乙烯分离装置原始开工中流量仪表问题探讨new

1、乙烯分离装置原始开工中流量仪表问题探讨摘要：本文从分析总结乙烯分离装置原始开工中各类流量仪表故障入手，指出了这些流量仪表在设计、安装、使用中存在的缺陷，并就目前如何改进的一些措施及今后在同类装置开工中应避免的问题进行了探讨。关键词：伴热、安装方式、满管、干扰1引言在工业生产过程中，流量是指导操作、监视设备运行情况和进行核算的一个重要参数和依据，相比温度、液位等其他参数而言，在检测上更为复杂。流量检测仪表大致可分为节流式、容积式、动压式、变面积式以及电磁、超声波、质量式等流量计。节流式流量计使用历史悠久，积累了丰富的经验和大量的可靠数据，因此广泛应用于油田、炼油厂、化工厂。近年来随着新型仪表制造

2、成本的下降、技术的成熟以及测量精度要求的不断提高，新型流量仪表开始被广泛使用于各个领域，在镇海炼化100万吨/年乙烯项目中就大量采用电磁、质量、超声波等新型流量计。本文从现场实际维护出发，总结和分析乙烯装置中常规流量计以及各种新型流量计的安装方式、使用条件等，以备今后班组维护乃至下一个大炼油的工作之需。2乙烯分离装置差压流量计存在的故障及解决办法在乙烯分离装置中差压流量计的故障主要是波动大、示值偏低，开工过程中出现此类故障的差压流量计如下：表2-1 故障差压流量计汇总表位号工艺介质操作压力/MPa操作温度/波动范围/%FT-50002高压丙烯1.6778.8340FT-30006HC3.554

3、-95.0535FT-30012HC3.552-91.925FT-30013HC3.552-91.930FT-30015HC3.552-80.2838FT-70019HC1.726-9027FT-70022HC1.11-9337FT-70017再生气0.453629.828由表2-1可知，出现波动大、示值偏低的差压流量计主要为深冷仪表，这部分深冷仪表测量的工艺介质的特点是工艺管线中以低温液态形式存在，当其脱离工艺管线通过引压管与环境换热升温后就变成气态，这些仪表的维护与常规差压流量计相比有很大的不同之处，不是简单的排放所能解决问题根本的。2.1仪表管路伴热变化引起的波动我们公司原炼油装置仪表的

4、伴热一般在冬天才打开，只有少量测重油介质的表才在夏天也要稍微开点伴热，但对乙烯装置冷区仪表的伴热来说，根据介质的特性，虽然是轻介质，夏天有些也要打开仪表伴热，但有些要关掉伴热。（1）仪表自身伴热关闭引起的测量波动问题丙烯机四段出口工艺介质为高压丙烯，操作温度为78.83，在工艺管线中丙烯以气态形式存在，但由于操作压力较高当介质温度下降至38以下时丙烯会液化。初夏季节现场温度均低于38的，因此会导致引压管内靠近一次阀部分介质为气，但远离一次阀部分由于温度下降而成液态。现场引压管铺设是先水平再垂直上升，水平段内丙烯易液化积存，两边引压管内不断变化的液柱高度导致差压测量波动较大。仪表蒸汽伴热可将引压

5、管内介质气化，原因是夏天仪表伴热被关闭，但伴热打开后波动反而更加剧烈，经现场确认发现，伴热管线紧贴正压侧引压管而与负压引压侧管线距离较大，而且未做保温，那么必然导致正压侧气化量比负压侧大，负压侧气化量仍然随环境温度变化，因此波动较大。发现这一问题后，整改伴热，将伴热管线与两引压管保持均等距离，然后再做好保温，由保温棉内空气做传热介质使两引压管受热均匀，流量波动减小。图2-1中以14:20时刻为界线，该界线左侧曲线体现伴热关闭时流量测量波动情况，该界线右侧为伴热整改后流量曲线。图2-1 伴热被关导致流量波动的故障处理曲线（2）仪表伴热打开引起的测量波动问题图2-2所示的流量曲线为一块与一次阀位于

6、同一平台的差压流量计，该表一次阀后正压侧引压管外约有40mm表面挂结有大量的冰层，负压侧正常。为了将引压管内介质气化，打开伴热但伴热打开后波动增大。图3-2中以13:44时刻为界线，该界线左侧部分为开伴热时的波动情况，界线右侧为为伴热关闭后的曲线。图2-2 开伴热导致流量波动曲线在开伴热前该表引压管线上有保温，因当时伴热未开故保温变成了保冷，此时流量测量偏低并波动，鉴于此情况将保温拆除。由于当前气温较高，希望用环境温度来气化引压管内介质，但发现正压侧引压管线结冰因此又将伴热打开并将伴热管线与两引压管紧挨在一起。在处理后经观察流量波动反而增大，原因是伴热与结冰的正压侧贴牢后导致其紧贴部分气化剧烈

7、而远离部分则有液态介质，因此导致波动增大，关闭伴热后波动比之前减小如图3-2中时刻13:44右侧部分所示。2.2仪表引压部分泄漏引起的指示波动乙烯开工阶段中已经做过试压，但是对于一些微小的泄漏在试压过程中并未发现。差压流量计的泄漏点比较多如引压管与三阀组、表头堵头、放空、放空阀等连接处，大多数泄漏量都比较小，试压介质为水时泄漏情况不明显，但是导致的波动比较大。差压仪表泄漏引起的波动往往与由其他原因的波动叠加在一起，有时甚至将其掩盖，容易使维护人员进入误区。但泄漏引起的波动是有一定规律可循的，流量可能出现瞬间跑零或瞬间超量程。图2-3为仪表堵头处有泄漏的流量计测量曲线，可见流量曲线类似尖脉冲，流

8、量瞬间跑零。工艺介质气化不均或其他原因导致的波动均不会类似图2-3所示的这种情况，根据图2-3的曲线特征，可判断为因正压侧泄漏导致正压侧压力小于负压侧而使测量值指零。试漏时发现正压堵头有泄漏，紧固后流量不再波动。图2-3 泄漏导致流量波动曲线当试压介质为水时，微小的泄漏不容易观察到，但足以引起测量波动。为了及早发现仪表泄漏可在试压时将试压介质由水改为氮气，并在试压时加以试漏以便及早发现并做好相应处理。2.3冷区孔板流量仪表故障分析与处理方法众所周知，当测量介质为气体时取压点应选在图2-4的1区，而当介质为蒸汽时取压点应位于2区，介质为液体时取压点则位于3区。冷区流量仪表的工艺介质虽为液体但是与

9、常规液态介质的流量仪表相比，其取压方式有很大不同，测量油类介质时，为防止引压管内积累气泡因此取压点都设置于区域3。但是对于液态烃来说导压介质为其气化后的气态介质，取压点则不能 图2-4 取压点设置于3区，否则要造成工艺介质倒灌使引压管线内积液，导致测量不准。取压点设置在2区较为合适，这样可以防止液态介质进入引压管。在日常的维护工作中发现，部分液态烃流量仪表一次阀后引压管表面结有大量结冰的现象，可见仍然有液态介质进入引压管，会引起一定的测量误差，对于控制来说可以忽略不计。但引压管线内的气液并存从而产生一个气化问题，由于气化不均产生测量差压的波动。如何解决气化均匀问题就成为测量液态烃流量的关键。其

10、中一个解决方法是将流量计的引压管改为低温双法兰，从而避免了工艺介质进入引压管导致的一系列问题。另外一个解决途径就是严格规范现场所用的干管式引压管铺设方式。深冷差压流量计一般安装高于工艺管线，如果仪表安装位置低于取压点，则应在取压一次阀后配成“几”字形引压管后再向下（即使有蒸汽伴热），凸出高度在100200mm，如图2-5所示。由上述分析可知，导致深冷差压流量计测量波动的主要原因是引压管内积存液态烃，只要使积存的液态烃尽量减少即可减少其对测量的影响。因此在引压管铺设时应尽量减少水平段，把一次阀后引压管由水平改为垂直向上，再由垂直改为水平进入表头。 图2-5 “几”字形安装2.4深冷流量仪表维护注

11、意问题 (1)排放由于液态烃物理性质的特点，维护测量这些液态烃的深冷差压流量计也与普通差压流量计不同。当差压流量计指示波动或指示不准确，维护人员往往使用排放方法来解决。排放对于测量油类仪表气态或液态介质来说是较为有用的措施，能将气泡或是液滴排出引压管，但是对于深冷仪表来说这是不必要的也是错误的。深冷差压流量计测量介质温度较低，无论是工艺管线或是引压管都做过氮气置换不存在水等其他物质，否则在低温下水结冰堵塞引压管线。同时，如果把液态烃从仪表堵头处排放，很容易将仪表膜盒冻坏，并且还会导致堵头处结冰，无法重新旋入。排放只会将引压管线内已经气化的介质排出，而因排放引入工艺管线内的液态烃，必须等其气化才

12、能测量。如果必须排放，一定要关闭一次阀，以防液态烃大量进入引压管。 (2)伴热正如典型故障分析所介绍，深冷仪表的伴热需保证两侧引压管受热均匀，引压管内气化程度一致。部分深冷差压流量计引压管内含有大量液态介质，那么这部分深冷流量计就必须强制伴热。不同的介质特性、温度和压力，在不同的季节要采用不同的伴热方式，在相同环境温度里，有些要开伴热并保温，而有些仪表侧要拆除保温并关闭伴热，其目的都是为了使引压管内介质气化均匀。 3乙烯电磁流量计的问题及解决措施乙烯电磁流量计主要用于测量各碱洗塔的碱液流量以及泵的碱性洗涤水，开工过程中电磁流量计主要故障为测量波动大、无信号输出。其中以测量DA-202与DA-7

13、02两个碱洗塔的碱液流量的电磁流量计故障最为典型，具体故障如表3-1所示。 表3-1电磁流量计故障表位号所属工艺设备介质故障FT-20022DA-202碱液波动大FT-20023DA-202碱液波动大FT-20024DA-202碱液波动大FT-70023DA-702碱液/FT-70024DA-702碱液A/D saturatedFT-70025DA-702碱液Flow130%3.1典型故障分析及处理3.1.1安装不妥引起的波动图3-1中所示流量计为某公司DE48F型电磁流量计，用于测量碱洗塔碱洗液流量。工艺反映仪表指示波动大且信号时有时无，因此采用便携式超声波流量计对此流量进行比对，实际流量并

14、无大范围波动，因而排除工况本身波动的可能。该电磁流量计安装方式如3-1所示。图3-1 电磁流量计安装位置流量计后工艺手阀开度在60左右，泵扬程固定因此当流量计后工艺手阀开度较大时，必然导致流量计下游背压不足，从而工艺介质不能充满整根管道，管线中有大量气泡存在，介质在这个工艺管段出现一阵一阵流动现象。电磁流量计当两电极间未充满介质或有气泡时测量波动会较大，将工艺阀关小到20后这三台流量计波动消失，仪表指示变成正常。电磁流量计安装虽然符合前10D和后5D的规范要求，但仪表检测管后段不能马上有下降管，否则不能满足电磁流量计满管流的工作条件，造成流量波动，应安装在较长直管段上为宜。3.1.2仪表进水导

15、致的故障(1)故障现象及处理仪表进水导致故障的三台电磁流量计，安装方式类似于图3-1所示，不同的是流量计后是上升管而不是下降管，因此当泵开启后碱液必然能充满工艺管线，不会出现空管问题。出现进水故障的电磁流量计表头指示error3 Flow130%，此后工艺关小流量计下游截止阀，但表头仍然指示error3，这说明问题出在流量计本身。打开传感器接线盒发现有进水痕迹，用万用表测量励磁电压（M1、M2之间电压）为13.7V(端子分布如图3-2)，励磁电压正常。用万用表测量M1、M2对地电阻，分别为3.5M、2.5 M，正常应为无穷大，其余端子对地良好。更换接线端子并在接线盒内放置干燥剂一定时间后，流量

16、计指示正常。图3-2 传感器端子接线图(2)故障原因表3-2为工作正常的电磁流量计流量与信号电势之间的关系，通过该表可得出结论电磁流量计的信号电势和流速是反相关，即流量越大信号电势越小。当励磁接线端子对地绝缘不好导致励磁漏电时，流经励磁线圈的电流减小，那么磁感应强度就相对减弱，流体流过磁极产生的磁通量变小，相同流量产生的感应电势相对减小即信号电势减小，变送器误认为是流速增加，当信号电势减小到一定程度后变送器就误认为流量超量程，此时表头指示error3 Flow130%。表3-2 流量与信号电势关系位号流量（t/h）信号电势（mv）FT-200222062.911003.13FT-2002332

17、02.44002.15FT-200244222.43002.63.2电磁流量计故障判断及重要参数介绍 根据日常维护总结出电磁流量计的一些数据如下，可以根据这些数据来判断电磁流量计的故障点。 （1）M1和M2之间电阻值应为几十欧姆（经现场测量大致在50左右），且这两个端子对地都应是绝缘的。 （2）当传感器内无介质且干燥情况下1、2两信号端子对地电阻应大于30M （3）信号端子1和2与屏蔽端子3之间的电阻为10K （4）励磁电压（M1和M2之间电压）在13V左右 电磁流量计最常用的参数即在Detector e.pipe（空管检测器）下设置的两个参数Threhold和Adjust Detector

18、e.pipe，通过调整这两个参数，可以解决当工艺介质电导率下降时，仪表误报error 0 empty pipe的问题。默认情况下Threhold值为2300，而Adjust Detector e.pipe这个值是随测量情况变动的，当测量稳定时整个值默认为2000，而当测量异常（有故障）时这个值是不断变化的。乙烯装置在开工过程中，碱液由电导率相对较小的水代替，从而导致表头误报空管。当测量电导率较小的介质时，空管检测值Adjust Detector e.pipe应比标准的小20%才能正常测量。在现场的实际维护中，当介质电导率较小时，一般都是将Adjust Detector e.pipe这个值减小而

19、不修改Threhold，使这两个值的差值在300400之间。4质量流量计在乙烯开工中存在的问题 由于质量问题，乙烯大部分质量流量计不同程度出现测量波动、瞬间跑零、无信号输出等故障，经厂家确认基本都为核心处理器故障，以下是对Rosument 1700质量流量计的介绍以及故障判断方法。质量流量计有一体式和分体式两种，其中低温型和高温型一般都属于分体式。低温型质量流量计的核心处理器安装于传感器接线盒内，高温型质量流量计的核心处理器安装于变送器底部，核心处理器如图4-2所示。这两种类型核心处理器实际上均有9根信号线，分别对应1组驱动线、2组信号线（每组2根）、1组RTD（三线制），如图4-1所示，图4

20、-1中右检测线圈对应为RPO,左检测线圈对应为LPO。高温型质量流量计，传感器与核心处理器之间由9芯电缆通讯，其中红色和棕色线为驱动信号，绿色和白色线为一组信号，蓝色和灰色线为另一组信号，其余三根为RTD信号线。表4-1列出了正常工作状态下这三组信号的大小值。表4-1 质量流量计信号统计位号流量（Kg/h）驱动(交流V)LPO信号1(V)RPO信号2(V)FT-1003267541.310.0980.098FT-1003355401.320.0960.098FT-0903256001.300.0960.097FT-0903154781.320.0980.096FT-0903567591.300

21、.0980.097由表4-1可得驱动电压在1.3V左右而信号电压在0.098V左右，当质量流量计出故障时可根据驱动电压和信号电压来判断是变送器故障还是传感器故障。图4-1 9芯信号线平面图 图4-2 核心处理器4.1典型故障分析与处理某高温型质量流量计传感器型号为CMF200，流量计型号为1700。发生故障时表头报警为A003 No Sensor response和A102 Drive Overrange。375中Test point菜单下显示数据如表4-2所示。表4-2 Test point菜单数据LPORPOTubeLive zero flowWire RTDLine RTDMeter R

22、TDDrive currentmAInput VoltageV0.0010.00199.4630.00%3.561200.01012.81LPO和RPO正常情况下在375中显示值应为0.1，与实际测得的0.098接近。由表4-2数据可以判断出变送器无故障（输入电压正常），但还有两种故障可能：（1）由于dirve和Drive current均为零，核心处理器驱动部分可能故障导致无驱动信号。（2）核心处理器驱动是有过载保护的，当负载短路等导致负载过大时核心处理器过载保护使驱动输出为0，因此在驱动信号为0情况下也有可能是传感器出现故障。为进一步判断故障点，测量核心处理器各线圈间电阻，所得数据如表4-

23、3所示。表4-3 核心处理器各线圈电阻驱动（+棕-绿）LPO（+绿-白）RPO（+绿-白）RTD（+绿-白）78630630132由表4-3可见各线圈间电阻均正常，但测量驱动两端子对地电阻仅为1.5M，正常情况下对地电阻应为无穷大，因此判定核心处理器故障，更换后仪表指示正常。5涡街流量计涡街流量计在乙烯开工投用过程中表现出的故障为波动大、无流量有信号输出、量程无法修改等问题。5.1典型故障举例用于测量干气贫液的流量计为某公司生产的8800D系列涡街流量计，工艺管径为为2英寸。在泵未开时表头指示为5%左右量，其安装方式如图5-1所示。图5-1 故障涡街流量计安装位置由图5-1可见其安装方式上有两

24、点错误，首先泵在其附近振动可能会对产生干扰。其次流量计安装在下降管上，若流量计下游调节阀开度较大，同样会像电磁流量计那样导致流体无法达到满管流，使工艺管线内产生大量气泡，当涡街流量计漩涡发生体处有气泡时，会导致波动较大，并给测量带来误差。现场确认时同时发现工艺管线未固定，晃动比较大，这必然会对测量引入不必要的干扰。由于泵已经安装完毕，无法改变两者间距离，因此增加其滤波值以增加其抗干扰能力。同时加固工艺管线，此后流量计在停泵后指示为0。上例中工艺管线未固定引起涡街流量计振动是比较容易发现的，除此之外还有一种安装不良导致的振动是不易发觉的。某涡街流量计测量碳二加氢反应器氢气流量，在开工过程中该涡街

25、流量指示波动很大。经检查该涡街流量计参数设置正确，最终发现导致测量波动大的原因是传感器与变送器固定的四枚螺栓未上紧（螺栓位置如图5-2所示），当工艺介质流经传感器时变送器有轻微振动，拧紧这四枚螺栓后仪表指示不再波动。图5-2 传感器与表头连接示意图5.2涡街流量计参数设置乙烯开工过程中发现大量涡街流量计未设置参数，从而导致众多涡街流量计指示不准。需要设置的参数主要为管径、流体类型、流量单位、操作压力、操作温度、操作密度、粘度以及K系数及其单位等。K系数及其单位在变送器铭牌上，而其余数据均在数据表上。数据中K系数和流体类型较为重要，K系数是根据流量标定得出的系数，若设置不正确将导致流量测量偏差很大，而流体类型的选择则关系到量程的设置。流体类型有Liquid、Gas/Stream、Tcomp Sat Stream，测量气体介质时，测量范围比测量液体介质时要大。乙烯分离某涡街流量计曾出现因测量介质选择不当，导致仪表测量超限的故障。6.流量计安装的一些建议涡街流量计、电磁流量计、质量流量计、差压流量计在安装时有一个共同要求，就是流体必须充满整个工艺管线。上述电磁流量计和涡街流量计的故障都与是否满管流有关，因此安装时需注意以下几点：（1）在设计流量计安装位置时应使