針對某石化企業煉油裝置減壓塔液位測量失靈問題進行分析，結合實際維護經驗對比了傳統液位測量方法的優缺點；通過技術改進，采用了木森儀表3051系列遠傳雙法蘭液位變送器測量方式，與浮球液位計同時使用，實現了減壓塔液位雙回路測量，可靠的液位測量為減壓塔長周期平穩操作提供了安全保障。同時，介紹了差壓變送器技術在實踐應用中，與傳統液位計相比所表現出的性。

 

差壓變送器在減壓蒸餾裝置中，傳統液位測量方式往往面臨著抗干擾性差，測量誤差大等問題。這些問題甚至會導致測量結果嚴重失真從而給減壓塔的造成一系列安全隱患。為了保證減壓蒸餾的安全高效性，結合現場工況對傳統的液位測量技術進行改造是十分有必要的。

 

　　1常減壓蒸餾工藝

常減壓蒸餾，包括常壓蒸餾和減壓蒸餾，即原油經過三段式汽化：初餾一一常壓蒸餾一一減壓蒸餾，獲得不同沸點餾分油的過程。常減壓蒸餾工藝流程如圖1。

 

常壓塔塔底重油經減壓加熱爐加熱后送至減壓塔。隨后，在減壓塔內負壓下，加熱重油使其得以汽化分解以獲得沸點約550。C以前的餾分油。減壓蒸餾塔是減壓蒸餾工藝的核心設備。

 

　　2減壓蒸餾塔的液位測量

減壓塔是對常壓塔底的高沸點重油進行減壓高溫蒸餾的設備，塔的側線抽出柴油，塔底渣油亦是瀝青和燃料油或者進行二次加工的原料。側線抽出層集油箱和塔底部位的介質液位是由安裝在不同塔板之間的液位計測量獲得的，液位的高度直接決定著產出量，所以液位測量是否靈準穩，對減壓塔的操作、產品質量及產出率有很大的影響。

 

　　2．1減壓塔液位測量分布

洛陽石化煉油常減壓裝置能力為800萬噸／年，屬于燃料型減壓蒸餾工藝，液位測量點分布在不同側線抽出層如圖2所示。

 

檢修改造前，洛陽石化煉油裝置減壓塔從減一線到減四線，每側線設一個液位計，塔底設兩個液位計，具體使用情況見表1。

 

 

　　2．2減壓塔液位常用測量方式、特點及故障現象

減壓塔裝置內原料高溫、高粘，組分重，目前常用的液位測量方式有：浮球液位計測量、直接取壓式差壓液位計和木森儀表雙法蘭液位變送器測量。減壓塔傳統液位測量多采用浮球式液位計。

 

　　2．2．1浮球液位計

浮球液位計適用于高溫、高壓、粘稠、臟污介質以及含臘油品等液位的連續測量。浮球式液位計由內、外兩部分構成，浮球安裝在塔內，以機械連桿機構，通過軸、軸套、盤根等結構把浮球隨液位變化的位移傳送給塔外的變送器。浮球液位計具有結構簡單、調試方便、測量直觀、故障判斷簡單等特點，但是因測量介質溫度較高，浮球液位計的盤根及潤滑脂易被烘烤、老化，易出現連桿活動澀滯，因而須定期檢查維護。因減壓塔不同層段的工藝介質在塔內經常氣液相流動交互，導致塔底液位波動大，容易造成浮球脫落、連桿變形、法蘭泄漏等，因此為提高浮球液位計的使用壽命，則需要定期檢修，對塔內的機械部分的浮球、球桿、連接件都要進行檢查，查看浮球有沒有砂眼進油，檢查連接機構有沒有磨損或變形、松動及死區大小等情況。很顯然，隨著煉油裝置運行周期延長N4年或更長，浮球液位計定期檢修的周期也須相應延長，對浮球液位計的無故障運行時間提出了更高要求，否則無法滿足煉油裝置長周期安全運行的要求。顯然，浮球液位計的維護成本與檢修成本較大，長周期無故障運行的技術突破難度較大。

 

　　2．2．2直接取壓式差壓液位計

直接取壓式差壓液位計通過導壓管把液位高低測量點的壓力傳遞到變送器進而運算得出測量值。在實際應用中，考慮到各安裝位置和維護方便性等，需要對液位進行正／負遷移；對粘度大、易腐蝕、易結晶的介質，須加裝隔離裝置并灌充隔離液以防引壓管堵塞。此外，在北方寒冷地區引壓管亦要伴熱保溫，其安裝、維護十分繁瑣。由于減壓塔原料或過程油品高粘、油重，流動性較差，在引壓管內易冷凝，導致導壓能力減弱，液位測量反應遲滯，因此常常采取加伴熱、打沖洗油等手段進行防凍防凝和儀表校核，維護難度大大增加，伴熱能耗、沖洗油消耗也很大。

 

　　2．2．3雙法蘭遠傳液位變送器

雙法蘭液位變送器由法蘭式壓力測量膜盒、過程連接件、毛細管、填充液和差壓變送器組成。當有壓力作用時，法蘭膜盒感測的壓力經毛細管中的填充液傳遞至變送器的壓力測量膜盒，變送器通過運算將壓力信號轉化成電流輸出信號。雙法蘭液位變送器的壓力測量膜盒和導壓毛細管是經過精心制造的，良好的密封性消除了可能在引壓管中產生的泄漏和堵塞。在高型塔器液位測量應用上，雙法蘭液位變送器因受毛細管長度的限制，過長的毛細管又會導致壓力傳輸誤差大，并且當環境溫度變化較大時毛細管填充油膨脹或收縮的情況變得更為明顯，測量誤差增大。出現波動時，減壓塔頂負壓波動大，木森儀表雙法蘭液位變送器測量出現失真，隨著波動次數和幅度的增加，法蘭膜盒受損程度增加，直到故障無法修復。因此，雙法蘭液位變送器在減壓塔液位測量的實際應用也一直不理想。

 

2．3液位測量失靈對減壓塔操作的影響及安全對策

 

　　2．3．1液位測量失靈對減壓塔操作的影響

減壓塔不同抽出層段集油箱的液位是層段餾出產品質量和產率的重要操作參數。過程中通過控制各層段集油箱的抽出量來保證操作穩定，進而確保層段餾出產品的質量和產率穩定。由于減壓塔每一個層段液位的平穩度，對其他層段的液位操作都有著關聯的影響，甚至影響到整個減壓塔的平穩操作。所以，保證減壓塔液位測量的靈準穩，是減壓塔操作平穩的必要條件，是煉油裝置安全的基礎。

 

　　2．3．2減壓塔液位計失靈后的安全對策

洛陽石化常減壓裝置經某年大檢修運行1年后，減壓塔液位計LTl 12，即減三線餾出層集油箱的浮球液位計測量失靈。經過儀表維護人員檢察判斷，結論是浮球機械連桿機構故障，但正常期間無法拆除修理。液位計LTll2測量失靈使減壓塔中部的操作失去了依據，減三線抽出的手動控制無法保證該層段液位的平穩，經常出現抽空或滿液位，這直接影響到減三線產品的質量和產率，給減壓塔安全埋下了不小的隱患。維保單位實施了不停工的處理方案，利用減三線抽出泵前的一個工藝吹掃／排凝口，增加一個壓力變送器，把壓力變送器信號接入控制室內的LTll2測量回路，在DCS上監控顯示。通過對減三線抽出泵入口位置到減三線抽出層段集油箱位置的高度靜壓和該層段操作壓力的計算，適時監測集油箱液位的變化。同時在DCS中設定一個液位低限報警值，防止減三線出現泵抽空，保證了減壓塔的安全。由于在線進行方案實施，因現場條件、管線高度靜壓差估測的偏差、減壓塔壓力操作變化等因素的影響，該方案測量結果不能用于減三線液位的自動控制，只能用于液位參考、監測和低限報警，提醒操作人員預防減三線抽出泵抽空。

 

 

 

　　3．1減壓塔液位測量技術改進方案

　　總結分析減壓塔液位三種測量方式的優缺點，結合實際應用經驗，利用裝置大檢修期間，對減壓塔液位計進行了技術改進，應用效果良好，測量靈準，維護量大大降低。改進方案是：

　　(1)檢修期間對LTll0、LTlll、LTll2、LTll3、LTll4、LTll5六臺浮球液位計進行了解體檢修，更換了浮球及內部連桿，對浮球和球桿連接進行了焊接，其他連接部件進行檢查和維修，并進行了準確調試。

(2)減壓塔塔底液位測量，把LTll5浮球液位計改為差壓變送器液位計，其他液位計分別增加一個同層段液位計，為差壓變送器液位計，位號分別為LTIIOB、LTlllB、LTll2B、LTll3B。

 

3．2實施效果減壓塔原有的五臺浮球液位計，檢修后開工投運正常，液位測量靈準穩，檢修質量達到目標；新增的五臺木森儀表差壓變送器液位計開工投運正常，液位測量靈準穩，技術改進達到了預期目標。減壓塔實現了雙液位測量與監控，各層段雙液位測量變化趨勢一致、測量偏差符合精度要求，滿足了煉油裝置長周期運行的要求。

 

4差壓變送器液位測量新技術應用的啟發

 

　　4．1差壓變送器液位計工作原理

差壓變送器液位計是一種液位測量技術，采用新的數字化差壓液位計架構，以兩個通過電子方式連接到一起的壓力傳感器，取代導壓管和毛細管，在其中一個傳感器中進行差壓計算，其結果采用標準的兩線制4-20mA HART信號進行傳輸。如圖3所示，差壓變送器液位計的兩個傳感器，分別安裝在減壓塔各層段餾出集油箱高低取壓的位置。

 

 

　　4．2差壓變送器液位計選型注意事項

差壓變送器液位計選型應結合實際工況。減壓塔各層溫度隨塔層而變化，塔底350。C，向上依次為減三線溫度290。C，減二線230。C，減一線220。C；塔頂壓力一般在3kpa左右，時常為負壓。鑒于這種操作工況，傳感器測量膜盒須滿足耐負壓和高溫工況的要求，因此，低壓側傳感器測量膜盒選耐負壓(一lbar)、耐溫260。C，高壓側測量膜盒耐溫選260。C，并且在兩側測量膜盒前加裝隔離液罐，增加沖洗油系統，一為利用隔離液降溫，二為方便檢查校核儀表。

 

　　4．3差壓變送器液位測量技術應用預期

　　(1)與傳統的差壓變送器相比，差壓變送器液位計測量準確度大大提高；電纜取代毛細管連接兩個傳感器，響應速度更快、抗環境干擾性能也大大增強。

　　(2)差壓變送器液位計無需伴熱，對企業節能降耗有著很大意義。

　　(3)差壓變送器液位計的每個傳感器都可以單獨進行維修，使維護變得更加方便。

　　(4)差壓變送器技術的應用，大大降低液位計的故障維修頻次，對減少或避免因維護人員作業失誤導致裝置單元停車或安全事故，有著十分重要的意義。

(5)差壓變送器液位計使用2線制4-20mA HART信號傳輸信息，能夠額外提供過程優化控制信息，如高低壓側的壓力、液位等物理信息；使設備信息界面配置、調試和故障排除和同步的差壓計算更為簡易。

 

　　5結束語

　　新的液位測量技術在減壓塔液位測量改進與應用中取得了良好效果，不僅為操作提供了準確數據，更為維護人員安裝與維護提供方便，是液位測量技術的一次新突破。總之，每種測量技術都各有優勢，現場技術人員還要結合現場工況選擇合適的儀表，必要時做出適當的改進，這樣才可以更好的發揮測量技術的優勢，為安全提供保障。