裂解炉汽包液位测量系统的改进

    1　引　言

    汽包液位是裂解炉一个极其重要的控制参数,直接关系到裂解炉能否安全和稳定地运行。水位过高会影响汽包的汽水分离,增加蒸汽携带的水分,蒸汽品质恶化,导致透平压缩机进水,损坏叶片。水位过低,则由于汽包内的水量较少而负荷却很大,水的汽化速度快,因而汽包内的水量变化速度很快,破坏汽包与水冷壁间的水循环,如不及时控制就会使汽包内的水全部汽化,破坏废热锅炉的水循环,甚至会导致汽包破坏或爆炸。因此,汽包液位的控制是保证汽包安全运行的最重要条件之一。

    2　汽包液位测量中存在的问题及原因分析

    乙烯装置裂解炉汽包液位的测量采用高静压型差压变送器来测量压差信号。变送器的安装方式为正测量法,即变送器的正压室接水侧,负压室接汽侧。测量仪表的安装如图1所示。

    裂解炉汽包的工艺操作参数如下,压力:12.3 MPa,温度: 326℃,液位测量范围: 0~690 mm。

    变送器引压管安装配管尺寸:L₁=690 mm,L₂=15 m,S=600 mm。

     为防止冬季引压管被冻,管外加有低压(LP)蒸汽伴热管。伴热蒸汽压力为0.8 MPa,温度为294℃。

    在仪表投入使用中,经常会出现汽包液位指示与实际液位有很大偏差的现象,特别是裂解炉开、停炉及负荷变化时,冬季仪表指示与实际液位偏差更大。

    针对出现的这些现象,笔者认真地检查了仪表检测系统:差压变送器校验正常,回路系统接线正确,回路软件组态无误。在排除仪表检测系统无问题后,发现问题可能出现在差压变送器的测量安装部分,以下系统地分析故障产生的原因。

    2.1　故障原因分析

    用差压变送器测量液位,其差压与液位的关系如下式所示:

    根据表1,在不同的压力下,ρ_w,ρ_s曲线如图2所示。在相同的压力下,不同的环境温度下,ρ_a1曲线如图3所示。

    在工艺生产正常时,汽包内的压力稳定,可以排除ρ_w,ρ_s对测量值的影响,因此可以初步断定是由于环境温度的变化引起测量值的指示误差。以下计算环境温度的变化对测量值的影响误差。

    2.2　变送器量程和迁移量的确定

    变送器量程范围的确定是在设计工况(工艺操作压力12.3 MPa,温度为326℃,正负引压管中凝结水远离汽包使其温度保持在环境温度,即ρa1=ρ_a2)条件下进行的,根据这个条件,从表1可查出ρ_w=651. 0 kg/m^3;ρ_s= 72. 05 kg/m³;ρ_a1=ρ_a2=977.5 kg/m³。已知液位的测量范围H为0~690 mm;L₁=690 mm。可求得变送器量程及迁移量: