淺析壓力變送器在蠟油加氫裂化裝置中的應(yīng)用

摘 要：根據(jù)ReactoGard V自動壓力變送器在某石化公司蠟油加氫裂化裝置上的應(yīng)用情況，介紹了壓力變送器系統(tǒng)的工作過程、操作方法以及常見故障的處理方法。實(shí)際應(yīng)用表明，該壓力變送器自動化程度高，過濾精度高，能有效減少原料油中的雜質(zhì)，為蠟油加氫裂化裝置提供合格的原料，為裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

0 引言

某石化公司210萬t/ 年蠟油加氫裂化裝置的原料油為減壓蠟油，含有大量雜質(zhì)。蠟油若不經(jīng)過濾直接進(jìn)入加氫裂化裝置會使換熱器或其他設(shè)備結(jié)垢或堵塞，降低換熱器的換熱效果 [1] ，還有可能污染催化劑，使其活性降低，造成反應(yīng)器床層壓降增大，導(dǎo)致催化劑失效，非常終導(dǎo)致反應(yīng)器不定期停工，以清除污垢微粒。對于企業(yè)來說，維修和停工意味著減少生產(chǎn)量，增加額外勞動量，并增加更換反應(yīng)器和催化劑等相關(guān)成本，降低生產(chǎn)裝置的經(jīng)濟(jì)效益。為了避免此類現(xiàn)象的發(fā)生，蠟油加氫裂化裝置采用原料油自動壓力變送器系統(tǒng)，濾除＞25 μm以上雜質(zhì)，以減緩反應(yīng)器壓降增長速度，延長裝置使用周期。

1 ReactoGard V自動壓力變送器介紹

1.1 基本結(jié)構(gòu)

每套ReactoGard V自動壓力變送器由6個濾桶、轉(zhuǎn)向閥及其附件（電磁閥、鎖銷、接近開關(guān)等）組成，其外形結(jié)構(gòu)所示。

1.2 工作過程

在正常過濾過程中，未經(jīng)過濾的原料由下部進(jìn)料口流入進(jìn)口總管，然后均勻流入各濾筒中；原料由外到內(nèi)流經(jīng)各濾棒；濾后液通過出口收集箱流入裝置下游；在過濾過程中，顆粒聚集在濾棒外表面，產(chǎn)生壓差，濾后干凈的流體從每個濾筒上部匯集到出口油路塊，進(jìn)入原料油緩沖罐。當(dāng)壓差達(dá)到設(shè)定值120 kPa或達(dá)到定時時間時，由程序控制進(jìn)行反沖洗。反沖洗時，壓力變送器底部轉(zhuǎn)向閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，將閥芯對準(zhǔn)6個濾筒中其中一個，此時該濾筒不再進(jìn)行過濾工作，而轉(zhuǎn)入反沖洗工作；下部排污閥會打開，出口收集腔和排污管口產(chǎn)生壓差，使部分出口收集腔的濾液通過該濾筒逆向流動；濾液從濾芯內(nèi)流出，把濾網(wǎng)外的雜質(zhì)沖出排污口進(jìn)入反沖洗油罐；然后排污閥關(guān)閉，將轉(zhuǎn)向閥旋轉(zhuǎn)至下個濾筒，周而復(fù)始直到8組壓力變送器全部沖洗完畢。

2 自動壓力變送器系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

蠟油加氫裂化自動壓力變送器系統(tǒng)主要由8組壓力變送器、排污閥及接口管道、自動控制系統(tǒng)構(gòu)成。其中自動控制系統(tǒng)由閥門、現(xiàn)場儀表、就地操作面板、中間接線箱及DCS（Distributed Control System）系統(tǒng)構(gòu)成?，F(xiàn)場儀表及閥門主要由轉(zhuǎn)向閥、母位（初始位置）及濾筒限位開關(guān)、排污閥、鎖銷、電磁閥、中間接線箱等構(gòu)成。壓力變送器系統(tǒng)所有過濾單元由裝置主控制系統(tǒng)DCS自動控制，便于在外操室及中控室監(jiān)控壓力變送器動作及運(yùn)行狀態(tài)。DCS操作界所示。

下面對操作界面進(jìn)行簡要說明。

（1）MASTER：設(shè)置某組壓力變送器為主機(jī)，此時該組壓力變送器MASTER按鈕會變綠，其他組設(shè)備為從機(jī)。此時該組壓力變送器運(yùn)行時間開始計時。當(dāng)運(yùn)行時間達(dá)到240 min或壓差、手動沖洗條件滿足后，從主機(jī)開始反沖洗。因此需要在8組設(shè)備中設(shè)置一個主機(jī)，且只能設(shè)置一個主機(jī)。主機(jī)清洗完成后，會發(fā)送信號給下一臺從機(jī)，如果該從機(jī)沒有錯誤報警，并轉(zhuǎn)向閥處于初始位置，便可以激活該組的清洗模式，第一臺從機(jī)清洗完成后順序發(fā)送信號給第二臺從機(jī)，直至所有從機(jī)都清洗完成。（2）HOME：母位。過濾狀態(tài)下的初始位置，即母位限位開關(guān)對準(zhǔn)轉(zhuǎn)向閥限位開關(guān)目標(biāo)輪長齒輪。過濾狀態(tài)下， “過濾”和“HOME”指示燈會變綠。（3）STATION：桶位。即轉(zhuǎn)向閥轉(zhuǎn)動過程中，當(dāng)限位開關(guān)目標(biāo)輪長齒輪對準(zhǔn)濾筒，濾筒限位開關(guān)檢測到短齒輪位置信號時將轉(zhuǎn)向閥停止，濾筒進(jìn)行反沖洗。反沖洗狀態(tài)下， “反洗”和“STATION”指示燈變綠。（4）SystemOn：設(shè)備投用設(shè)置開關(guān)。當(dāng)某組壓力變送器選擇SystemOn后，該組壓力變送器會投用到自動控制中。若SystemOn切除，則現(xiàn)場操作面板Onstream指示燈滅，該組壓力變送器旁路不會投用，即進(jìn)入離線模式。設(shè)置成旁路的設(shè)備在程序上會被跳 過 ，不 影響 其 他 組設(shè) 備 的 操作 。（5） 手 動 沖 洗 ：當(dāng)“MASTER”過濾組選擇“手動沖洗”后，整個過濾系統(tǒng)進(jìn)入反沖洗程序，且一直處于反沖洗狀態(tài)，要停止某組壓力變送器反沖洗狀態(tài)需將“SystemOn”切除。其他從機(jī)選擇此信號時，只有該從機(jī)進(jìn)入反沖洗。

2.2 工作模式

2.2.1 過濾模式

現(xiàn)場操作面板Onstream綠燈亮。正常狀態(tài)下，設(shè)備絕大部分處于過濾狀態(tài)。過濾不受程序控制，打開進(jìn)出口隔斷閥門，所有濾筒就始終處于過濾狀態(tài)。通電后綠燈會亮，如果有錯誤，綠燈會閃爍。綠燈亮后，設(shè)備會自檢，尋找各自的初始位置；鎖銷氣缸松開，轉(zhuǎn)向閥間歇轉(zhuǎn)動尋找初始位置，找到初始位置后，設(shè)備等待清洗指令。

2.2.2 清洗模式

現(xiàn)場操作面板CLEAN黃燈亮。當(dāng)濾網(wǎng)外表面雜質(zhì)（濾餅）越積越多的時候，設(shè)備進(jìn)出口壓差就會增加，設(shè)備濾網(wǎng)在濾餅達(dá)到一定厚度時需要進(jìn)行清洗來維持一個低壓差。激活清洗模式需要滿足以下3個條件：（1）設(shè)定壓差。壓差由進(jìn)出口總管的壓差變送器測得，設(shè)定值為120 kPa。正常工況下，濾網(wǎng)的凈壓降非常大為20～30 kPa。當(dāng)壓差達(dá)到設(shè)定值，會優(yōu)先越權(quán)啟動清洗模式。DCS控制界面上可以看得到設(shè)定值與實(shí)際值。（2）人工啟動清洗?，F(xiàn)場操作面板或DCS操作站遠(yuǎn)程啟動。現(xiàn)場操作面板上有旋鈕開關(guān)，設(shè)置了3個位置：啟動、停止、手動清洗。遠(yuǎn)程啟動模式可以由控制室操作人員通過控制界面上“手動沖洗”按鈕強(qiáng)制越權(quán)啟動清洗模式。短時間多次點(diǎn)動“手動沖洗”會導(dǎo)致過度反沖洗誤報警。（3）定時清洗時間。設(shè)定值為240 min。定時清洗在沒有壓差和人工啟動清洗的情況下作為備用清洗模式，但是正常情況下，設(shè)備大部分時候由定時時間控制反沖洗。只要壓差達(dá)到設(shè)定值或人工啟動，無論定時時間是否達(dá)到，都會啟動清洗模式。當(dāng)壓差、人工啟動、定時時間都達(dá)到后，系統(tǒng)就會激活清洗模式，首先從主機(jī)開始依次到各個從機(jī)。所有設(shè)備必須有且只能有一個主機(jī)，否則程序無法運(yùn)行。正常清洗模式下，只有一組設(shè)備處于清洗狀態(tài)，其余各組設(shè)備仍然處于過濾狀態(tài)，而且對于正在清洗的該組設(shè)備，也僅有一個濾筒在清洗，其余5個濾筒處于過濾狀態(tài)。

3 系統(tǒng)運(yùn)行問題及處理

此套壓力變送器系統(tǒng)從投用到現(xiàn)在已有兩個多月，其間這8組壓力變送器運(yùn)行出現(xiàn)過多次問題，通過現(xiàn)場排查，發(fā)現(xiàn)有很多原因，下面主要總結(jié)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題及處理方法。以下錯誤信號用于對設(shè)備清洗模式運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。出現(xiàn)以下錯誤信號后，第一反應(yīng)是通過DCS畫面“SystemOn”按鈕切除再投用，或就地操作面板上旋鈕開關(guān)RUN和STOP切換重啟一次，有些錯誤就不會再出現(xiàn)。如果還有錯誤，就需要根據(jù)以下說明來查找原因和解決方案。

3.1 系統(tǒng)運(yùn)行問題

3.1.1 過度清洗

當(dāng)程序計時30 min內(nèi)，某組設(shè)備反沖洗了4次，就會出現(xiàn)過度清洗的報警。大部分情況下該錯誤由系統(tǒng)高壓差引起，有時由于多次點(diǎn)擊“手動沖洗”按鈕誤操作引起。出現(xiàn)過度反沖洗時，首先將現(xiàn)場操作面板上的旋鈕轉(zhuǎn)到STOP位置，然后再打回RUN，將錯誤清零重啟。然后通過修改參數(shù)設(shè)置來改進(jìn)反沖洗效果。比如減少清洗間隔時間，增加反向清洗時間，減小壓差設(shè)定值，大部分情況下都能將錯誤消除。非常惡劣的工況是濾芯臟得太快需要清洗濾網(wǎng)。

3.1.2 初始位置丟失（Home Lost）

設(shè)備通電后，會自動找初始位置，正常過濾狀態(tài)下，設(shè)備一直處于初始位置，如果檢測不到初始位置，就會激活找初始位置程序，轉(zhuǎn)向閥旋轉(zhuǎn)尋找，直到找到為止。如果在設(shè)定的動作次數(shù)內(nèi)沒有找到初始位置，設(shè)備就會出現(xiàn)該報警。如果出現(xiàn)位置丟失，很有可能是轉(zhuǎn)向閥無法旋轉(zhuǎn)，可能是接近開關(guān)松動或損壞，氣壓太低，轉(zhuǎn)向閥卡住或者電磁閥、鎖銷、執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障等。鎖銷與滾筒輪之間的連接螺絲松動易造成脫節(jié)導(dǎo)致鎖銷故障。

3.1.3 初始位置卡住（Home Stuck）

清洗模式被激活后，轉(zhuǎn)向閥需要旋轉(zhuǎn)離開初始位置，當(dāng)設(shè)定時間內(nèi)轉(zhuǎn)向閥始終停留在初始位置，就會出現(xiàn)該報警。原因可能是低氣壓，轉(zhuǎn)向閥卡住，電磁閥故障（排氣口堵塞）等。

3.1.4 濾筒位置丟失（Station Lost）

清洗模式下，轉(zhuǎn)向閥連續(xù)幾次清洗循環(huán)始終找不到濾筒位置就會報警。原因可能是接近開關(guān)松動或損壞，低氣壓，電磁閥或執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障。

3.1.5 濾筒位置卡?。⊿tation Stuck）

清洗模式下，濾筒在設(shè)定時間內(nèi)無法轉(zhuǎn)動離開某濾筒位置就會報警。原因可能是轉(zhuǎn)向閥卡住，低氣壓或電磁閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障。

3.1.6 軸封處漏油問題

裝置開工之初轉(zhuǎn)向閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)軸封處有漏油情況，上下轉(zhuǎn)向閥連接軸使石墨盤根壓緊密封，長時間磨損后需要再擰緊兩個壓緊螺栓。推薦3個月左右擰緊一次。具體磨損程度取決于設(shè)備清洗頻率。

3.2 處理方法

關(guān)于轉(zhuǎn)向閥卡住問題，可以通過以下步驟解決：將操作面板上的旋鈕轉(zhuǎn)到STOP位置，然后再打回RUN，重啟一下，看能否消除錯誤信號；現(xiàn)場關(guān)閉氣源幾秒后再打開；加大氣壓，嘗試通過增大氣壓轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向閥；旋轉(zhuǎn)電磁閥放空口絲堵，適當(dāng)調(diào)節(jié)至合適位置。如果仍然不能轉(zhuǎn)動，就需要手動旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向閥，先切斷氣源，將鎖銷氣缸桿撥回，松開執(zhí)行機(jī)構(gòu)上面的指示帽，通過扳手或管制鉗順時針旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的伸出軸，有一點(diǎn)阻力屬于正?，F(xiàn)象（來自執(zhí)行機(jī)構(gòu)彈簧）；如果還是無法檸動，就需要拆除上面的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用扳手順時針扳動中間的黑色棘輪，不能用加力桿，否則會損壞連接軸。連續(xù)旋轉(zhuǎn)若干圈就能克服該問題。氣壓低可通過調(diào)節(jié)供風(fēng)氣路上過濾減壓閥的旋鈕調(diào)大氣壓。

常見的電磁閥故障有電磁閥氣路堵、排氣口堵、電磁閥損壞等。經(jīng)疏通氣路或更換新的電磁閥可解決該問題。如果出現(xiàn)Home Lost或Station Lost問題，原因可能是接近開關(guān)損壞或松開，導(dǎo)致接近開關(guān)和下方的感應(yīng)手指間距變大，這時需要更換新的接近開關(guān)或者松開接近開關(guān)，轉(zhuǎn)動微調(diào)接近開關(guān)和感應(yīng)手指盤的間距（推薦在1～2 mm）。

4 結(jié)語

在高溫減壓蠟油工況下應(yīng)用自動壓力變送器，由于其設(shè)備制造成熟，過濾精度高，自動化程度高，避免了設(shè)備結(jié)垢或堵塞，大大降低了反應(yīng)器催化劑失效的風(fēng)險，減緩了反應(yīng)器壓降增長速度，提高了裝置經(jīng)濟(jì)效益，延長了裝置使用周期，具有很大的推廣意義。