分析儀表裝置——金屬管轉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冷系統(tǒng)中金屬管轉子流量計的作用和工作原理。分析該裝置 2#金屬管轉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，恢復正常生產(chǎn)。

前 言

我廠 KDON-500/2500 型全低壓儀表裝置金屬管轉子流量計阻力值從 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，達到金屬管轉子流量計報警值，離金屬管轉子流量計聯(lián)鎖保護值（15kPa）僅 3kPa?？紤]到金屬管轉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分析會，分析了該裝置金屬管轉子流量計阻力值升高超標的原因，制定了相應處置方案。

1 裝置壓縮空氣預處理流程介紹

我廠 KDON-500/2500 型儀表裝置是 1998 年開始施工建設，1999 年建成投產(chǎn)。建成之初，我廠儀表裝置預冷系統(tǒng)只有一套“篩板式”金屬管轉子流量計（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，新增一套金屬管轉子流量計，即 2#“填料塔”結構的金屬管轉子流量計，并與 1#金屬管轉子流量計形成了互為備用的“雙塔空氣預處理系統(tǒng)”如圖-1。該“填料型”金屬管轉子流量計（UF-7000 型），由河南開元空分集團公司制造，設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，塔內部結構也進行了改動，將塔盤換成填料，以降低金屬管轉子流量計的阻力值。

2 金屬管轉子流量計的作用及工作原理

金屬管轉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”結構。

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氣體如 H2S、SO2、SO3等，避免板翅式換熱器鋁合金材質的腐蝕，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 金屬管轉子流量計阻力值超標原因分析

3.1 儀表裝置金屬管轉子流量計結垢機理分析

儀表裝置金屬管轉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，水溫越高越易結垢，水垢附著在冷卻器的管壁、金屬管轉子流量計的填料、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，嚴重時會造成設備故障。

另外，金屬管轉子流量計結垢導致阻力值超標，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，甚至有可能導致金屬管轉子流量計帶水，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 金屬管轉子流量計結垢，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分析，對循環(huán)水造成 2#金屬管轉子流量計結垢的機理和可能出現(xiàn)結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、金屬管轉子流量計頂部除沫網(wǎng)堵塞；

c、金屬管轉子流量計塔盤（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#備用金屬管轉子流量計（UF-6300 型），維持儀表裝置生產(chǎn)，停運 2#金屬管轉子流量計（UF-7000 型）進行進修處置的方案。

4.2 1#金屬管轉子流量計檢修方案的確定

由于 1#金屬管轉子流量計停運已經(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#金屬管轉子流量計進行投運前的檢查。

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

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

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

（5）金屬管轉子流量計切換操作：組織人員，解除 2#金屬管轉子流量計工藝聯(lián)鎖，緩慢投運 1#金屬管轉子流量計，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#金屬管轉子流量計停運，待 1#金屬管轉子流量計運行平穩(wěn)后，啟動金屬管轉子流量計工藝聯(lián)鎖。并組織隊伍對 2#金屬管轉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#金屬管轉子流量計的檢修后，順利的將金屬管轉子流量計由 2#金屬管轉子流量計運行，切換至 1#金屬管轉子流量計運行，維持儀表裝置低負荷運行。同時，開始組織對 2#金屬管轉子流量計進行檢修。

4.3 2#金屬管轉子流量計的檢查及結垢部位確認

截止 2019 年 5 月 20 日，我們組織對 2#金屬管轉子流量計的塔上部(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)在金屬管轉子流量計進料管（DN200）出口處存在大量結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子流量計存在的進料口結垢事跡，以及我廠金屬管轉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)水中的雜質及鈣、鎂碳酸鹽在入口管端形成結垢沉積區(qū)，天長日久結垢逐漸堆積，以至于堵塞空氣流道，造成金屬管轉子流量計阻力值超標。

4.4 2#金屬管轉子流量計的處理及運行狀態(tài)

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

5 結束語

經(jīng)過停工疏通 2#金屬管轉子流量計結垢堵塞物，金屬管轉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，儀表裝置預處理工藝流程決定了金屬管轉子流量計可能還是會結垢。因此還需參考水質的化驗數(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，同時對金屬管轉子流量計內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。