鹽酸吸收單元電磁流量計接地故障

鹽酸吸收單元電磁流量計接地故障

(一)基本情況

1.裝置及單元簡介

某化工廠鹽酸(HCI)吸收裝置于2015年建成投產，主要用水和弱鹽酸吸收氯化氫氣體生產高濃度鹽酸，吸收過程中產生的熱量在等溫降膜吸收器中移除，等溫降膜吸收器生產的鹽酸通過泵輸送到下游，進一步冷卻。為保證泵出口鹽酸濃度，在泵出口引出一路36%濃度鹽酸回流到吸收降膜吸收器。HCI吸收流程如圖1-51所示。

2.回路及儀表簡介

回流管線設置FIA-340105電磁流量計檢測流量，工況溫度在45℃左右，量程為0~40t/ h，正常流量約35t/h，壓力約0.45MPa，介質為36%濃度鹽酸。儀表選用E+H電磁流量計，型號為50P80系列3"150#，接地環(huán)采用PVDF(聚偏二氟乙    烯)制成并加鉑釘，電極材質為鉑，電源電壓為24VDC，距    離約280m。儀表本身不帶任何聯(lián)鎖，但是更換時需降負荷，否則影響較大?，F(xiàn)場由于是金屬內襯管道，所以儀表前后需要安裝一對接地環(huán)，接地電阻≤10Ω。電磁流量計安裝    及接地環(huán)外形如圖1-52所示。

(二)故障描述及處理過程

1.故障前工藝情況

故障前工藝無特殊變化，裝置運行穩(wěn)定;但是鹽酸吸收塔附近偶爾有酸霧，現(xiàn)場橋架和設備均有不同程度的腐蝕。根據(jù)安全規(guī)范要求，鹽酸管道法蘭連接處均已加防噴濺護套(圖1-52)，故日常巡檢時不容易觀察接地情況。

2.故障現(xiàn)象及描述

2018年5月23日，DCS操作人員發(fā)現(xiàn)電磁流量計流量突然降為零(圖1-53)，工藝人員發(fā)現(xiàn)電磁流量計表體有鹽酸泄漏，緊急聯(lián)系儀表人員處理。

3.故障影響范圍

由于電磁流量計表體損會導壞，有大約1kg鹽酸泄漏到地面。如果鹽酸大量泄漏，會導致環(huán)保事故，工廠直接停車整頓。工藝人員立刻切斷手閥，裝置降負荷運行4h，損失約80t產品。

4.儀表及系統(tǒng)處理過程

儀表人員檢查發(fā)現(xiàn)儀表報警S321故障(傳感器線圈電流過流);同時發(fā)現(xiàn)表體腐蝕嚴重，如圖1-54所示;勵磁線圈腐蝕，如圖1-55所示;電極安裝處的情況如圖1-56所示。確認儀表損壞后馬上找到備件進行更換，工藝正常投用。由于裝置生產壓力大，換表過程必須在1h內完成(不含置換管道及準備時間)，接地環(huán)目測正常后暫時沒有更換。

儀表運行3個月后又出現(xiàn)同樣故障，意味著這不是偶然現(xiàn)象。E+H現(xiàn)場服務工程師和儀表人員一起分析故障原因，檢查發(fā)現(xiàn)接地電阻不符合要求。

5.故障性質

這是一起因接地失效導致的儀表故障。由于平時該儀表幾乎沒有波動，**次處理過程中根據(jù)以往經(jīng)驗，沒有考慮到接地問題，也沒做進一步檢查，導致二次事故發(fā)生。

(三)故障原因分析

1.故障前儀表可靠性評價

儀表選型方面，電極和接地環(huán)滿足技術要求，項目施工也嚴格按照規(guī)范進行，已正常運行三年多;但是由于加了防噴濺護套，在巡檢時只靠肉眼觀察很難判斷接地是否正常，也沒有對接地電阻進行有效檢測。同時鹽酸吸收單元區(qū)域偶爾有酸性氣體泄漏，導致附近設備有不同程度腐蝕，增大了儀表故障的可能性。

接地環(huán)作用如下:

(1)當流體切割磁感線發(fā)出流量信號時，是以流體自身作為零電位的。一個電極上產生正電勢，另一個電極上產生負電勢，不斷交替轉換(當采用低頻矩形波勵磁時)。接地環(huán)的**個作用是確保流體處于零電位。

(2)接地環(huán)的第二個作用是消除管道存在的電流干擾及復雜的電磁環(huán)境干擾，保證測量準確性。

2.失效分析

現(xiàn)場拆除電磁流量計檢查，發(fā)現(xiàn)其內襯無明顯損壞，鹽酸只可能從四個電極連接處泄漏，拆開表體發(fā)現(xiàn)內部腐蝕嚴重，線圈損壞。電磁流量計外殼除泄漏鹽酸處被腐蝕，其余部位無明顯腐蝕現(xiàn)象，故排除外部環(huán)境法蘭非金屬管道腐蝕儀表線圈可能性。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)接地環(huán)連接處接地線有腐蝕現(xiàn)象，接地電阻阻值無窮大。

（1）直接原因:接地環(huán)連接處接地線腐蝕(圖1-57）， 接地電阻阻值較大，造成流體介質與電極有電勢差，產生電極表面效應,導致電極腐蝕(圖1-58),引起介質內漏并腐蝕線圈。

(2)間接原因:平時巡檢中未能有效識別到故障隱患，間接導致問題進一步惡化。

(四)防范措施及建議

1.經(jīng)驗教訓       

(1)故障處理過程中切勿僅憑經(jīng)驗，應嚴格按照施工規(guī)范要求對各項技術指標進行驗證檢查。

(2)加強現(xiàn)場儀表巡檢力度，發(fā)現(xiàn)隱患后舉一反三。

2.防范(反事故)措施

電磁流量計良好接地非常重要(尤其是在非金屬管道上)，但在平時維修或者檢查時不容易發(fā)現(xiàn)潛在隱患。在此經(jīng)驗上建立了一年一次全廠預防性維修檢查制度，測量接地電阻(要求<10Ω)，觀察接地線有無破損，連接處有無腐蝕。

3.持續(xù)改進

對于新增儀表設備，一定按照施工技術規(guī)范進行，創(chuàng)建簡短有效的各類儀表安裝技術確認檢查表，執(zhí)行過程中雙人作業(yè)，簽字確認。

(五)知識擴展

1.電磁流量計接地要求

現(xiàn)場安裝主要有以下三種接地方式。

電磁流量計安裝在接地金屬管道上，通過變送器上的接地端子實現(xiàn)系統(tǒng)電勢平衡。注意:變送器安裝在接地金屬管道上時，建議將變送器外殼上的接地端子連接至管路，圖1-59所示。

電磁流量計安裝在未接地金屬管道上，通過變送器上的接地端子和管道法蘭實現(xiàn)系統(tǒng)電勢平衡，如圖1-60所示。此連接方法還適用于:無法通過常規(guī)方法實現(xiàn)系統(tǒng)電勢平衡時;可能出現(xiàn)極高的平衡電流時。兩個法蘭均通過接地電纜[銅線，橫截面積至少為6mm2(0.0093in二次方)]與管道法蘭連接并接地。將變送器或傳感器接線盒連接至專用接地端子上，實現(xiàn)系統(tǒng)電勢平衡。   

DN≤300(12"):通過法蘭螺栓將接地電纜直接安裝在法蘭的導電涂層上。

DN≥350(14"):接地電纜直接安裝在金屬運輸支架上。

電磁流量計安裝在非金屬管道上(塑料管道、帶絕緣內襯的管道)，通過變送器上的接地端子和附加接地環(huán)(可選)實現(xiàn)系統(tǒng)電勢平衡，如圖1-61所示。此連接方法還適用于:無法通過常規(guī)方法實現(xiàn)系統(tǒng)電勢平衡時;可能出現(xiàn)極高的平衡電流時。通過附加接地環(huán)，實現(xiàn)系統(tǒng)電勢平衡。接地環(huán)通過接地電纜[銅線，橫截面積至少為6mm的二次方(0.0093in2)]連接至接地端子上。安裝接地環(huán)時，請遵守安裝指南的要求。

2.兩電極、三電極、四電極電磁流量計區(qū)別

兩電極電磁流量計是最簡易的，兩個測量電極一般在管道內側水平方向兩端，沒有接地電極，專門為金屬管道用，接地同樣要做好;三電極電磁流量計除包含兩個測量電極外，還帶一個接地電極，為非金屬管道用，外面還要加接地環(huán);四電極電磁流量計是為某些廠家有空管檢測設計的，電極在儀表內側最頂部。

注：本文摘自儀表圈編輯的《儀表問答》，感謝儀表圈的團隊！