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3051S差压变送器ERS仪表在壳牌煤化工装置上的应用

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摘要: 对于壳牌煤气化制甲醇项目,壳牌气化炉及Lurgi低温甲醇洗洗涤塔以及甲醇罐区部分差压仪表及液位计需要进行准确稳定的测量,使用常规引压方式仪表易产生的故障,引起诸多维护不便或者是成本太高,通过试用3051S ERS仪表使用效果比较好,为测量高跨度压差提供了一条准确、稳定、有效途径,且施工及维护更加方便、快捷。1og压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

 
1.概述
在壳牌煤气化制甲醇的化工装置中有一些设备比较高,比如壳牌气化炉,差压仪表非常大位置有10多米左右,甲醇储罐10多米高液位测量、Lurgi低温甲醇洗洗涤塔、再生塔有70多米塔内分布安装了多层塔盘,因工艺人员操作需求,需要对其顶部与底部之间的塔盘填料进行压差监测,从而直观、有效的监测塔的负荷;同时也为判断塔内塔盘工作正常与否提供依据,对生产操作人员及机械维保人员有着至关重要,不可缺失的作用。
 
2.几种差压测量方法之先容
现举例Lurgi低温甲醇洗洗涤塔装置上的主洗涤塔,气体进入塔和出塔的高度在75米左右,测量介质为煤气,但是气体中会含有少量液体,差压量程为100Kpa,由于先前受仪表测量技术等因素的制约,分别采用了以下两种引压测量方式,使用效果不是太好,下面逐一先容:
(1) 导压管差压变送器测量压差
 
首先采用的非常常用的引压管测量方式,即常规导压管差压变送器测量压差。如图1所示,这种方法是基于△P=P(h)-P(l)的原理,故测出压差值。这种引压测量方法在实践应用不是很好,主要表现在以下几个方面:
导压管测量压差示意图
①安装工作量大,且差压变送器的安装位置受现场的局限性比较大,大家知道测量介质为煤气,导压管取压后的走向应向上布置安装施工(见图1所示),以保证气体中夹带的液体依靠其自重回到塔里,使测量值准确,因此需要差压变送器的安装位置必须同时高于高、低压侧取压口位置,这样敷设导压管和安装变送器产生的工作量较大。
②故障率高,主要体现在:
A.由于管线太长现场振动导致导压管上的接头松脱引起介质外漏,导致测量不准;
B.进入冬季后,由于伴热保温措施不到位致使导压管中的气体夹带的部分液体还未流入塔里就在导压管中结冰,堵塞导压管引起测量不准,给生产工艺操作人员带来困扰。
 
(2) 隔膜密封式毛细管远传差压变送器测量差压
由于常规导压管差压变送器测量在实际使用中安装工作量大、变送器位置安装受限,以及故障率高等因素,后续大家使用了隔膜密封式差压变送器测量差压的方案,如图2所示,虽然这种方案避免了导压管引压测量差压产生的系列问题、但在实际应用中又产生了新的问题:
毛细管远传双法兰变送器测量差压示意图
A.仪表安装时,远传法兰需要穿过精馏塔旁所涉及的楼层钢格栅,安装难度大,在防爆区作业,易引起火灾甚至爆炸的事故隐患。
B.大家选择了远传双法兰毛细管差压变送器(即:高、低压侧毛细管各长15米),安装好后,由于毛细管填充液的重力原因将对变送器产生一个压力,这时将要对变送器进行零点迁移,迁移后零点所对应的值为负值约为-300kpa,不难推出在量程为20Kpa时,其现场表头显示的工作值在-300~-280Kpa之间,而DCS画面上显示的值在0-20Kpa之间,这给现场巡检人员造成一种错觉、干扰,经常让仪表人员处理并与其说明,造成了不必要的工作量。
 
C.毛细管太长导致填充液受环境温度变化的影响较大,无形中增大了仪表的误差和测量滞后性;普通差压变送器的标称精度为0.065%,毛细管远传差压变送器的标称精度为0.2%,不难看出其测量误差将增大。
D.仪表所在设备有一定的振动量,时有毛细管漏油的现象发生,由于毛细管较长,所涉及的空间距离较高,很难判定漏油点的部位,维护工作量较大。
 
(3) 两台单法兰压力变送器测压力,在DCS系统进行运算的测量方式
这种测量方式的每台压力变送器需要各自一个测量回路,投资建造费较高,在加上其输出的电流信号将随着电缆传输距离的增加而衰减,导致测量误差大大增加,因此设计时未按此方案规划,后续改造也没使用这一方案。
 
3.其他测量液位仪表的局限性
其他类型液位计示意图
以大家甲醇罐区为例,甲醇中间储罐高12米左右,产品储罐在高度18米左右,原设计安装液位计为磁致伸缩和导波雷达液位计,从原理上说,该两种液位计测量精度高,更准确,便于储罐的液位显示和计量,但是一旦液位计故障或者目前国家非常新重大危险源罐区设计要求,储罐必设计两个液位计,就需要更换或增加液位计。对于磁致伸缩和导波雷达液位计增加或更换,存在如下问题:
(1)安装难度大,如果涉及动火作业,易引发火灾及爆炸隐患;
(2)仪表测量范围较大,仪表造价较高,不经济。
 
4.Emerson Rosemount 3051S+ERS测量仪表
以上问题客观存在,导致测量效果不胜满意,通过与Emerson人员技术交流,得知ERS测差压、液位的仪表。通过深入了解后得知此系列仪表可以满足现场的工况和安装环境等要求,于是购买几台试用,分别用在罐区储罐液位测量、洗涤塔上的差压测量以及壳牌煤气化炉上的压差测量,经过长时间使用,验证发现此表工作非常稳定、性能良好且维护量极少,为生产操作提供了更加可靠的保障,得到了工艺操作人员的认可。下面就3051S+ERS仪表的应用进行详细的阐述。
 
Emerson Rosemount 3051S ERS是一种利用两台3051S压力变送器测量差压的方法。如图4所示,一台3051S测量设备顶部压力,此表作为副表;另一台3051S测量设备底部压力,此表作为主表;两表使用普通电缆连接起来,使用相应的协议进行通讯,通过通讯使两块表形成一个整体,再用HART475手操器设置相关参数且实行系统零点调整,由主表计算输出两表测量的压差。此表的实际使用相比以上三种测量方式,其性能优势主要表现在以下几个方面:
3051S ERS测量差压示意图
(1)简化了安装过程、提高了工作效率;维护量少、备件库存减少的同时降低了生产运营成本。(2)数字架构提高了仪表的性能,如省去了导压管、毛细管,提高了仪表响应速度,避免了外界因素等引起的测量偏差。(3)过程参数内容更加丰富,如实时监测主表、副表所检测到的压力值等参数;具有过程警报功能为预见性保养提供支撑,为快速排除故障提供了方便。(4)提供了一个非常简化、便捷的集成解决方案:虽然是两台好立的压力变送器,但通过一根电缆和强大的App功能使其成为一个整体,运算显示差压值并输出其所对应的电流。
 
5.总结
随着自动化测量仪表技术的不断发展和创新,作为生产现场自控专业技术人员,需结合装置现场的实际情况,要勇于尝试使用新产品新技术解决生产现场遇到的技术难题,逐步提高生产企业的自动化水平,为实现智能化工厂而不断探索。

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