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改性沥青液位仪表使用对比

供稿:中国工控网 2016/6/28 15:19:06

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  • 关键词: 改性沥青 液位仪表
  • 摘要:改性沥青是沥青深加工的一类产品,通过对常减压炼油装置中减压渣油的进行进一步加工,生产出能够满足各种指标要求的沥青产品。

改性沥青工艺简介

改性沥青是沥青深加工的一类产品,通过对常减压炼油装置中减压渣油的进行进一步加工,生产出能够满足各种指标要求的沥青产品。主要的途径是通过向渣油沥青中添加固体粉末实现沥青胶质的凝聚改变,添加的固体颗粒主要是SBS和橡胶粉,使用的方法是在反应釜中通过加热使固体颗粒与液体沥青充分混合,然后进入发育罐中进一步混相凝聚,产品合格后在进入改性沥青储罐短期储存并装车外卖。

改性沥青生产工艺现场图:



改性沥青生产的重点是保证固液两相混合均匀,为防止固体添加剂在没有混相凝聚前就沉淀到罐底,生产工艺的每一个环节都使用了搅拌机进行搅拌混相,反应釜、发育罐和成品罐的顶部都安装有大功率多层叶轮的搅拌电机进行混相搅拌。

改性沥青储罐内部搅拌叶轮和加热盘管如图:



沥青是一种易凝结的粘稠液体,为防止沥青在生产储存中在管线、储罐、反应釜等设备的内壁凝固结焦,改性沥青的生产输送储存都使用了导热油进行不间断加热,使改性沥青的温度维持在200度左右,以此来降低沥青的粘度,增大流动性减缓结焦过程。

改性沥青液位仪表的选用

改性沥青生产中的高温、粘稠、搅拌、油气挥发等特性给液位仪表的使用带来困难,常规液位仪表很难适应如此恶劣的测量环境。反应釜的液位可以采用称重模块计量的方法进行测量,但发育罐和成品罐却无法使用称重方式进行液位检测,怎样选用合适的液位检测仪表成为改性沥青安全生产的关键因素。

厂里从十二年前建设第一套改性沥青生产装置到现在三套不同工艺的改性沥青装置运行中,仪表人员对改性沥青液位仪表的选用和故障排除进行了大量的工作,积累了丰富的经验教训。针对改性沥青特性进行了三次大规模液位仪表换型,终于找到一种适合改性沥青液位检测的仪表,通过两年的实验验证效果良好,现已在三套改性沥青装置中全面推广使用。

现通过三种不同原理的液位仪表,在改性沥青液位检测中的使用效果,进行对比分析各自的优劣,希望能够大家提供一点参考。

浮盘液位计的使用

浮盘液位计是厂里第一套改性沥青生产装置建造过程中安装的液位检测仪表,其根据改性沥青储罐是无压容器的特点,在储罐的顶部开孔通过钢丝绳滑轮结构把储罐内浮盘的液位传导到外部码带的转动上,在通过读码器读取液位的变化值传输到控制系统中。

浮盘液位测量的原理是依照液体的浮力与浮盘和重锤的重量平衡而制作成的恒浮力式液位计。浮盘漂浮在物质的液面之上,随着液位高度变化而变化,带动浮盘上方钢丝绳垂直高度的位移变化,在通过外部滑轮结构在储罐底部的仪表箱内指示出浮盘的高度变化。为了保证浮盘在液面不随意飘动,浮盘的两侧设置导向孔,通过两根从灌顶垂直到罐底的钢丝限位。

 

浮盘液位计使用的优点是结构简单,测量和传递部分都为纯机械结构,维护工作量小,远传转换部分在储罐的外部,环境友好维护维修方便。浮盘液位计测量准确,由于浮盘跟随沥青液面的变化,测量过程中只有弱小的钢丝绳与滑轮之间的摩擦力,外部远传转换部分使用数字量的二进制编码器,转换精度高,整个液位检测可以达到厘米级别的精度。

浮盘液位计在改性沥青储罐使用中遇到的问题。

储罐使用搅拌电机,在搅拌过程中受搅拌机浆片转动的影响,浮盘随着液面上下波动,虽有限位钢丝的限位作用,但长期的波动造成浮盘上方的钢丝绳与储罐外部的滑轮产生摩擦造成摩擦阻力,甚至造成钢丝绳股间断裂产生毛刺,进一步加大摩擦阻力。

沥青液面波动剧烈时易造成钢丝绳从滑轮槽中脱落,致使浮盘液位不在变化。导向钢丝在长期使用中,受沥青粘性附着、高温熏烤、搅拌叶浆转动影响会产生老化变形,产生歪斜扭曲对浮盘产生附加的摩擦阻力,引发浮盘上下浮动中卡涩甚至卡主。

浮盘上方的传递钢丝绳受沥青油气的挥发会集聚一层沥青油气,在靠近储罐顶部的地方受冷凝固结焦堵塞密封刮油孔,致使钢丝绳卡主,使浮盘液位计失灵。若运行中密封刮油孔损坏,油气被钢丝绳带出会沿着钢丝绳侵蚀滑轮使滑轮的摩擦力加大,致使浮盘液位计误差加大甚至失灵。

随着使用时间的延长,浮盘液位计各种机械结构趋于老化,加大了浮盘液位计结构之间的摩擦力造成浮盘误差加大,特别是储罐内部结构一旦出现问题只有清罐处理后才能进入维修,给装置的长效运行带来被动,因此需要改进这种测量方式。

雷达液位计的使用

雷达液位计是通过发射高频无线电波在物质液面的反射产生回波后被雷达天线所接受,经过处理换算出发射与接受的时间差,从而得出物质液面距离雷达天线的空高距离,进而换算出该物质液面的高度。这种非接触式的液位测量方式,避免了仪表的检测部分长期处于高温粘稠的沥青介质中受到的腐蚀,也能通过使用空频谱功能屏蔽掉搅拌叶浆对测量的干扰影响,从原理上能够实现改性沥青液位毫米级别的精度测量。

雷达液位计是厂里第二套改性沥青装置建设过程中,设备承包商打包安装的液位检测仪表,主要安装在改性沥青发育罐中,后随着装置加工量的增大及第一套改性沥青装置浮盘液位计故障率增大的原因,逐渐在改性沥青装置中得到应用。在使用中发现雷达液位计维护工作量很大故障频发,虽然雷达液位计本身出现损坏的现象较少,但受改性沥青储罐搅拌机的搅拌影响,储罐顶部内部长期充斥着挥发的沥青油气,造成雷达液位计的天线频繁被沥青油气所覆盖,致使雷达液位计测量出现死数、跳变等故障。

雷达液位计在使用中碰到的困难,厂里先后进行多次改进,雷达天线使用了三种不同的型号,雷达液位计使用了三种品牌,都无法彻底改变挥发的沥青油气对雷达天线的覆盖,而造成的雷达液位计失真现象。致使仪表维修人员疲于奔命的维修雷达液位计,拆卸擦拭脏污的天线。这种擦拭天线的方法治标不治本,天线很快又会被油气所覆盖,因此需要寻找新的测量原理的液位仪表替代雷达液位计。

现场使用的雷达液位计及天线如图一、二所示:

 

                               图一

 

 

图二

单法兰压力变送器的使用

浮盘液位计和雷达液位计在改性沥青储罐测量中故障频繁,给生产带来很大不便,为此厂里仪表人员一直在寻找办法改变这种被动局面。两年前尝试着使用单法兰压力变送器进行液位测量,经过两年多的试用,其故障几率远小于上述两种液位计,使用效果良好,得到工艺人员认可,现已逐步替代雷达液位计,成为改性沥青液位检测仪表的主力。

使用静压法测量改性沥青的液位,从原理上看任何测量范围合适的压力变送器都可实现。但由于压力变送器测量液体的液位,检测膜盒需要与液体进行直接接触,而改性沥青具有粘稠、高温的特点,普通的压力变送器的受压膜盒空间狭小,测量改性沥青液位时极易被沥青堵塞甚至结焦损坏压力变送器,因此普通结构形式的压力变送器无法胜任改性沥青液位的检测。

在压力变送器大家族中有一类单法兰压力变送器,通过在压力变送器测压膜盒外部,设置导压管和受压膜片,里面填充性能稳定的硅油,可把性质恶劣的被测介质与压力变送器的测压膜盒隔离开来,但能够实现测量目的。这种仪表非常适合改性沥青液位的测量,因此厂里在对改性沥青储罐液位仪表换型改造中使用了耐高温的单法兰压力变送器。

基于改性沥青储罐的性质是一个无压容器,从测量原理上可以使用液体的静压法原理进行液位测量,通过检测安装在储罐底部的压力能够得出沥青液面的高度。使用这种静压法测量液体的液位,基于一个假设:液体的密度是线性均匀的不随液体的高度而出现变化。改性沥青是一种固液混相的混合介质,虽然固体添加剂的用量相对液体所占比例不大,加上搅拌机的相容搅拌,但总归储罐内的改性沥青具有上轻下重的密度特性,这造成了静压法液位测量的误差加大,加上单法兰压力变送器增加了隔离措施其本身的精度低于压力变送器,因此单法兰测量改性沥青的液位误差较大在几厘米乃至分米级别。

现场单法兰压力变送器测量改性沥青储罐液位如图:

 

改性沥青液位仪表使用对比

改性沥青储罐内的改性沥青是通过前方反应釜的输送间歇而来的,其储罐不参与生产控制,只是一个缓冲性质的储罐,对于储罐液位检测的精度要求不高,但对其变化趋势要求严格,只要能正确反映出储罐液位的变化趋势和较高的液位可信度即可。因此以上叙述的三种液位计虽然单法兰液位计精度最差,但也可满足工艺测量要求。更主要的是单法兰液位计故障率低,所测液位不会出现大幅度的波动、死数现象,而且单法兰安装在储罐底的外部,维护维修操作方便。

总结

通过改性沥青液位计的选用经历可以看到,虽然雷达液位计精度达到毫米级,浮盘液位计精度达到厘米级,单法兰液位计精度只有分米级,但在使用中单法兰液位计更适合现场的使用。由此可以得出生产中所用到的检测仪表并不是精度越高越好,还要看仪表本身的稳定性,现场使用性能表现,在满足工艺要求的前提下,优先使用性能稳定的仪表。

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