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电磁流量计

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中石化电磁流量计失效处理案例分析

来源:中石油云南石化有限企业、中国石油辽河油田企业编辑:梁安坤、张明鹿发表时间:2021-02-04 10:28:07

 摘要: 投产装置在运行期间难以避免地会出现个别仪表故障,停车就意味着经济效益的损失,所以非计划性检维修是不会轻易停车的。根据一个关键部位电磁流量计失效但没有备品备件的处理案例,分析在不停车工况下,克服复杂的现场情况,在保证安全的前提下,采用备用电缆、不同型号仪表、冗余电源模块,在最短的时间内恢复仪表监测功能,为工艺设施的正常运行保驾护航。

引言

       炼化装置的自动化、智能化是历年来的发展趋势,现代的自动控制系统逐渐成为炼化装置的眼睛、手和大脑,其重要性可见一斑。炼化生产过程自动化就是在炼化管线上配置自动化仪表、阀门等,代替人员的直接操作,使生产过程在不同程度上自动进行。如果自动控制系统出现问题,就会给工艺生产带来极大的伤害。 

1、出现问题

       某炼化装置进料管线上装有一台分体式电磁流量计 A,该电磁流量计转换器部分经检测已损坏,无法正常接收和远传变送器检测到的流量等信号。该仪表与进料阀形成联锁,参与 PID 调节,监测数据重要。为了不影响装置运行,只能暂时摘除联锁,根据储罐液位的

       反馈进行人工调节进料。当务之急是尽快更换仪表,恢复正常监测调节功能。

       经核查仓库备品备件情况,因为一些特殊情况目前没有该型号电磁流量计,该型号电磁流量计为国外某品牌,如果重新采购周期较长。工艺生产不能停,盲操不仅需增加人手,加大操作员的工作强度也会有很大的安全隐患。等待采购新表再行更换损坏的仪表,在采购周期内无法正常监测进料管线介质流量,对工艺过程安全和质量均是一种很大的风险。

2 对策及方案探究

       在库房备品备件中找到一台同厂家不同型号的电磁流量计 B,综合现场紧急情况和备品情况,考虑用电磁流量计 B 转换器部分更换电磁流量计 A 已坏转换器部分的方案来解决问题。

       用不同型号的电磁流量计 B 替换电磁流量计 A,首先要审核仪表的电气接口和数据类型[2]。现场仪表已经安装,电缆敷设完毕,供电电压固定,AI/DI/ AO/DO 信号类型也被 DCS 卡件固定( 部分厂家卡件可以适应不同信号类型并自动读取) ,所以这些基本是不可变的。先检查仪表安装的电气部分,经查电磁流量计 A 的数据表如表 1,与电磁流量计 B 同型号的仪表的数据表如表 2。

电磁流量计 A 数据表与电磁流量计 B 同型号的仪表的数据表

对比可知两种型号电磁流量计主要存在供电电压不一、电气连接尺寸不一、防爆等级不一的情况。经进一步核实电磁流量计 A 和 B 是厂家生产的适应不同供电电压的两类产品,其原理、传输信号一致,管道侧和传感器部分相同。只要克服上面三个差异,完全可以通用。 

2. 1 供电电压不一的解决方案

       供电电压不一是最主要的问题,也是此次仪表更换的最大困难。电磁流量计 A 是 DC 24 V 供电回路,两线制; 电磁流量计 B 是 AC 220 V 供电,四线制。将 B 表安装在现场就意味现场要接一条 AC 220 V 的供电线,电缆设计之初肯定留有一定的余量( 参照 SH 3082-2019 石油化工仪表供电设计规范余量要求) 。但是 AC 220 V 供电设备在现场并不是很多,想找到一根备用的 AC 220 V 电源线或许不是那么容易。

       经现场核实电磁流量计 A 的安装位置附近并没有 AC 220 V 供电设备,距离太远的设备如果现场重新配管施工 AC 220 V 电缆线路,因涉及动火作业或者挖掘作业,在投用装置里面有很大的风险,而且工期太久。所以 AC 220 V 电源通过备用电缆的想法走不通。进一步现场核查发现,电磁流量计 A 非直拉电缆,中间有接线箱,接线箱内有多部仪表通过一根 ZA-IA- DJYPVRP22 32 芯的 16P 本安电缆接至中控室,该 16P本安电缆有6P 备用线,其余10P 电缆所接仪表为电磁流量计 A 和 3 台液位开关、6 台阀位回讯。

       现考虑通过这根 16P 的电缆中的 1P 走 AC 220 V电源。接线箱到仪表端重新敷设一根临时电源线约15 m,16P 电缆到现场机柜间,将 AC 220 V 的 1P 备用线从端子柜通过一对端子排重新引出,加接电源线接至电源柜。该方案可行性分析如下: 

       1) 16P 本安电缆中液位开关信号、阀位回讯信号都是通断的开关信号,抗干扰能力强。电磁流量计 B最大功率为 75 W,电流不大,且 AC 220 V 的电压波形好,比较稳定,对 DC 24 V 负载造成串扰的影响考虑可以接受。

       2) AC 220 V 电源信号走原本安电缆路径,是不符合规范的。综合客观实际要求,只能最大限度地满足规范又要考虑现实情况。根据 HG-T 20512-2014 仪表配管配线设计规范中 7. 1. 3( 见表 3) 和 7. 1. 5( 见表4) 要求,可以知道仪表信号电缆与电力电缆平行敷设最小间距都是 50 mm。此处是该次故障处理没办法克服只能容缺的地方。

仪表电缆与电力电缆平行敷设的最小间距本安电路与非本安电路平行敷设的最小间距

       3) 机柜间电缆布线,因是在投用盘柜施工,同一柜子仪表在线的同时进行布线接线,施工安全尤为重要。考虑采取充足准备,提前加工,尽量减少盘柜内动作,由有经验的接线员接线,禁止携带对讲机进入机柜间等措施,确保机柜间电缆布线接线安全。综合分析,该方案的可行性可以接受。 

2. 2 电气连接尺寸不一的解决方案

       电磁流量计 A 电气接口 M20 × 1. 5( F) × 2,电磁流量计 B 电气接口 1 /2NPT( F) × 2,一个是 M 螺纹,一个是 NPT 螺纹,电缆上的格兰头肯定也是 M20 × 1. 5 ( F) × 2。此时加接一个 NPT 螺纹转 M 螺纹转换接头即可,如图 1 所示。不过不建议这样,因为从现场标准化管理来看,加接转接头降低了现场安装的标准; 况且电磁流量计 B还要加接一条电源线,从标准化考虑,应该替换掉原电缆的格兰头,统一更换为 NPT 螺纹的格兰头。 

2. 3 防爆等级不一的解决方案

       电磁流量计 A 防爆等级 ExdIICT4,电磁流量计 B防爆等级 ExdIIBT4。ExdIICT4 代表隔爆型,适用于气体危险区域 1 区和 2 区,最高表面温度不超过 135 ℃。 ExdIIBT4 代表隔爆型,适用于气体危险区域 2 区,最高表面温度不超过 135 ℃。

       气体危险区划分为 0 区,1 区,2 区三个区域。0 区: 在正常运行时连续出现或长时间出现爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。除有危险物质的封闭空间( 如密闭容器内部空间、固定顶液体储罐内部空间、火炬燃烧区域等) 以外,很少存在 0 区。1 区: 指正常运行时可能偶尔性出现或预计频率较低的周期性出现爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。2 区: 指正常运行时不出现,即使出现也只是短时间偶然出现爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。了解完两个仪表防爆级的描述,大家直观的了解到 CT4 防爆等级高于 BT4,主要区别在于CT4 适用于更广泛的气体危险区域。经查厂区危险区域划分图和相关资料,电磁流量计 A 所在区域为气体危险区 2 区,所以电磁流量计 B 满足该区域防爆等级要求[3 - 4]。 

3 施工安装

       可行性的方案确认后,就可以在此基础上形成施工方案并开展施工。电磁流量计 B 及布线接线施工进展顺利。安装完成后,接线箱做好警示标识,因为接线箱引入了 AC 220 V 的强电,防止有人误开接线箱,造成危险。仪表维护人员平时做好该处巡检工作。电磁流量计 B 一次上电投用成功,监测信号正常,投联锁后阀门 PID 调节恢复。 

4 结束语

       从电磁流量计 A 失效,到电磁流量计 B 上电投用正常,仅仅用了 28 h。在电磁流量计 B 投用三个月后,电磁流量计 A 同型号仪表才采购到场,又紧锣密鼓的将电磁流量计 A 同型号仪表安装投用完成。在这三个月期间,电磁流量计 B 监控数据稳定,同接线箱同盘柜仪表信号未因 AC 220 V 电源串扰发生波动。

       此次仪表故障的处理在运行装置中具有共性,投产装置不能停车,备品备件不齐全,又不能将该监控数据停用,往往是运行装置会遇到的问题,这就对仪表工程师提出了很高的要求。在各种限制的条件下,既要了解设计,又要顾及安全,综合各方面找到最佳平衡点,提出最优解决方案最终解决问题。

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