測量輕烯烴混合氣超聲波流量計故障案例

測量輕烯烴混合氣超聲波流量計故障案例

(一)基本情況

1.裝置名稱

某煤制烯烴工廠MTO裝置(甲醇制烯烴裝置)于2010年8月投產使用。每年可用180萬強度噸甲醇(折純)生產60萬噸輕烯烴類產品(乙烯+丙烯)。

2.工況簡介

輕烯烴混合氣自水洗塔去烯烴分離裝置:操作溫度為40℃;操作壓力為0.045MPa。水洗塔DCS控制流程如圖1-44所示。

3.儀表情況

MTO裝置去烯烴分離單元氣體流量160FT2114，插入式超聲波流量計;廠家為GE;規(guī)格為DN900;量程為0~90000Nm3/h;型號為GF868-12EX-20A14000;精度為±1%;介質為輕烯烴混合氣(甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、丙烷、氧化物);投用日期為2010年8月8日。

(二)故障描述及處理過程

1.故障前工藝情況

設計MTO裝置水洗塔出口反應氣正常流量為65138Nm3/h，介質成分包含乙烯、丙烯、丁烯等小分子烯烴，故障前裝置運行平穩(wěn)。

2.故障現象詳細描述

裝置滿負荷運行一個月以上時，反應氣流量測量值波動較大，測量不穩(wěn)定，出現測量值指示零等故障現象，變送器顯示面板出現E1報警(查閱說明書提示聲波強度低，現場出現故障時可查看面板顯示的上下游探頭聲波強度和流速變化情況:上下游探頭聲波強度正常在50~70之間，一般情況上游探頭聲波強度為66,下游探頭聲波強度為62，出現蠟狀物時聲波強度低于50;產品氣流速變化正常為16m/s左右，故障時流速為0或在0~16m/s之間波動)。故障時產品氣流速DCS歷史趨勢如圖1-45所示。

3.影響范圍

MTO裝置上下游裝置產品氣流量計一直波動導致工藝不能有效監(jiān)測輕烯烴混合氣流量數據。

4.儀表及系統(tǒng)處理過程

因產品氣流量計設備管線無跨線，不可以停用，只能在線維修，根據GF868超聲波流量計插人式探頭結構形式(圖1-46)，采用隔離閥和密封管的形式，以達到在線插拔維修的目的。在探頭拆裝時進行如下安全拆裝保護:

(1)準備工作:在法蘭面和套管表面做好標記;準備2個空氣呼吸器和2臺便攜式氣體檢測報警儀;準備2個3"150LB內外環(huán)纏繞墊片，與工藝管道法蘭連接使用;準備2套防爆扳手及螺絲刀。

(2)探頭帶壓取出作業(yè)流程:

①松開探頭外端法蘭與填料函法蘭螺栓，同時檢測泄漏(觀察10min)。若有泄漏，立即上緊螺栓。

②將探頭向外抽出直至其內端限位螺栓被填料函擋住抽不動為止，同時檢測泄漏(觀察5min)。若有泄漏，立即還原探頭，上緊探頭外端法蘭與填料函法蘭螺栓。

③ 確認無泄漏后，完全關閉隔離閥。

④松開填料函與隔離閥連接法蘭上的螺栓，取下探頭和填料函組件，同時檢測泄漏，取出過程中若有泄漏，立即上緊螺栓。

如圖1-47所示，在探頭端部氧化物結蠟嚴重，清除表面蠟狀氧化物后，進行回裝，回裝后重新投用指示正常。

5.故障性質

這是由探頭結蠟使聲波強度信號降低造成的檢測失效，屬于流量計設計選型故障。

(三)故障原因分析

1.故障前儀表可靠性評價

儀表剛安裝投用后流量指示正常，裝置滿負荷運行一個月以上時，反應氣流量測量值波動較大，測量不穩(wěn)定，出現測量值指示零等故障現象。

2.失效分析

(1)工藝介質中包含乙烯、丙烯、丁烯等小分子烯烴，容易結蠟，面板出現E1報警，根據流量計說明書相關內容，結合工藝介質情況，初步斷定為探頭結蠟，因以前運行穩(wěn)定，排除編程故障，結合流速和聲波強度進行斷定。

(2)定期維修保養(yǎng)周期過長，由于冬季和夏季生產運行負荷不一樣，需調整冬季和夏季保養(yǎng)周期。冬季運行負荷較高時，建議2個月檢查清理一次，夏季運行負荷低時，建議3個月檢查清理一次。根據流速和聲波強度檢測情況以及維護情況調整清理保養(yǎng)周期。

3.直接原因

探頭上有污垢或探頭結蠟，探頭發(fā)射接收不了信號是本次故障的直接原因。

4.間接原因

設計人員對流量計探頭測量原理和工藝介質含蠟會造成探頭失效特性不了解，未能評估出該設計選型會造成測量失效的隱患風險。設計選型不當是本次故障的間接原因。

(四)防范措施及建議

1.經驗總結

應該定期檢查與保養(yǎng)關鍵儀表，及時關注工藝過程發(fā)生的變化。由于該儀表測量去烯烴分離裝置輕烯烴混合氣，測量管道較大，工藝介質含有氧化物易結蠟，考慮后期維護,超聲波流量計符合該工況;有部分其他廠家同類型裝置該部位改為用文丘里管進行測量，但存在部分弊端，如采用精度難以保證的文丘里管，直管段選取要求較高，后期無法維護;建議繼續(xù)采用氣體式超聲波流量計，如廠家技術可滿足在探頭端部增加反吹裝置，那么維護人員可定期反吹，減少在線拆裝探頭的頻次，更好地進行該位置流量測量。

2.防范措施

定期檢查、清理探頭表面污垢和蠟狀物，防止探頭結蠟影響測量，尤其在冬季和高負荷運行情況下，工藝介質氧化物增加(由于維護裝置冬季和夏季生產運行負荷不一樣，需調整冬季和夏季保養(yǎng)周期，冬季運行負荷較高時，建議2個月檢查清理一次，夏季運行負荷低,建議3個月檢查清理一次，根據維護情況適當調整)。

3.改進建議

(1)利用大檢修的機會對有可能造成工藝波動的關鍵儀表進行下線檢查，有問題及時處理。對工藝參數及時采樣分析，若參數發(fā)生變化，則有可能對儀表測量造成影響，要及時解決。

(2)委托設計人員重新選型，采用其他類型的流量計。

(五)知識拓展

超聲波流量計接線端子處20倍信號放大器對測量也非常重要，如GE廠家的GF868型超聲波火炬氣流量計接線端子處信號放大器故障，也可能會造成流量頻繁波動。由于信號放大屬于電子元器件，壽命周期短，若出現E1，E2，E3周期跳變，清理探頭污垢后聲波強度還是較低的情況，建議更換20信信號放大器，依據目前企業(yè)運行經驗，7年更換一次。根據超聲波流量計原理，其他廠家測量氣體超聲波流量計探頭信號放大器建議在廠家給定壽命期內進行比對檢查和更換。

注：本文摘自儀表圈編輯的《儀表問答》，感謝儀表圈的團隊！