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電磁流量計在裝車系統中的故障分析及整改措施

作者: 來源: 發布時間:2017-06-24 14:36:00

摘 要:通過介紹雷達液位計亚博账号登录的工作原理,分析可能導致其測量不準的因素,針對介質原因導致雷達液位計測量不準的原因,提出相應的解決辦法和整改措施。

前言
          雷達液位計以其極高的精度、可靠的穩定性,在石化行業得到了普遍的應用,特別是在產品計量和貿易交接中,扮演著重要的角色。目前雷達液位計在生產裝置和裝車平臺中應用也很廣泛 [1] 。在儀表保運期間,遇到了測量液化氣雷達液位計測量不準的現象,針對這種現象對其進行了跟蹤處理。通過討論分析其原因,對雷達液位計的故障處理有很重要的借鑒意義。

1 雷達液位計測量原理和結構
亚博账号登录           截取一根支管,流體在其內以速度 v 從 A 端流向 B 端,將此管置于以角速度 ω 旋轉的系統中。由于管內流體質點在軸向以速度 v,在徑向以角速度 ω運動,此時流體質點受到一個切向 Fc。這個力作用在測量管上,在作用點兩邊方向相反,大小相同,為:Fc =2ωvδm。Fc 就是科氏力 。

亚博账号登录          雷達液位計是以科氏力為基礎,傳感器內部有兩根平行 T 型振管,中部裝有驅動線圈,兩端裝有拾振線圈,變送器提供激勵電壓加到驅動線圈上時,振動管作往復周期振動,流體介質流經傳感器振動管,就會使振管上產生科氏力效應,使兩根振管扭轉振動,安裝振管兩端拾振線圈將產生相位不同兩組信號,這兩個信號差與流經傳感器流體質量液位成比例關系。通過測量并計算這兩個信號差就可以得到質量液位。

2 影響雷達液位計測量的因素
          影響雷達液位計測量的因素有很多,如儀表的基本誤差,零點穩定度、重復性誤差,這些誤差可以從雷達液位計的設計和制造方面來修正。雷達液位計在安裝和使用過程中也會產生一定的誤差,如周圍環境強烈的機械振動,液體介質夾氣,液位計不滿管等,都會影響雷達液位計的測量。

          從雷達液位計的工作原理可知,它是基于振動的原理進行測量的儀表,而外界的機械振動所產生的諧振波勢必會干擾儀表自有的振幅和頻率,影響測量精度。因此在初期應規范儀表的安裝,盡量避免有機械振動的地方,遠離泵房、機組等振動源。安裝時采用無應力安裝,液位計前后直管段應安裝固定支架。

          機械振動的因素通過規范安裝是可以避免的,但在實際生產中,由于工藝介質的因素導致雷達液位計測量不準的現象時有發生。以下結合中海油惠州煉化 228 單元汽車裝車雷達液位計的使用情況,分析介質因素對雷達液位計測量的影響。

3 系統集成及數據采集方案
          228 單元液化氣汽車裝車鶴位構成如圖 1,液化氣自灌區來,經過兩臺泵加壓,輸送至距灌區 600 m遠的 228 單元 6 個液化氣裝車鶴位。裝車過程為:液化氣由液相管線經液位計計量后輸送至汽車槽車內,在開始裝車后前 3 min,批量發油控制器(批控器)控制液相調節閥在 50% 開度,3 min 后閥門全開。由于槽車初始壓力低,液化氣在進入槽車后有氣化現象,槽車內氣相由氣相線經氣相雷達液位計計量后返回裝置。

裝車鶴位結構圖

          數據采集方案為:雷達液位計發出兩路信號,頻率信號至批控器,通過 RS485 通訊至上位機,批控器在判斷實際裝車量與預裝車輛一致后關閉調節閥,停止裝車。上位機在接收到裝車停止信號后,通過采集到的液相雷達液位計的后表值(裝車停止后液位計數據)減去前表值(裝車前液位計數據),即為液相量。氣相雷達液位計的后表值(裝車停止后液位計數據)減去前表值(裝車前液位計數據)為槽車排出氣相量,所以槽車實際液相計量為液相量減去槽車排出氣相量。槽車在出廠時再經過地磅復檢,液位計計量與地磅計量偏差在 100 kg 內即認為液位計計量準確可靠。

4 故障現象及原因分析
          在實際裝車過程中,液位計一般都能夠精確的計量,與地磅計量值誤差一般≤60 kg,但據操作人員反映并查詢上位機得知,液位計計量在某些情況下少計量,與地磅偏差甚至達到 1 000 kg。維護人員對雷達液位計進行了檢查和標定,發現儀表周圍無振動源,儀表前后直管段均有支架支撐,排除了機械振動的因素。技術人員判斷液位計硬件無故障。

4. 1 故障現象
          由于偏差大的情況會不定時出現,維護人員進行了跟車觀察并實時記錄數據的工作。通過兩周的連續觀察發現:每當液相液位計出現 A102 報警的時候,液位計裝車計量就會出現偏差,并且報警持續的時間越短,偏差就越小;時間越長,偏差就越大;沒有報警的情況,液位計裝車計量沒有偏差。部分記錄數據如表 1 所示。

實時數據記錄

4. 2 原因分析
          通過綜合判斷,液位計出現 A102 報警是導致液位計測量不準的主要原因。查詢資料得知 A102報警代表液位計驅動增益超限,而驅動增益超限往往是液相帶氣引起的。并且在出現 A102 報警時,變送器顯示介質密度異常,變送器正常測量液化氣密度為 523 kg/m 3 ,在出現報警時顯示密度 200 ~300 kg/m 3 波動,直至報警消失時,密度顯示正常。據此判斷液化氣介質夾氣是造成雷達液位計測量不準的主要原因。而造成介質夾氣的原因是氣蝕,而氣蝕恰恰會導致雷達液位計測量不準。氣蝕是指液體在一定溫度下低于該介質的飽和蒸氣壓而產生氣化的現象。液化氣在液位計內發生氣蝕時,液化氣由液相變成氣相,體積急劇增大,氣蝕形成的氣泡破裂后形成強大的沖擊力作用在測量管上,造成測量管異常振動。雷達液位計是基于振動原理進行測量的儀表,這種異常振動導致了液位計測量不準,甚至不能正常工作。氣蝕不僅造成測量管異常振動,氣泡破裂形成的沖擊波還會造成測量管疲勞而損壞。氣蝕形成的氣泡還會導致液位計測量管不滿管,而雷達液位計只有在滿管狀態下才能正常工作,氣蝕造成的不滿管也會導致液位計不能正常測量。

          經現場觀察并與工藝人員溝通,分析主要有設備因素和操作原因。

4. 2. 1 設備因素
亚博账号登录           228 單元液化氣裝車是由產品罐區 2 臺泵提供壓力,經管道輸送至 228 單元 6 個裝車鶴位,距離約600 m,在車少的情況下開 1 臺泵,3 臺車以上開 2臺泵。在跟車過程中發現,2 輛車同時裝車,在開 1臺泵的情況下,液位計沒有出現 A102 報警,但 3 輛車或 3 輛以上同時裝車時,液相就會出現帶氣現象,液位計出現 A102 報警。分析是由于動力泵功率小、數量少,管道輸送距離遠,輸送過程中有壓損導致液化氣壓力不足出現氣化的現象。在南方夏季氣溫較高,輸送管道長時間暴露在陽光下暴曬,介質溫度升高,也有可能導致液化氣氣化現象的發生。

4. 2. 2 操作原因
          如果正在裝車時,又有車輛加入裝車,也會導致液相液位計出現 A102 報警的發生。分析原因是新加入車輛槽車壓力小,通常都在 0. 2 ~ 0. 4 MPa,而液化氣在 20 ~ 30 ℃ 時飽和蒸氣壓是 0. 21 ~ 0. 38MPa,降低了管網壓力,液化氣介質出現氣蝕。

          液相計量不準易造成裝車不準,而實際計量是由液相計量值減去氣相計量值,如果氣相計量不準也會造成實際計量偏少。氣相液位計測量不準是由于不滿管引起液位計零漂造成的,原因是操作人員在裝車結束后沒有關閉氣相后手閥,造成在沒有開氣相時,氣相液位計已經開始計量,現場觀察到零漂累積量可達到 160 kg,這樣裝車至少多裝 160 kg。

5 改進措施
          針對上述因素,增加一臺動力泵,提高介質壓力,對輸送管道包裹保溫,減少環境溫度對介質的影響。但考慮到成本因素,液位計組態內容中有一項開啟“夾氣處理”,實施后只能在介質帶氣時消除報警,對液位計測量不準的問題沒有明顯改觀,因此主要從以下幾條措施減小液化氣介質帶氣對液位計測量的影響。

5. 1 合理安排裝車
亚博账号登录           在出現 3 輛車以上同時裝車的情況下,開 2 臺泵,盡量避免 6 個鶴位同時裝車,6 個鶴位裝車時,雖然每輛車都能裝,但每個鶴位的流速都降低了,每臺次需要 4 h,延長了裝車時間,理論上每天能裝 36車。綜合考慮每次zui多安排 5 個鶴位同時裝車,每臺次需要3. 5 h,理論上每天能裝34 車,既zui大限度避免了裝車效率的降低,又避免了計量不準的情況。

5. 2 增加液位計后背壓
          zui小背壓根據公式:p = 2Δp + 1. 25p c ,式中,p為液位計zui小背壓;Δp,zui大液位時液位計壓降;p c液化氣飽和蒸氣壓。

          在批控器里組態,增加液相調節閥小開度時間以增加背壓,50% 開度時間由原來的 3 min 提高到10 min,同時關小液相后手閥的開度,以提高背壓,待槽車內壓力升高后,再全開液相后手閥。

5. 3 防止低拉低管網壓力情況
          在其他鶴位正在裝車,又有車輛加入裝車時,關小新加入車輛鶴位的液相后手閥,防止新加入槽車壓力低拉低管網壓力情況的發生。

5. 4 及時關閉氣相后手閥
          在每次裝車結束后,及時關閉氣相后手閥,防止氣相液位計零漂現象的產生。在開氣相時,先開鶴管手閥,再打開氣相后手閥。

5. 5 定期對液位計進行標零
          措施實施后部分跟蹤數據如表 2 所示。在實施第一條措施后沒有再出現少計量的情況。由于生產實際,不能避免 6 個鶴位同時裝車的情況,雖然提高壓力的源頭—動力泵沒有得到解決,液化氣介質帶氣沒有得到根本消除,但實施了上述改進措施后,液位計出現計量不準的現象大大改觀,出現偏差時,偏差值也大大降低,滿足了生產要求。

措施實施后部分跟蹤數據

6 總結
          對液化氣介質氣蝕以及由于液化氣介質氣蝕導致介質夾氣導致的雷達液位計測量不準的原因進行了分析。在實際使用中,介質對雷達液位計影響因素還有很多,如介質壓力過高。雷達液位計是在一定壓力下標定的,通常是 0. 45 MPa,而實際生產中往往高于標定壓力,高時甚至達到 1. 0 MPa 以上。壓力高時,傳感器測量管材質變硬,而測量管剛度的輕微變化會引起測量產生一個負向偏差,導致雷達液位計測量不準。因此雷達液位計亚博账号登录在使用過程中,特別是在故障處理中,要充分考慮介質狀態的變化,與生產密切溝通,使工藝介質滿足雷達液位計的使用條件,已達到雷達液位計正常測量的目的。

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