shè)計不合理。應(yīng)采用偏心孔板或圓缺孔板，讓結(jié)焦粒子容易通過孔板，這樣就不會發(fā)生上述問題。

22 結(jié)束語

石油化工裝置中儀表及控制系統(tǒng)暴露出來的各種故障，有的是儀表設(shè)備或控制系統(tǒng)自身產(chǎn)生的，同時也有工藝設(shè)備故障或工藝操作失誤導(dǎo)致的問題，但這些現(xiàn)象都會在儀表中顯示出來。通過對故障原因的歸類、分析、總結(jié)，提出了相應(yīng)的處理方法，以期對廣大儀表操作人員提供借鑒。