分析儀表裝置——金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)阻力值超標(biāo)

上海自動(dòng)化儀表有限公司介紹了 KDON-500/2500 型全低壓儀表裝置預(yù)冷系統(tǒng)中金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的作用和工作原理。分析該裝置 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)阻力值出現(xiàn)超標(biāo)的現(xiàn)象、危害及產(chǎn)生的原因，并組織處理，恢復(fù)正常生產(chǎn)。

前 言

我廠 KDON-500/2500 型全低壓儀表裝置金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)阻力值從 2018 年 8 月份開(kāi)始出現(xiàn)上升現(xiàn)象，時(shí)至2019 年 4 月份，該金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)阻力值上升斜率有加快的趨勢(shì)，已經(jīng)接近 12kPa，達(dá)到金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)報(bào)警值，離金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)聯(lián)鎖保護(hù)值（15kPa）僅 3kPa。考慮到金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)阻力值的重要性和該參數(shù)對(duì)儀表裝置氮?dú)猱a(chǎn)量的重要性，空分車間組織管理人員召開(kāi)技術(shù)分析會(huì)，分析了該裝置金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)阻力值升高超標(biāo)的原因，制定了相應(yīng)處置方案。

1 裝置壓縮空氣預(yù)處理流程介紹

我廠 KDON-500/2500 型儀表裝置是 1998 年開(kāi)始施工建設(shè)，1999 年建成投產(chǎn)。建成之初，我廠儀表裝置預(yù)冷系統(tǒng)只有一套“篩板式”金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)（UF-6300 型），后來(lái)由于分公司不但增加氮?dú)庥昧?，為解決儀表裝置生產(chǎn)瓶頸，于 2011年進(jìn)行了儀表裝置擴(kuò)能改造，新增一套金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)，即 2#“填料塔”結(jié)構(gòu)的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)，并與 1#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)形成了互為備用的“雙塔空氣預(yù)處理系統(tǒng)”如圖-1。該“填料型”金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)（UF-7000 型），由河南開(kāi)元空分集團(tuán)公司制造，設(shè)計(jì)主要是提高處理量、降低阻力值。新塔將處理量提高至 7200～7500Nm3/h，塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了改動(dòng)，將塔盤換成填料，以降低金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的阻力值。

2 金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的作用及工作原理

金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)連接在空壓機(jī)和純化器之間，意在降低進(jìn)純化器的空氣濕度，減少空氣中的含水量，是儀表裝置空氣預(yù)處理系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。為了使冷卻水與空氣充分接觸，充分混合，以增大傳熱面積，強(qiáng)化傳熱，通常采用的是“篩板塔”或“填料塔”結(jié)構(gòu)。

其次，在空氣冷卻塔中，空氣和水直接接觸，既換熱又受到了洗滌，能夠清除空氣中的灰塵，溶解一些有腐蝕性的雜質(zhì)氣體如 H2S、SO2、SO3等，避免板翅式換熱器鋁合金材質(zhì)的腐蝕，延長(zhǎng)使用壽命。同時(shí)由于空氣冷卻塔的容積較大，對(duì)加工空氣還能起到緩沖的作用，吸附器倒換時(shí)空壓機(jī)不易超壓。

3 金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)阻力值超標(biāo)原因分析

3.1 儀表裝置金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)結(jié)垢機(jī)理分析

儀表裝置金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)一般用江河湖泊或地下水作為冷卻水。這種水中通常都含有懸浮物(泥沙及其他污物)以及鈣、鎂等重碳酸鹽[Ca(HCO3 )2Mg (HCO3)2],稱為硬水懸浮物較多時(shí)，易堵塞冷卻器的通道、過(guò)濾網(wǎng)及閥門等。鈣、鎂等重碳酸鹽在水溫升高時(shí)易生成碳酸鈣 CaCO3碳酸鎂 MgCO3沉淀物，即形成一般所說(shuō)的水垢。一般水溫 45℃以上就要開(kāi)始形成水垢，水溫越高越易結(jié)垢，水垢附著在冷卻器的管壁、金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的填料、噴頭或篩孔等處。不僅影響換熱，降低冷卻效果，而且有礙冷卻水或空氣的流通，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備故障。

另外，金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)結(jié)垢導(dǎo)致阻力值超標(biāo)，對(duì)后續(xù)儀表裝置分餾塔進(jìn)塔空氣壓力和處理量有較大影響，由此可能會(huì)造成分餾塔精餾工況波動(dòng)，甚至有可能導(dǎo)致金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)帶水，純化器二氧化碳、水份含量超標(biāo)，分餾塔主熱交換器堵塞，嚴(yán)重影響儀表裝置的長(zhǎng)周期、大負(fù)荷運(yùn)行。

3.2 金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)結(jié)垢，引起阻力值超標(biāo)的部位判斷分析：

2019 年 4 月份，我們組織人員進(jìn)行技術(shù)分析，對(duì)循環(huán)水造成 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)結(jié)垢的機(jī)理和可能出現(xiàn)結(jié)垢的部位進(jìn)行了分析和判斷，確定了如下重要檢查部位：

a、阻力值儀表測(cè)量引壓管檢查；

b、金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)頂部除沫網(wǎng)堵塞；

c、金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)塔盤（填料）堵塞；

d、冷卻水分布管噴嘴檢查；

e、金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)積液槽和分布槽檢查；

f、進(jìn)、出口閥門故障，等。

4 金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)阻力值超標(biāo)問(wèn)題處置經(jīng)過(guò)

4.1 處置方案的確定

由于當(dāng)前我廠處于大負(fù)荷生產(chǎn)階段，新建煉油裝置也處于開(kāi)工的重要階段，所以全廠氮?dú)獗９┤蝿?wù)格外繁重，絕不能出現(xiàn)儀表裝置停工的情況。為此，我區(qū)確定了，準(zhǔn)備啟動(dòng)1#備用金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)（UF-6300 型），維持儀表裝置生產(chǎn)，停運(yùn) 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)（UF-7000 型）進(jìn)行進(jìn)修處置的方案。

4.2 1#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)檢修方案的確定

由于 1#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)停運(yùn)已經(jīng)四年（2015 年 7 月份檢修防腐后停用），投運(yùn)前需要對(duì)該塔進(jìn)行檢修，檢修投運(yùn)程序如下：

（1）打報(bào)告申請(qǐng)對(duì) 1#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行投運(yùn)前的檢查。

（2）組織對(duì) 1#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行試壓吹掃檢查，確認(rèn)金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)壓力表、液位計(jì)引壓管正常；確認(rèn)金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)安全附件正常。

（3）對(duì)金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行拆人孔檢查，檢修金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)內(nèi)部塔盤、玻璃板液位計(jì)和控制閥。

（4）檢修完畢封人孔后，對(duì)金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)試壓并沖洗金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)，達(dá)到投運(yùn)條件。

（5）金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)切換操作：組織人員，解除 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)工藝聯(lián)鎖，緩慢投運(yùn) 1#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)，逐步降低 2#塔處理量，確保雙塔切換工作的穩(wěn)定，切換的同時(shí)，要做好冷卻水和冷凍水流程的切換，嚴(yán)格控制兩個(gè)金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)下塔和上塔的水位，并時(shí)刻監(jiān)控純化器入口脫水罐帶水情況。

（6）雙塔切換完畢，2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)停運(yùn)，待 1#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)運(yùn)行平穩(wěn)后，啟動(dòng)金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)工藝聯(lián)鎖。并組織隊(duì)伍對(duì) 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行檢查并確定阻力值超標(biāo)問(wèn)題分析，確定后期檢修方案。

注意事項(xiàng)：a、1#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)長(zhǎng)期停運(yùn)，必須確保檢查試壓正常；b、1#塔運(yùn)行也要加強(qiáng)金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)液位和阻力值控制，防止純化器進(jìn)水；c、1#塔單塔運(yùn)行，儀表裝置進(jìn)料量 6500～6800m3/h、氮?dú)獬榱?2400～2500m3/h 的低負(fù)荷操作，主要防止金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)帶水，確保供氮穩(wěn)定即可。

2019 年 4 月 30 日，完成對(duì) 1#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的檢修后，順利的將金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)由 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)運(yùn)行，切換至 1#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)運(yùn)行，維持儀表裝置低負(fù)荷運(yùn)行。同時(shí)，開(kāi)始組織對(duì) 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行檢修。

4.3 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的檢查及結(jié)垢部位確認(rèn)

截止 2019 年 5 月 20 日，我們組織對(duì) 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的塔上部(捕霧器、升氣管、水分布器和填料壓蓋)、中部（液位計(jì)、水分布器和填料壓蓋）和塔下部（液位計(jì)、進(jìn)料管和回水管）進(jìn)行了細(xì)致的檢查，非常終發(fā)現(xiàn)在金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)料管（DN200）出口處存在大量結(jié)垢堵塞空氣進(jìn)料流道的現(xiàn)象。通過(guò)分析和類比其他儀表裝置金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)存在的進(jìn)料口結(jié)垢事跡，以及我廠金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)阻力值測(cè)量點(diǎn)的選取，我們分析討論后確定：就是因?yàn)?90～103℃的進(jìn)料空氣，在金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)入口處被循環(huán)水冷卻至 50～55℃后，空氣和循環(huán)水中的雜質(zhì)及鈣、鎂碳酸鹽在入口管端形成結(jié)垢沉積區(qū)，天長(zhǎng)日久結(jié)垢逐漸堆積，以至于堵塞空氣流道，造成金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)阻力值超標(biāo)。

4.4 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的處理及運(yùn)行狀態(tài)

5 月 21～22 日，完成金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)入口管段結(jié)垢堵塞物的疏通后，并順利將 1#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)再次切換回 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)運(yùn)行。儀表裝置運(yùn)行效果明顯，空分設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，各運(yùn)行參數(shù)完全恢復(fù)到正常指標(biāo)，氮?dú)猱a(chǎn)量超過(guò) 3000Nm3/h。

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)停工疏通 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)結(jié)垢堵塞物，金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)阻力值超標(biāo)的故障得到排除，但隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，儀表裝置預(yù)處理工藝流程決定了金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)可能還是會(huì)結(jié)垢。因此還需參考水質(zhì)的化驗(yàn)數(shù)據(jù)，上海自動(dòng)化儀表有限公司加強(qiáng)循環(huán)水的外排置換工作，同時(shí)對(duì)金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)內(nèi)部填料備件按周期更換或清理，確保在集中檢修期間進(jìn)行檢修，保證空分系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。