汽輪機(jī)表冷器液位聯(lián)鎖停機(jī)故障分析

汽輪機(jī)表冷器液位聯(lián)鎖停機(jī)故障分析

(一)基本情況

1.裝置名稱

某石化廠建設(shè)250萬噸/年精對(duì)苯二甲酸(PTA)項(xiàng)目，2020年建成投產(chǎn)。項(xiàng)目采用英威達(dá)(INVISTA)專利的PTA生產(chǎn)技術(shù)，以對(duì)二甲苯(PX)為主要原料，經(jīng)過PX氧化和產(chǎn)品精制，生產(chǎn)精對(duì)苯二甲酸。

2.工況介紹

表冷器的作用是在汽輪機(jī)通過抽氣器形成高度真空的情況下，使蒸汽中所含的熱量盡可能多地用來做功。介質(zhì)為冷卻水;真空度為-0.95bar;操作溫度為45℃。蒸汽操作壓力為3bar;操作液位為50%。

3.儀表情況

汽輪機(jī)表冷器液位計(jì)(E-141A)設(shè)計(jì)為3臺(tái)雙法蘭差壓液位計(jì)(LT-01426A/B/C)和1臺(tái)帶遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)(LT-01401)。當(dāng)表冷器液位高于80%液位時(shí)，第二臺(tái)凝液泵自啟動(dòng)，凝液往外打;當(dāng)表冷器液位高于90%液位時(shí)(三取二)，觸發(fā)C-140汽輪機(jī)停機(jī)。汽輪機(jī)表冷器液位計(jì)由汽輪機(jī)廠家集成，整裝自帶，雙法蘭差壓液位計(jì)選型為橫河川儀生產(chǎn)的 EJA118E-JMSCJ-917DA-WA12C1SW00-AA23/NF2/G71。

(二)故障描述及處理過程

1.故障前工藝情況

2021年03月19日14時(shí)25分，表冷器停機(jī)前液位一直保持平穩(wěn)，控制在50%液位左右(圖1-35)。

2.故障描述及處理過程

2021年03月19日14時(shí)25分，LT-01426A液位計(jì)液位從50.4%瞬間上漲到83.8%，趨勢(shì)如圖1-36所示。

14時(shí)26分，LT-01426C液位計(jì)液位從50.6%瞬間上漲到75.3%;14時(shí)26分49秒，LT-01426B液位計(jì)液位從51.7%瞬間上漲到85.3%;14時(shí)26分49秒，LT-01401磁翻板液位計(jì)液位顯示52.2%;14時(shí)26分49秒，LT-01426A/B/C液位計(jì)液位高于80%液位時(shí)，G-142第二臺(tái)凝液泵自啟動(dòng)，凝液往外打:14時(shí)36分43秒，LT-01401磁翻板液位計(jì)液位下降到17.85%時(shí)，LT-01426A液位計(jì)液位上漲到90.2%，LT-01426B液位計(jì)液位上漲到96.8%，LT-01426C液位計(jì)液位上漲到84.2%，當(dāng)E-141A汽輪機(jī)表冷器液位計(jì)有兩個(gè)液位同時(shí)高于90%(三取二)時(shí)觸發(fā)聯(lián)鎮(zhèn)停車。

3.影響范圍

由于LT-01426A/B液位計(jì)液位突然上漲同時(shí)高于90%設(shè)定值，三取二觸發(fā)聯(lián)鎖停車，確定儀表液位高造成停車后，現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)及排查原因。此次停車造成A線生產(chǎn)線停機(jī)24h。

4.儀表及系統(tǒng)處理過程

LT-01401磁翻板液位計(jì)現(xiàn)場(chǎng)顯示245mm(量程:1400mm)，對(duì)應(yīng)液位17.5%，上下手閥關(guān)閉后排放液位顯示0%,重新投用發(fā)現(xiàn)液位計(jì)液位上漲過程正常，浮子未出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象。

現(xiàn)場(chǎng)檢查LT-01426A/B/C差壓液位計(jì)，顯示屏顯示液位在100%~105%之間，HART(通信手操器)確認(rèn)參數(shù)正常，隔離上下手閥正負(fù)壓膜片全部下線檢查，確認(rèn)膜片彈性正常;膜片未受損重新回裝投用，液位顯示在85%~95%之間，磁翻板液位計(jì)液位顯示在45%左右，其下降或上漲時(shí)差壓液位計(jì)無變化，重新下線差壓液位計(jì)正負(fù)壓膜片確認(rèn)取壓口暢通，標(biāo)定零點(diǎn)量程遷移后重新投用，E-141A汽輪機(jī)表冷器液位計(jì)進(jìn)液，觀察到3臺(tái)差壓液位計(jì)變化緩慢，對(duì)比磁翻板液位計(jì)上漲趨勢(shì)正常。

19時(shí)35分A套汽輪機(jī)破真空后，LT-01426A/B/C差壓液位計(jì)液位瞬間下降到45%左右，與磁翻板液位計(jì)顯示一致。通過對(duì)E-141A汽輪機(jī)表冷器液位計(jì)補(bǔ)液位測(cè)試常壓工況下差壓液位計(jì)與磁翻板液位計(jì)液位測(cè)量情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)磁翻板液位計(jì)液位上漲與差壓液位計(jì)顯示一致，反復(fù)進(jìn)行補(bǔ)液位測(cè)試確認(rèn)正常。

20時(shí)35分A套汽輪機(jī)抽真空，觀察LT-01426A/B/C測(cè)量情況，壓力在-0.814~0bar工況以上，差壓液位計(jì)和磁翻板液位計(jì)液位保持一致，在50%左右;22時(shí)28分壓力為-0.814bar時(shí)，3臺(tái)差壓液位計(jì)液位開始陸續(xù)出現(xiàn)偏差;24時(shí)20分壓力在-0.86bar工況下，LT-01401磁翻板液位計(jì)液位顯示47.7%，LT-01426A差壓液位計(jì)液位顯示59.7%，LT-01426B差壓液位計(jì)液位顯示44%，LT-01426C差壓液位計(jì)液位顯示55.3%;壓力在-0.9bar工況以下，再查找原因。查找02時(shí)33分A套汽輪機(jī)破真空原因，03時(shí)47分開始抽真空，04時(shí)54分壓力為-0.811bar時(shí)，LT-01426A差壓液位計(jì)液位開始出現(xiàn)更大偏差，變送器輸出顯示持續(xù)上漲，05時(shí)29分壓力為-0.94bar時(shí)，LT-01426A差壓液位計(jì)液位上漲到106%。

05時(shí)30分從醋酸回收裝置下線1臺(tái)差壓液位計(jì)(適用于負(fù)壓工況條件下)替換LT-01426A，投用后顯示液位與磁翻板液位計(jì)一致，示值正常。

07時(shí)12分LT-01426B/C再次出現(xiàn)虛假液位聯(lián)鎖停車。

07時(shí)15分從醋酸回收裝置下線另外2臺(tái)差壓液位計(jì)替換LT-01426B/C，投用后顯示正常。抽真空到-0.86bar后液位出現(xiàn)變化，如圖1-37所示。

(三)故障原因分析

1.故障前儀表可靠性評(píng)價(jià)

差壓液位計(jì)具有穩(wěn)定性強(qiáng)、重量輕、測(cè)量范圍寬、無活動(dòng)部件等優(yōu)點(diǎn);同時(shí)，其對(duì)故障的判斷直觀，維修保養(yǎng)也十分簡(jiǎn)捷。但由于差壓液位計(jì)需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量工作，以及液體自身的特性，在與被測(cè)物體直接接觸的同時(shí)可能導(dǎo)致誤差和故障的產(chǎn)生。

2.失效分析

通過現(xiàn)場(chǎng)液位測(cè)試和對(duì)比試驗(yàn)，確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)工況壓力為-0.81bar時(shí)，3臺(tái)雙法蘭差壓液位計(jì)會(huì)出現(xiàn)失真。

(1)直接原因:汽輪機(jī)廠家集成整裝自帶的雙法蘭差壓液位計(jì)不適應(yīng)負(fù)壓工況，是本次測(cè)量失效的直接原因。

(2)間接原因:一般情況下雙法蘭膜盒達(dá)到一定負(fù)壓工況會(huì)出現(xiàn)彈性失效，汽輪機(jī)廠商未給出雙法蘭差壓液位計(jì)具體的數(shù)據(jù)表，汽輪機(jī)廠商未將集成的不適用于負(fù)壓工況條件的雙法蘭差壓液位計(jì)選型返設(shè)計(jì)院核實(shí)確認(rèn)，以及設(shè)計(jì)也未對(duì)雙法蘭差壓液位計(jì)變送器的膜盒選型說明注意事項(xiàng)，是本次測(cè)量失效的間接原因。

(3)管理原因:企業(yè)采購人員和技術(shù)人員對(duì)雙法蘭差壓液位計(jì)變送器的性能和使用工況不了解，對(duì)汽輪機(jī)廠商集成的變送器設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)審圖不細(xì)，汽輪機(jī)采購技術(shù)協(xié)議未明確具體工況，供應(yīng)商也未核實(shí)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用工況，同時(shí)也未對(duì)企業(yè)說明產(chǎn)品的性能特點(diǎn)和負(fù)壓下將會(huì)失效的性能，本次集成的橫河川儀生產(chǎn)的EJA118E-JMSCJ-917DA-WA12C1SW00-AA23/ NF2/G71型儀表，為常規(guī)普通配置，不適合在高真空工況下使用，特別是填充硅油一項(xiàng)，致使雙法蘭差壓液位計(jì)LT-01426A/B/C出現(xiàn)液位測(cè)量失效，導(dǎo)致高高聯(lián)鎖跳車事件發(fā)生。

(四)防范措施及建議

(1)差壓液位計(jì)重新選型:全真空焊接加真空應(yīng)用硅油選配，適合在真空工況下使用。

(2)差壓液位計(jì)下法蘭處需要增加操作平臺(tái)，差壓液位計(jì)變送器移至新增的操作平臺(tái)上安裝，確保變送器位于下法蘭下方，這種安裝方式可以使膜片受壓時(shí)在真空和毛細(xì)管硅自重之間抵消一部分壓力，確保膜片在真空環(huán)境中延長(zhǎng)使用壽命。

(3)裝置使用了兩臺(tái)相同的汽輪機(jī)組，輪流運(yùn)行，投用兩個(gè)月左右時(shí)間，相繼出現(xiàn)這種情況，說明普通型雙法蘭差壓液位計(jì)變送器用在高真空環(huán)境中，壽命會(huì)急劇縮短。以后在幾組采購中，必須就機(jī)組集成儀表進(jìn)行技術(shù)論證審核，對(duì)廠家提出明確要求，確保集成儀表的質(zhì)量，并保證安裝符合要求。

注：本文摘自儀表圈編輯的《儀表問答》，感謝儀表圈的團(tuán)隊(duì)！