压力变送器

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浅析压力变送器在蜡油加氢裂化装置中的应用

作时间:2019-10-15  来源:中国海洋石油总公司计量检测中心  作者:张翼飞 任春杰 杨伟旗
   
摘 要:根据ReactoGard V自动压力变送器在某石化公司蜡油加氢裂化装置上的应用情况,介绍了压力变送器系统的工作过程、操作方法以及常见故障的处理方法。实际应用表明,该压力变送器自动化程度高,过滤精度高,能有效减少原料油中的杂质,为蜡油加氢裂化装置提供合格的原料,为装置的安全稳定运行提供了保障。
0 引言
某石化公司210万t/ 年蜡油加氢裂化装置的原料油为减压蜡油,含有大量杂质。蜡油若不经过滤直接进入加氢裂化装置会使换热器或其他设备结垢或堵塞,降低换热器的换热效果 [1] ,还有可能污染催化剂,使其活性降低,造成反应器床层压降增大,导致催化剂失效,非常终导致反应器不定期停工,以清除污垢微粒。对于企业来说,维修和停工意味着减少生产量,增加额外劳动量,并增加更换反应器和催化剂等相关成本,降低生产装置的经济效益。为了避免此类现象的发生,蜡油加氢裂化装置采用原料油自动压力变送器系统,滤除>25 μm以上杂质,以减缓反应器压降增长速度,延长装置使用周期。
1 ReactoGard V自动压力变送器介绍
1.1 基本结构
每套ReactoGard V自动压力变送器由6个滤桶、转向阀及其附件(电磁阀、锁销、接近开关等)组成,其外形结构如图1所示。
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1.2 工作过程
在正常过滤过程中,未经过滤的原料由下部进料口流入进口总管,然后均匀流入各滤筒中;原料由外到内流经各滤棒;滤后液通过出口收集箱流入装置下游;在过滤过程中,颗粒聚集在滤棒外表面,产生压差,滤后干净的流体从每个滤筒上部汇集到出口油路块,进入原料油缓冲罐。当压差达到设定值120 kPa或达到定时时间时,由程序控制进行反冲洗。反冲洗时,压力变送器底部转向阀执行机构旋转,将阀芯对准6个滤筒中其中一个,此时该滤筒不再进行过滤工作,而转入反冲洗工作;下部排污阀会打开,出口收集腔和排污管口产生压差,使部分出口收集腔的滤液通过该滤筒逆向流动;滤液从滤芯内流出,把滤网外的杂质冲出排污口进入反冲洗油罐;然后排污阀关闭,将转向阀旋转至下个滤筒,周而复始直到8组压力变送器全部冲洗完毕。
2 自动压力变送器系统
2.1 系统结构
蜡油加氢裂化自动压力变送器系统主要由8组压力变送器、排污阀及接口管道、自动控制系统构成。其中自动控制系统由阀门、现场仪表、就地操作面板、中间接线箱及DCS(Distributed Control System)系统构成。现场仪表及阀门主要由转向阀、母位(初始位置)及滤筒限位开关、排污阀、锁销、电磁阀、中间接线箱等构成。压力变送器系统所有过滤单元由装置主控制系统DCS自动控制,便于在外操室及中控室监控压力变送器动作及运行状态。DCS操作界面如图2所示。
下面对操作界面进行简要说明。
(1)MASTER:设置某组压力变送器为主机,此时该组压力变送器MASTER按钮会变绿,其他组设备为从机。此时该组压力变送器运行时间开始计时。当运行时间达到240 min或压差、手动冲洗条件满足后,从主机开始反冲洗。因此需要在8组设备中设置一个主机,且只能设置一个主机。主机清洗完成后,会发送信号给下一台从机,如果该从机没有错误报警,并转向阀处于初始位置,便可以激活该组的清洗模式,第一台从机清洗完成后顺序发送信号给第二台从机,直至所有从机都清洗完成。(2)HOME:母位。过滤状态下的初始位置,即母位限位开关对准转向阀限位开关目标轮长齿轮。过滤状态下, “过滤”和“HOME”指示灯会变绿。(3)STATION:桶位。即转向阀转动过程中,当限位开关目标轮长齿轮对准滤筒,滤筒限位开关检测到短齿轮位置信号时将转向阀停止,滤筒进行反冲洗。反冲洗状态下, “反洗”和“STATION”指示灯变绿。(4)SystemOn:设备投用设置开关。当某组压力变送器选择SystemOn后,该组压力变送器会投用到自动控制中。若SystemOn切除,则现场操作面板Onstream指示灯灭,该组压力变送器旁路不会投用,即进入离线模式。设置成旁路的设备在程序上会被跳 过 ,不 影响 其 他 组设 备 的 操作 。(5) 手 动 冲 洗 :当“MASTER”过滤组选择“手动冲洗”后,整个过滤系统进入反冲洗程序,且一直处于反冲洗状态,要停止某组压力变送器反冲洗状态需将“SystemOn”切除。其他从机选择此信号时,只有20191015094310.jpg该从机进入反冲洗。
2.2 工作模式
2.2.1 过滤模式
现场操作面板Onstream绿灯亮。正常状态下,设备绝大部分处于过滤状态。过滤不受程序控制,打开进出口隔断阀门,所有滤筒就始终处于过滤状态。通电后绿灯会亮,如果有错误,绿灯会闪烁。绿灯亮后,设备会自检,寻找各自的初始位置;锁销气缸松开,转向阀间歇转动寻找初始位置,找到初始位置后,设备等待清洗指令。
2.2.2 清洗模式
现场操作面板CLEAN黄灯亮。当滤网外表面杂质(滤饼)越积越多的时候,设备进出口压差就会增加,设备滤网在滤饼达到一定厚度时需要进行清洗来维持一个低压差。激活清洗模式需要满足以下3个条件:(1)设定压差。压差由进出口总管的压差变送器测得,设定值为120 kPa。正常工况下,滤网的净压降非常大为20~30 kPa。当压差达到设定值,会优先越权启动清洗模式。DCS控制界面上可以看得到设定值与实际值。(2)人工启动清洗。现场操作面板或DCS操作站远程启动。现场操作面板上有旋钮开关,设置了3个位置:启动、停止、手动清洗。远程启动模式可以由控制室操作人员通过控制界面上“手动冲洗”按钮强制越权启动清洗模式。短时间多次点动“手动冲洗”会导致过度反冲洗误报警。(3)定时清洗时间。设定值为240 min。定时清洗在没有压差和人工启动清洗的情况下作为备用清洗模式,但是正常情况下,设备大部分时候由定时时间控制反冲洗。只要压差达到设定值或人工启动,无论定时时间是否达到,都会启动清洗模式。当压差、人工启动、定时时间都达到后,系统就会激活清洗模式,首先从主机开始依次到各个从机。所有设备必须有且只能有一个主机,否则程序无法运行。正常清洗模式下,只有一组设备处于清洗状态,其余各组设备仍然处于过滤状态,而且对于正在清洗的该组设备,也仅有一个滤筒在清洗,其余5个滤筒处于过滤状态。
3 系统运行问题及处理
此套压力变送器系统从投用到现在已有两个多月,其间这8组压力变送器运行出现过多次问题,通过现场排查,发现有很多原因,下面主要总结运行中出现的问题及处理方法。以下错误信号用于对设备清洗模式运行进行监控。出现以下错误信号后,第一反应是通过DCS画面“SystemOn”按钮切除再投用,或就地操作面板上旋钮开关RUN和STOP切换重启一次,有些错误就不会再出现。如果还有错误,就需要根据以下说明来查找原因和解决方案。
3.1 系统运行问题
3.1.1 过度清洗
当程序计时30 min内,某组设备反冲洗了4次,就会出现过度清洗的报警。大部分情况下该错误由系统高压差引起,有时由于多次点击“手动冲洗”按钮误操作引起。出现过度反冲洗时,首先将现场操作面板上的旋钮转到STOP位置,然后再打回RUN,将错误清零重启。然后通过修改参数设置来改进反冲洗效果。比如减少清洗间隔时间,增加反向清洗时间,减小压差设定值,大部分情况下都能将错误消除。非常恶劣的工况是滤芯脏得太快需要清洗滤网。
3.1.2 初始位置丢失(Home Lost)
设备通电后,会自动找初始位置,正常过滤状态下,设备一直处于初始位置,如果检测不到初始位置,就会激活找初始位置程序,转向阀旋转寻找,直到找到为止。如果在设定的动作次数内没有找到初始位置,设备就会出现该报警。如果出现位置丢失,很有可能是转向阀无法旋转,可能是接近开关松动或损坏,气压太低,转向阀卡住或者电磁阀、锁销、执行机构故障等。锁销与滚筒轮之间的连接螺丝松动易造成脱节导致锁销故障。
3.1.3 初始位置卡住(Home Stuck)
清洗模式被激活后,转向阀需要旋转离开初始位置,当设定时间内转向阀始终停留在初始位置,就会出现该报警。原因可能是低气压,转向阀卡住,电磁阀故障(排气口堵塞)等。
3.1.4 滤筒位置丢失(Station Lost)
清洗模式下,转向阀连续几次清洗循环始终找不到滤筒位置就会报警。原因可能是接近开关松动或损坏,低气压,电磁阀或执行机构故障。
3.1.5 滤筒位置卡住(Station Stuck)
清洗模式下,滤筒在设定时间内无法转动离开某滤筒位置就会报警。原因可能是转向阀卡住,低气压或电磁阀、执行机构故障。
3.1.6 轴封处漏油问题
装置开工之初转向阀执行机构轴封处有漏油情况,上下转向阀连接轴使石墨盘根压紧密封,长时间磨损后需要再拧紧两个压紧螺栓。推荐3个月左右拧紧一次。具体磨损程度取决于设备清洗频率。
3.2 处理方法
关于转向阀卡住问题,可以通过以下步骤解决:将操作面板上的旋钮转到STOP位置,然后再打回RUN,重启一下,看能否消除错误信号;现场关闭气源几秒后再打开;加大气压,尝试通过增大气压转动转向阀;旋转电磁阀放空口丝堵,适当调节至合适位置。如果仍然不能转动,就需要手动旋转转向阀,先切断气源,将锁销气缸杆拨回,松开执行机构上面的指示帽,通过扳手或管制钳顺时针旋转执行机构的伸出轴,有一点阻力属于正常现象(来自执行机构弹簧);如果还是无法柠动,就需要拆除上面的执行机构,用扳手顺时针扳动中间的黑色棘轮,不能用加力杆,否则会损坏连接轴。连续旋转若干圈就能克服该问题。气压低可通过调节供风气路上过滤减压阀的旋钮调大气压。
常见的电磁阀故障有电磁阀气路堵、排气口堵、电磁阀损坏等。经疏通气路或更换新的电磁阀可解决该问题。如果出现Home Lost或Station Lost问题,原因可能是接近开关损坏或松开,导致接近开关和下方的感应手指间距变大,这时需要更换新的接近开关或者松开接近开关,转动微调接近开关和感应手指盘的间距(推荐在1~2 mm)。
4 结语
在高温减压蜡油工况下应用自动压力变送器,由于其设备制造成熟,过滤精度高,自动化程度高,避免了设备结垢或堵塞,大大降低了反应器催化剂失效的风险,减缓了反应器压降增长速度,提高了装置经济效益,延长了装置使用周期,具有很大的推广意义。
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