減壓塔浮球液位液位計的測量問題及對策

 摘要：介紹了減壓塔由于減壓塔主體設計缺乏對液位測量環境及效果的考慮，或設計問題以致浮球安裝法蘭孔設計偏高，溢流槽距浮球安裝孔距離較短，浮球卡在集油箱平臺上，實際有效測量范圍太小，以及由于腐蝕問題導致的浮球脫落等問題。針對減壓塔浮球液位相關問題進行有針對性的大轉角改造、材質升級、卡臺的集油箱割槽補板改造，實現了減壓塔液位穩定及精細化操作的目的。

１ 問題現狀
         某煉廠３．５Ｍｔ／ａ常減壓裝置進行加工高酸原油適應性改造，經過 ２０１２ 年和 ２０１５ 年兩次大檢修，兩個運行周期以來，減壓塔各側線集油箱液位測量一直存在問題，未能有效解決。主要問題包括：浮球安裝法蘭孔設計位置偏高，浮球卡在集油箱平臺，實際有效測量范圍太小以及部分浮球可靠性不足問題。尤其是減四線過汽化油液位溢流槽只有１４０ｍｍ，而浮球直徑卻為２４０ｍｍ，浮球易卡在集油箱臺上，即使液位滿后溢流也不會在儀表中顯示。減壓塔中集油箱的液位控制對各側線產品質量有很大影響。若側線餾出油減少時，使減壓塔內過汽化油部分zui終回到塔底，使塔底渣油增多，塔底液位變化必將引起渣油流量變化，影響原油換熱溫度，進而影響整個裝置。因此，維持減壓塔各側線集油箱液位穩定及有效的精細化操作是保證減壓塔物料平衡和提高經濟效益的重要手段。

２ 大轉角浮球設計原理及特點
         浮球液位計主要由浮球機構、法蘭、中心軸、散熱組件、平衡錘機構、萬向節機構、變送機構等組成。應用于測量耐高溫、高黏稠介質時，當液位變化，浮球隨浮力變化時，其變化量經杠桿、中心軸傳動至電阻傳感器，經電路模塊處理轉換成與液位變化成線性的４～２０ｍＡ 電流信號輸出。通常普通浮球液位計受限于擺角度支點位置和安裝脖口直徑及長度影響，zui大運行角度為３５°，大轉角浮球在普通３５°轉角的基礎上增加了１套連桿機構設計，通過支點前移，可使浮球運轉角度達８０°，大幅增加了液位的測量范圍。

３ 減壓塔部分浮球問題及原因分析
         １）減壓塔部分浮球脫落或卡臺有以下幾種情況：
         ａ）減二線液位。浮球與連桿連接處開焊，浮球脫落；浮球連桿套筒的緊固螺絲腐蝕嚴重；浮球zui低點卡在集油箱臺上，量程下限受影響。
         ｂ）減三線液位。浮球連桿套筒根部與橫軸連接處斷開；浮球zui低點卡在集油箱臺上，量程下限受影響。
         ｃ）減四線液位。浮球卡在集油箱臺，溢流槽高度低于浮球重心，造成液位無顯示。
         ｄ）減底線液位。浮球連桿與 套 筒 連 接 處 開裂、斷開；浮球連桿彎曲。

２）浮球脫落情況原因分析及解決措施：
         ａ）側線浮球脫落的主要原因是部分連接件受高溫硫腐蝕和環烷酸腐蝕比較嚴重。高溫硫腐蝕通常發生在２４０℃以上，一般表現為均勻腐蝕減薄，在接觸面形成硫化物膜，主要影響因素有金屬壁溫、物料流速、物料硫含量。環烷酸屬于原油中所含的有機酸，分子式為 Ｒ（ＣＨ２）ｎＣＯＯＨ，實際生產中表明：原油環烷酸通常當總酸值ＴＡＮ 大于０．５ｍｇＫＯＨ／ｇ；餾分油ＴＡＮ 大于１．５ｍｇＫＯＨ／ｇ時具有環烷酸腐蝕。環烷酸腐蝕通常發生在２２０～４００℃，腐蝕產物溶于油，腐蝕的金屬表面粗糙而光潔，呈溝槽狀。環烷酸腐蝕具有局部特性，在高流速流動區和原油蒸餾中的高濃度酸性氣冷凝部位發生腐蝕，表現為均勻腐蝕減薄。影響環烷酸腐蝕的因素主要有溫度、流速、環烷酸含量、環烷酸的組成等。該次檢修將減壓塔內所有浮球除大法蘭外所有內部接液部位材質均由３１６升級為３１７不銹鋼。浮球連桿轉軸部位更換為一體式的結構，并對接液部分的各連接件、固定連接點、活動節點等易出現問題的部位進行焊接加固，確?？煽啃?。

         ｂ）減壓塔底液位波動較大，浮球連桿在安裝脖頸口處或卡臺處上下撞擊，導致連桿彎曲，加之腐蝕，進而斷裂脫落。該次檢修在連接點進行焊接加固，并加強日常工藝操作管理，防止液位波動太大，浮球卡脖或卡臺震蕩過于頻繁、劇烈。
        
         ｃ）以上兩點屬于補救措施，若設計之初各相關專業加強溝通交流，從塔體浮球安裝法蘭口開孔位置、塔內件位置、浮球測量環境及測量要求、介質特性、設備材質等方面整體充分考慮，就會減少很多后續不必要的麻煩。

４ 改造實施情況
         ２０１５年檢修期間對減壓塔集油箱液位測量環境進行多次測量核算，根據測繪數據對減一線至減四線浮球分別進行有針對性的大轉角改造，并根據測繪軌跡對相應的各浮球卡臺的集油箱進行切割補板，大幅增加了各側線集油箱浮球的有效測量范圍。

         下面以減四線液位測量為例進行介紹，其他浮球液位問題及改造情況類似，在此不再一一說明。整個運行周期，減壓塔過汽化油流程因顯示無量未投用，浮球本身未見明顯問題，但無法測量液位。浮球zui低點卡在集油箱臺上，量程下限受影響，并且塔內件溢流槽太矮只有１４０ ｍｍ，未等到浮球浮起，液相成分就已經溢流了，所以浮球無法浮起，儀表無法測量液位造成 ＤＣＳ顯示沒量。減壓塔主體設計忽略液位測量環境的考慮，浮球安裝孔比溢流槽偏高，且溢流槽距浮球安裝孔距離較短。改造前如圖１所示。

         針對減四線液位測量進行大轉角、切割集油箱改造，有效量程大于設計量程的８０％，其改造測繪圖如圖2所示。

         改造 后，安 裝 支 架 １２０ ｍｍ，插 入 深 度 為１１５５ｍｍ，實際測量液位達４５０ｍｍ，儀表接液部位全部選用 ３１７ 材質。轉軸—杠桿套筒、杠桿套筒—連桿、浮球—連桿的固定連接節點及加工焊接坡口增加焊接強度；對于活動節點，采用專用銷子固定。

５ 改造效果
         通過上述改造，減一線有效測量范圍提高了７０ｍｍ，減 二 線 提 高 了 １７０ ｍｍ，減 三 線 提 高 了１１０ｍｍ，減四線提高了２６０ｍｍ。該次檢修在以上浮球液位儀表量程的設置上改進了以往將浮球活動上、下限作為量程上、下限的做法，將浮球球心和溢流槽上沿平齊之處設置為量程上限，這樣液位顯示１００％時即表示真正的滿液位溢流，更有實際意義。

         改造后，減壓塔各集油箱液位基本實現了穩定測量和自動控制，消除了溢流現象，相同加工量下減少了塔內氣、液相負荷，有利于提高減壓拔出率。檢修改造后，減三線抽出溫度平均約為３１５℃，提高了約１５℃，真空度基本不變。減壓蠟油餾程終餾點常 壓 溫 度 由 ２０１５ 年 的 平 均 ５５１ ℃ 提 高 至２０１６年的 平 均 ５７８ ℃ 以 上，大 幅 提 高 了 ２７ ℃。２０１６年４～５月，減壓蠟油９０％點常壓溫度平均為５６８．２℃，已高于２０１５年同期減壓蠟油的終餾點常壓溫度５５１℃，可估算同工況下減壓蠟油收率增加了１１％。粗略按減壓蠟油、渣油差價４００元／ｔ計算，僅２個月蠟油效率就可增加人民幣近８００萬元。

６ 結束語
         該廠３．５ Ｍｔ／ａ常減壓裝置減壓塔浮球脫落、安裝法蘭孔設計位置偏高、浮球卡臺、實際有效測量范圍太小等類似問題改造效果良好，改造后的經濟效益立竿見影，對于維持減壓塔各液位穩定及精細化操作，保證減壓塔和整個裝置的物料平衡有重要意義。從裝置長周期安全運行的經濟效益來看，該改造技術成本低、簡單有效，值得推廣。