常压系统常二线汽提塔液位控制分析及其故障处理

TonjaWhitt

【摘要】液位测量在化工工业中具有重要地位，它准确测量塔罐等容器的液位，通过自动控制系统使液位控制在规定的范围内，以保证装置正常操作和平稳运行。本文分析介绍常二线汽提塔液位控制系统，即简单控制系统，通过分析其液位控制系统的组成，进而分析液位控制系统产生的故障以及排除故障的方法，并对其常见故障提出相应的解决措施。
【关键词】简单控制系统差压变送器调节阀
1 概述
格尔木炼油厂常减压装置常压系统主要用于生产燃料油，控制馏分组分，以提高分馏精确度为主要目标，提高处理能力，为减压塔操作打好基础。
常压系统常二线汽提塔使常压塔重柴侧线得到汽提，降低重柴油气分压，提高其闪点后出装置。汽提塔液位高低会影响常压塔和常二线汽提塔本身温度等，进而影响产品质量；如果液位过低，还会使常二线汽提塔底抽出泵抽空。
研究常二线汽提塔液位不但可以使液位得到准确的测量控制，而且能更好的控制常二线其它相关参数。同时，它对液位测量的研究也具有一定的意义。
2 常二线汽提塔液位控制系统的组成及控制过程
常二线汽提塔液位控制系统采用简单控制系统，其基本组成部分包括被控对象、测量元件变送器、控制器和执行机构等（如图1）。
液位控制原理在仪表回路中可以用方块图表示（如图2）。
操作过程中，扰动产生使液位发生变化时，双法兰差压液位变送器LT-1008测出上下法兰间差压变化，并转换为4-20mA的电流信号送到DCS系统LIC-1008回路的AIN模块进行显示，同时把测量信号送到DCS内部调节器PID模块和设定值进行比较；根据比较结果（偏差）按一定的控制规律通过AOUT模块向调节阀LV-1025的定位器送出4-20mA的电流信号，LV-1025按照送来的信号执行操作，即液位高时开度增大，反之开度减小，以改变常二线汽提塔底产品抽出量，把控制作用施加给被控对象，使液位向设定值靠近。反复上述过程，直至测量值回到设定值。
3 常二线汽提塔液位控制系统常见故障分析及处理
3.1 DCS回路故障
（1）现场液位计有指示，DCS无显示（或调节阀无电流信号）
产生原因：模拟输入（或输出）卡件通道坏；输入安全栅电流输出端坏（或输出安全栅坏）或接线脱落、正负极接反；组态问题。消除方法：更换卡件；更换安全栅、重新接线；检查组态。
（2）自动调节无法控制
产生原因：PID参数设定不正确；调节阀或液位计故障。消除方法：重新设定PID参数；检查、处理调节阀或液位计。
3.2 气动薄膜调节阀故障
调节阀LV-1025是气动薄膜调节阀，其常见故障如下：
3.2.1阀门不动作
产生原因：无气源或气源压力不足；执行机构（膜头）故障，泄漏；调节器没输出信号；气接头损坏或泄漏；阀杆或轴卡死；阀门定位器故障；阀芯在阀座中卡死。消除方法：检查并修理气源、故障元件；修理或更换故障元件或接头等。
3.2.2阀门不能到实际行程
产生原因：气源压力不足；执行机构泄漏；定位器没校准；填料摩擦力太大；
阀杆弯曲。消除方法：调节气源压力；对执行机构、气管、组件止漏；校准定位器；松开填料，加润滑油。
3.2.3阀门动作迟缓
产生原因：填料摩擦大，填料变质老化；阀杆弯曲；定位器响应性能差；气源压力太低。消除方法：更换填料重新调整，给填料处和阀杆加润滑油；修理或更换阀杆、定位器；增大气源压力。
3.2.4阀振荡
产生原因：由于密封填料的黏滑作用；定位器损坏或增益太高。消除方法：松开压盖，润滑填料；修理或更换定位器或调整其增益。
3.3 双法兰变送器常见故障
3.3.1无指示
产生原因：信号线脱落或正负极接反、电源故障；安全栅、电路板坏。消除方法：重新接线或处理电源故障；更换安全栅、电路板或变送器。
3.3.2指示为最大（最小）
产生原因：低压侧（或高压侧）膜片、毛细管坏，或封入液泄漏；低压侧（或高压侧）引压阀没打开、引压阀堵或冬季低引压线冻住。消除方法：更换仪表；打开引压阀；清理杂物或更换引压阀；吹通引压线，检查并恢复伴热。
3.3.3指示为偏大（偏小）
产生原因：低压侧（或高压侧）放空堵头漏或引压阀没全开，法兰面上附着积碳等杂物；仪表未校准、量程计算不精确。消除方法：紧固放空堵头，打开引压阀，清理杂物；重新校对仪表，计算量程。
3.4 指示值无变化
产生原因：电路板损坏；高低压侧膜片或毛细管同时坏。消除方法：更换电路板；更换仪表。
4 目前存在问题及提出合理化建议
故障现象：汽提塔液位控制系统去年冬季频繁出现故障，经分析处理，在法兰处和毛细管上加装了保温之后恢复正常。然而今年5月液位又出现故障，操作人员说工艺平稳运行但是液位满量程上下波动。拆除双法兰检查膜片发现外鼓已损坏，在分析和处理故障过程中，发现液位系统存在以下问题。4.1 双法兰差压液位变送器毛细管内硅油汽化问题
硅油的温度使用范围是：当压力小于0.1Mpa时为0～200℃，压力大于0.1Mpa时为0～315℃。由此可见，硅油低于0℃时会凝固，凝固后失去传导作用，液位变送器会产生波动，甚至失灵。同样，硅油沸点要满足286℃的高温，塔内压力必须高于100kPa，而实际上塔压控制在74kpa左右，这种情况下，硅油挥发性增大，沸点降低，部分硅油汽化。硅油汽化后会使膜片变形，造成两膜片不均衡，这样就会产生附加压差，造成假液位，甚至波动，时间长了会造成膜片损坏，硅油泄漏，液位变送器损坏。
合理建议：
（1）当温度低于0℃时对毛细管进行保温伴热，保证毛细管内硅油不会凝固。
（2）改进安装位置。将变送器置于下法兰以下260mm处置。这样，由于硅油的自重，就可使其受压达到0.1Mpa，以缓解低压的影响，使硅油在满足工艺要求的同时不会汽化。
4.2 双法兰差压液位变送器的引压阀与法兰之间未装排污阀
未安装排污阀，不能及时排掉引压管线内的杂物，时间长易造成引压阀堵，增加仪表故障率。并且，若杂物没有排污阀进行排除就需拆除双法兰排除，增加了维修工作量。
合理建议：
（1）在法兰安装处加一段焊接有排污阀的直管。
（2）应用带有冲洗环室的双法兰差压液位变送器，通过冲洗环室上的冲洗孔对隔离膜片进行冲洗，也可进行放空或排污。
4.3 量程计算误差问题
一般计算液位量程范围的方法，在计算迁移量时会用到硅油密度并涉及变送器的安装位置。然而，说明书的硅油密度是在标况下测得，实际应用时温度和压力偏差大，就给计算带来较大误差。
计算方法改进：
对于迁移量的计算可以采用实际法，在计算迁移量时，可将法兰置于法兰的安装位置处，将变送器安装到理想位置，再将手操器挂到变送器上，读出此时手操器上显示的法兰实际受压，即迁移量。这样可大大提高量程的精确性，进而提高液位测量的精确性。
4.4 开工液位偏高问题
开工时液位比实际液位稍偏高，操作人员误认为仪表问题，其实并非液位计故障，属于正常现象。
问题分析：
开工时，塔内介质温度尚未达到操作温度，被测介质密度就会受到影响。重柴温度低时密度大，这样开工时重柴密度高于正常操作时的密度，导致正压侧受压比正常操作时温度高，所以测量值变大。因此，开工时，液位稍偏高属正常现象。
5 结论
通过对常压系统常二线汽提塔液位控制系统及其故障处理的分析，以及在工作中的实践总结，将常压系统常二线汽提塔液位控制系统中存在的几点问题进行了阐述，并提出了相应的合理化建议。这样，可减小常二线汽提塔液位控制系统的故障发生率，同时也提高了维修速率和维修质量。
参考文献
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作者简介
杨艳宏（1986-），女，青海省格尔木人，助理工程师，本科，化工仪表技术；青海省格尔木炼油厂电仪车间，816000