分析儀表裝置——金屬管轉(zhuǎn)子流量計阻力值超標

上海自動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)子流量計的作用和工作原理。分析該裝置 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計阻力值出現(xiàn)超標的現(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)子流量計阻力值從 2018 年 8 月份開始出現(xiàn)上升現(xiàn)象，時至2019 年 4 月份，該金屬管轉(zhuǎn)子流量計阻力值上升斜率有加快的趨勢，已經(jīng)接近 12kPa，達到金屬管轉(zhuǎn)子流量計報警值，離金屬管轉(zhuǎn)子流量計聯(lián)鎖保護值（15kPa）僅 3kPa?？紤]到金屬管轉(zhuǎn)子流量計阻力值的重要性和該參數(shù)對儀表裝置氮氣產(chǎn)量的重要性，空分車間組織管理人員召開技術(shù)分析會，分析了該裝置金屬管轉(zhuǎn)子流量計阻力值升高超標的原因，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（UF-6300 型），后來由于分公司不但增加氮氣用量，為解決儀表裝置生產(chǎn)瓶頸，于 2011年進行了儀表裝置擴能改造，新增一套金屬管轉(zhuǎn)子流量計，即 2#“填料塔”結(jié)構(gòu)的金屬管轉(zhuǎn)子流量計，并與 1#金屬管轉(zhuǎn)子流量計形成了互為備用的“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（UF-7000 型），由河南開元空分集團公司制造，設(shè)計主要是提高處理量、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)也進行了改動，將塔盤換成填料，以降低金屬管轉(zhuǎn)子流量計的阻力值。

2 金屬管轉(zhuǎn)子流量計的作用及工作原理

金屬管轉(zhuǎn)子流量計連接在空壓機和純化器之間，意在降低進純化器的空氣濕度，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，延長使用壽命。同時由于空氣冷卻塔的容積較大，對加工空氣還能起到緩沖的作用，吸附器倒換時空壓機不易超壓。

3 金屬管轉(zhuǎn)子流量計阻力值超標原因分析

3.1 儀表裝置金屬管轉(zhuǎn)子流量計結(jié)垢機理分析

儀表裝置金屬管轉(zhuǎn)子流量計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，易堵塞冷卻器的通道、過濾網(wǎng)及閥門等。鈣、鎂等重碳酸鹽在水溫升高時易生成碳酸鈣 CaCO3碳酸鎂 MgCO3沉淀物，即形成一般所說的水垢。一般水溫 45℃以上就要開始形成水垢，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，嚴重時會造成設(shè)備故障。

另外，金屬管轉(zhuǎn)子流量計結(jié)垢導(dǎo)致阻力值超標，對后續(xù)儀表裝置分餾塔進塔空氣壓力和處理量有較大影響，由此可能會造成分餾塔精餾工況波動，甚至有可能導(dǎo)致金屬管轉(zhuǎn)子流量計帶水，純化器二氧化碳、水份含量超標，分餾塔主熱交換器堵塞，嚴重影響儀表裝置的長周期、大負荷運行。

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

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

a、阻力值儀表測量引壓管檢查；

b、金屬管轉(zhuǎn)子流量計頂部除沫網(wǎng)堵塞；

c、金屬管轉(zhuǎn)子流量計塔盤（填料）堵塞；

d、冷卻水分布管噴嘴檢查；

e、金屬管轉(zhuǎn)子流量計積液槽和分布槽檢查；

f、進、出口閥門故障，等。

4 金屬管轉(zhuǎn)子流量計阻力值超標問題處置經(jīng)過

4.1 處置方案的確定

由于當前我廠處于大負荷生產(chǎn)階段，新建煉油裝置也處于開工的重要階段，所以全廠氮氣保供任務(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，準備啟動1#備用金屬管轉(zhuǎn)子流量計（UF-6300 型），維持儀表裝置生產(chǎn)，停運 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計（UF-7000 型）進行進修處置的方案。

4.2 1#金屬管轉(zhuǎn)子流量計檢修方案的確定

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

（1）打報告申請對 1#金屬管轉(zhuǎn)子流量計進行投運前的檢查。

（2）組織對 1#金屬管轉(zhuǎn)子流量計進行試壓吹掃檢查，確認金屬管轉(zhuǎn)子流量計壓力表、液位計引壓管正常；確認金屬管轉(zhuǎn)子流量計安全附件正常。

（3）對金屬管轉(zhuǎn)子流量計進行拆人孔檢查，檢修金屬管轉(zhuǎn)子流量計內(nèi)部塔盤、玻璃板液位計和控制閥。

（4）檢修完畢封人孔后，對金屬管轉(zhuǎn)子流量計試壓并沖洗金屬管轉(zhuǎn)子流量計，達到投運條件。

（5）金屬管轉(zhuǎn)子流量計切換操作：組織人員，解除 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計工藝聯(lián)鎖，緩慢投運 1#金屬管轉(zhuǎn)子流量計，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，要做好冷卻水和冷凍水流程的切換，嚴格控制兩個金屬管轉(zhuǎn)子流量計下塔和上塔的水位，并時刻監(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)子流量計停運，待 1#金屬管轉(zhuǎn)子流量計運行平穩(wěn)后，啟動金屬管轉(zhuǎn)子流量計工藝聯(lián)鎖。并組織隊伍對 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計進行檢查并確定阻力值超標問題分析，確定后期檢修方案。

注意事項：a、1#金屬管轉(zhuǎn)子流量計長期停運，必須確保檢查試壓正常；b、1#塔運行也要加強金屬管轉(zhuǎn)子流量計液位和阻力值控制，防止純化器進水；c、1#塔單塔運行，儀表裝置進料量 6500～6800m3/h、氮氣抽量 2400～2500m3/h 的低負荷操作，主要防止金屬管轉(zhuǎn)子流量計帶水，確保供氮穩(wěn)定即可。

2019 年 4 月 30 日，完成對 1#金屬管轉(zhuǎn)子流量計的檢修后，順利的將金屬管轉(zhuǎn)子流量計由 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計運行，切換至 1#金屬管轉(zhuǎn)子流量計運行，維持儀表裝置低負荷運行。同時，開始組織對 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計進行檢修。

4.3 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計的檢查及結(jié)垢部位確認

截止 2019 年 5 月 20 日，我們組織對 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計的塔上部(捕霧器、升氣管、水分布器和填料壓蓋)、中部（液位計、水分布器和填料壓蓋）和塔下部（液位計、進料管和回水管）進行了細致的檢查，非常終發(fā)現(xiàn)在金屬管轉(zhuǎn)子流量計進料管（DN200）出口處存在大量結(jié)垢堵塞空氣進料流道的現(xiàn)象。通過分析和類比其他儀表裝置金屬管轉(zhuǎn)子流量計存在的進料口結(jié)垢事跡，以及我廠金屬管轉(zhuǎn)子流量計阻力值測量點的選取，我們分析討論后確定：就是因為 90～103℃的進料空氣，在金屬管轉(zhuǎn)子流量計入口處被循環(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)子流量計阻力值超標。

4.4 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計的處理及運行狀態(tài)

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

5 結(jié)束語

經(jīng)過停工疏通 2#金屬管轉(zhuǎn)子流量計結(jié)垢堵塞物，金屬管轉(zhuǎn)子流量計阻力值超標的故障得到排除，但隨著運行時間的增加，儀表裝置預(yù)處理工藝流程決定了金屬管轉(zhuǎn)子流量計可能還是會結(jié)垢。因此還需參考水質(zhì)的化驗數(shù)據(jù)，上海自動化儀表有限公司加強循環(huán)水的外排置換工作，同時對金屬管轉(zhuǎn)子流量計內(nèi)部填料備件按周期更換或清理，確保在集中檢修期間進行檢修，保證空分系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。