張琦

（中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086）

1 項目優(yōu)化改造原因

某石化公司一期和二期的常減壓蒸餾裝置都是單套處理量為千萬級別的龍頭裝置，為了使原油提取更多的輕質(zhì)組分，往往通過降低蒸餾壓力，使被蒸餾的原料油沸點范圍降低，這個實現(xiàn)減壓蒸餾的重要設(shè)備即是減壓塔。而該設(shè)備由于它的抽真空系統(tǒng)，使得其操作壓力為負壓，接近真空的特殊性，所以設(shè)計院通常在其液位測量與控制上選擇差壓液位計和浮球液位計配合使用，差壓液位計測量范圍大，把控全局；浮球液位計測量范圍小，實現(xiàn)控制。但這兩種液位測量方案都有其弊端。

1.1 浮球液位計弊端

浮球液位計是根據(jù)阿基米德定律實現(xiàn)的，容器內(nèi)液位變化使浮球上下移動，使杠桿系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)輸出的角位移發(fā)生變化，并由傳感器將其轉(zhuǎn)換為電信號得出實際液位。但是由于減三線、減四線及減壓渣油粘度很大，在實際使用中浮球經(jīng)常出現(xiàn)卡澀不動的情況，另外，內(nèi)浮球的頻繁晃動也使得塔內(nèi)浮球與連桿連接部位疲勞強度增大，在一個生產(chǎn)運行周期的末端極易出現(xiàn)浮球脫落的情況，還有就是浮球液位計的精度較低，不能很好地完成精確測量控制的任務(wù)，對于調(diào)整產(chǎn)品分布及產(chǎn)品質(zhì)量上增大了操作難度，降低容錯率。

1.2 差壓液位計弊端

差壓液位計是基于液位高度變化時，液柱產(chǎn)生的靜壓也隨之變化，進而換算出液位的。差壓計的正引壓管與減壓塔集油箱底端相連，負引壓管則與降液盤上側(cè)氣相相連，再根據(jù)變送器的安裝位置進行相應(yīng)的遷移后測出實際液位。在實際使用中會出現(xiàn)以下問題。

（1）差壓液位計需配合沖洗油使用，沖洗柴油會與介質(zhì)產(chǎn)生互溶現(xiàn)象，尤其是減壓重油很可能進入引壓管內(nèi)，管道內(nèi)存在黏稠臟物堵塞管道，影響壓力傳遞，需要頻繁打沖洗油，否則，過一段時間又堵塞了，導(dǎo)致測量不準(zhǔn)，也增加維護工作量。最致命的問題出現(xiàn)在負引壓管上，如果使負引壓管充滿隔離介質(zhì)，會出現(xiàn)沖洗油被吸入塔內(nèi)，造成測量值升高，如果負引壓管不沖灌任何隔離介質(zhì)，在塔內(nèi)的高溫油氣會一點點地在負壓側(cè)冷凝，造成測量值緩慢降低，最終失控。

（2）差壓液位計也無法沖灌隔離液（水），因為負引壓管連接減壓塔內(nèi)，塔內(nèi)壓力接近真空，水的沸點會隨著壓力的降低而降低，而在接近-100kPa(g)的環(huán)境下，常溫下的水會達到沸點，變成水蒸氣進入塔內(nèi)，造成負引壓管內(nèi)隔離液消失，測量值超高爆表。

（3）引壓管伴熱保溫標(biāo)準(zhǔn)要求極高，伴熱管線需與引壓管并行敷設(shè)，必須確保從取源部位到變送器膜盒前有良好伴熱，并且保溫封口要求嚴(yán)密，否則，一旦出現(xiàn)氣溫驟降和刮風(fēng)下雨等天氣下，極易出現(xiàn)液位測量不準(zhǔn)和大幅偏差。

（4）差壓液位計引壓管路及接頭處存在漏點，由于減壓塔為負壓，因此，出現(xiàn)漏點不會造成介質(zhì)外漏，但是，會使測量出現(xiàn)偏差，且漏點極難發(fā)現(xiàn)處理。

（5）為應(yīng)對石油化工國際市場產(chǎn)品走向，對操作上的調(diào)整也越來越多，介質(zhì)密度的頻繁變化也會直接影響液位測量。常規(guī)情況下，無法對密度進行實時或定期修正。

2 差壓液位優(yōu)化改造方案

以圖1為例，LC-41001/41002/41003/41004分別為減頂、減二、減三和減底浮球液位計，LI-41006/41007/41008/41005分別為減頂、減二、減三和減底差壓液位計；以減三線差壓液位為例，優(yōu)化改造方法如下：

圖1 減壓塔DCS系統(tǒng)截圖

將原差壓液位計負壓側(cè)一次閥關(guān)閉切除，利用合適量程的絕壓壓力變送器，將其引壓管接入原差壓液位的正壓側(cè)。通過圖二DCS系統(tǒng)組態(tài)換算，利用靜壓原理，引入公式：

式中，CPV為液位測量值，即LC-41008的測量值；RV為絕壓壓力變送器PI-41008的實際測量值；RV1為減三線集油箱上部氣相絕壓壓力PI-41013的實際測量值（利舊）；PO1為變送器與取源點垂直遷移量為定值12.65kPa；ρ為減三線油的密度；g：重力加速度9.8m/s2；LEL為減三線液位實測量程為定值2.2m。

圖2 減三線差壓液位-絕壓差換算組態(tài)圖

通過兩臺絕壓壓力變送器分別測量集油箱液相和減壓塔氣相，消除減壓塔氣相壓力變化對儀表指示值帶來的影響，遷移量P01=12.65kPa為變送器實際安裝位置與正取源點的高度差1.59m；重力加速度9.8m/s2和正引壓管內(nèi)沖洗油密度0.81m/s2三者的乘積。計算出當(dāng)前液位的實際差壓值，再除以重力加速度和減三線密度即可換算出實際高度差，再根據(jù)液位量程，得出液位百分比。

3 優(yōu)化改造效果分析

改造后的減三線液位測量精確穩(wěn)定，抗干擾能力明顯增強，運行一年多的時間里，維護次數(shù)為0次，效果令人滿意。改造后又多次對整個測量方案完善優(yōu)化，其中對于固定遷移量的計算中，考慮到?jīng)_洗油會與介質(zhì)輕微互溶，且沖洗油溫度變化也會對其密度產(chǎn)生變化，我們通過單純測量液柱靜壓，實測沖洗油密度后再進行遷移，提高了液位測量精度。另外，為了降本增效，我們是利舊原有減三線氣相壓力作為絕壓差壓測量的負壓，而減壓塔氣相自塔底至塔頂，壓力越來越低，所以利舊壓力是比原負壓側(cè)絕壓要低一些，使得測量值會有一點偏高，如果在停工檢修期間在原負壓側(cè)增加一套絕壓壓力變送器，其效果會更好，測量精度會更高。另外，我們在原計算模塊組態(tài)中，將實際介質(zhì)密度變?yōu)橐粋€可實時修改的值，在工程師權(quán)限下可以人為修正，增加了測量的靈活性和準(zhǔn)確性。

利用絕壓壓力變送器的壓力差測量減壓塔的液位，通過實踐驗證，無論從測量準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性，還是儀表維護工作量上來說，都是最優(yōu)的一種測量方案。石油化工生產(chǎn)裝置中有不少操作壓力為負壓的塔器容器，無論是前期設(shè)計階段，還是后期技改技錯，本文所論述的這種測量方案完全可以在同類型容器上進行驗證，為石油化工領(lǐng)域提供一種全新的儀表測量技術(shù)。