合成1101E液位儀表測量問題處理

故障現象日產千噸合成氨裝置中，吸收搭1101E的控制尤為重要。為了保證液位測量的準確性，將液位開關LIA157改為雙法蘭式差壓液位計。取壓點在原高液位報警開關及低液位報警開關的取壓點上。開工初期LIA157與LRC91測量對應較好,后來隨著生產平穩,兩者測量偏差越來越大,最大時相差約20%之多。

由于LRC91受沖洗水壓力波動及儀表維護人員本身原因影響,有時也存在測量誤差。這樣,由于LIA157及LRC91都有問題,給工藝生產帶來了難度。操作人員無法正確判斷工藝狀況,因此造成了生產波動。

故障分析 利用搶修的機會,對1101E的測量儀表進行了檢查校對,更換了LRC91、清洗了LIA157雙法蘭差壓變送器的取壓膜盒,并重新核對了LIA157與LRC91的測量范圍,確保兩者一致。經過調整后, LRC91與LIA157的指示值還是有偏差。但偏差是在50%以上出現,并隨著測量值的增加偏差越來越大。

通過同工藝技術人員校對玻璃板液面計時發現,液位較低時儀表液位計與玻璃板液面計相差很小,液位較高時兩者相差很大。實測數據見表3-1。

注:表中數據是在玻璃板液面計經常結晶,一直沖洗的情況下得到的。

通過查1101E的原始設備結構圖了解到, 1101E的進氣位置在LRC91的46.7%位置,這樣當液位在46.7%以上時,由于進氣的影響玻璃板的液位不能正確反映實際的液位。

1101E設備結構及儀表取壓位置見圖3-5,圖中單位是mm

根據1101E設備結構及儀表取壓位置(見圖3-5)及工藝玻璃板液面計實測數據(見表3-1)分析, LRC91與LIA157的指示偏差實際存在。現分析如下。

(1)由于LRC91、LIA157均采用差壓法測量液位,因此,從差壓法測量液位的原理上進行分析。

根據1101E的設備結構可知,工藝氣進氣分布器的位置在LRC91的46.7%位置。因此,當液位超過46.7%時,液面將超過進氣分布器。由于工藝氣的壓力很高,因此,必然會將液體吹起,并且液位越高吹起的液體越高。這一點從玻璃板液位計測量數據表3-1中可以體現出來,因此,液體中必然存在氣體部分或氣泡。

設被測介質中氣泡的體積為V。;被測介質(帶氣泡)的總測量高度H;被測介質中實際液體(不帶氣泡)的測量高度h; 1101E的斷面面積S;被測介質中實際液體體積為V=hS;被測介質中實際液體(設計)密度為ρ；被測介質中實際液體重量為G= Vρ

很顯然:

V+ Vo = HS

被測介質(帶氣泡)的密度為:ρ0=G/(V+ Vo)=G/(HS)

從差壓變送器的測量看(不考慮遷移):

上式中,ρ是設計的介質密度,因此，儀表所測差壓是實際液體的差壓,所測的數據為實際介質平穩時所對應的高度。

(2)從1101E設備結構及儀表取壓位置(3-5)中可以看出,LIA157負壓取壓位置在LRC91的86.7%處。因此,當設備內(帶氣泡)液面高度超過LRC91的86.7%處(LIA157負壓位置)時,由于LIA157負壓位置以上的液體產生的壓力也作用于它的負壓側,因此,LIA157差壓變送器無法測量其負壓側以上的液體。同樣道理,LRC91也無法測量其負壓側以上的液體高度。因此,位于LRC91負壓側與LIA157負壓側之間的液柱就成為了LRC91與LIA157測量指示值的偏差。鑒于此, LRC91的測量值是達不到最大的。經計算,最高時LIA157應比LRC91低近20% (457/2286=19,99%)。

故障處理 儀表自身方面影響測量的主要因素是儀表的沖洗水。采用以下方法解決沖洗水對測量的影響。

由于LRC91采用的是帶沖洗水的差壓變送器,在儀表運行期間,沖洗水一直進行沖洗,沖洗水量大小由儀表人員手動操作。因為沖洗水的工作壓力在4-10MPa之間,而差壓變送器的測量范圍只有28kPa。因此,人為操作不當(沖洗水打偏),以及沖洗水壓力的變化,將會影響到LRC91的正確測量。針對這種情況,在沖洗水管道上安裝了恒節流孔,用以增加沖洗水流通的阻力來控制沖洗水流量,從而減少人為操作不當及沖洗水壓力波動,對液位測量造成的影響。

另外,根據上述分析,確認2臺儀表的偏差產生于取壓點的不同，在1999年大檢修中將LIA157汽相取壓點上移到與LRC91汽相位置相同的取壓點后, LIA157與LRC91測量對應得非常好，解決了這一測量問題。