油田加熱爐磁翻板水位計堵塞問題的應對措施

 

引言

        加熱爐是油田勘探開發到原油儲運各生產環節廣泛使用的特種設備之一，因具有發生爆炸，危及生產設施和人員生命財產的危險性，其安全運行尤為重要[1]。水位計是加熱爐三大安全附件之一，反映爐內水位實時波動情況及液體蒸發程度[2]。加熱爐的安全運行首先要保證水位計的準確、靈敏和可靠，水位計的失靈、失準，會造成加熱爐缺水受熱面燒壞，火管變形等眾多事故[3]。

 

        加熱爐水位計的顯示機構為磁翻板水位計，水位計缸體導管內部為磁性浮子，浮子外側排列著一系列磁翻柱[4]。其測量原理為：爐內的液位發生升降時，水位計缸體導管中的浮子也隨之升降，浮子內的永久磁體通過磁力耦合，驅動紅、白磁翻柱翻轉180°；有液位時轉示紅色，無液位時轉示白色[5]。而加熱爐水位計的磁翻柱經常會由于軸孔潤滑不好而發生卡阻，導管內磁性浮子會由于爐內水中雜質而發生運行受阻的現象，以至于加熱爐水位計每3~5d就要拆卸清理內部沉積物。

 

1應對措施

        如何避免水位計堵塞和減少對發生堵塞的水位計進行清理的工時，從而實現真實監測爐體水位，減輕員工勞動強度目的，利用PDCA過程控制方法，明確了問題結癥，由癥結入手分析了主要原因，制定了應對對策并付諸實施。

 

1.1擴大連通管徑安裝隔離閥門

        利用加熱爐檢修期間進一步改造水位計的結構，將水位計與爐體之間連通管由原來的φ16mm更換為φ20mm的管段，并安裝2個隔離球閥。通過關閉水位計上下聯通管上加裝的球閥，實現水位計與爐體隔離，減小拆卸水位計操作對加熱爐真空度和爐內水位的影響。

 

        對于發生故障堵塞的水位計，可以通過隔離閥隔離拆卸，避免了加熱爐由于拆卸水位計需要停爐、排水的過程；同時，重新回裝水位計以后，也免去了重新加水，再次做真空的現狀，可以有效保障加熱爐不受水位計拆卸的影響。

 

1.2水位計本體改造增設穩定缸

        通過一段時間的運行和現場實際操作，發現水位計清理時還需長時間停爐給爐水降溫。于是又提出進一步改造方案，拆除了原水位計，通過法蘭連接，在原水位計處安裝1個高600mm，直徑150mm主穩定缸，增強水位計部分容納雜質的能力。同時在缸體下部法蘭外側安裝2塊活動磁鐵，利用磁性誘導鐵質沉降進行吸附的原理，讓水中的金屬氧化物在進入水位計之前先在主穩定缸沉淀，控制減少進入水位計雜質的數量。增設了穩定缸以后，大大延長了水位計清理周期，由加裝磁鐵吸附裝置以后的10d延緩至20d左右。大部分雜質沉淀受磁極吸附的影響，沉積在穩定缸內，可以有效緩解水位計堵塞的狀況；同時，穩定缸還有另外一個優點，當水位計堵塞以后，需要拆卸水位計時，穩定缸與水位計都帶有隔離閥，拆卸時可將穩定缸和水位計隔離，通過穩定缸底部放水閥門，將缸內爐水放出，不必再像以往清理水位計時需要等爐水降低至安全溫度再操作，大大節省了水位計沖洗維護時間。

 

1.3對穩定缸式水位計重新設計

        針對原廠設計的單臺水位計故障，決定在穩定缸上加裝雙水位計，在主穩定缸左、右兩側各連接1臺磁翻板水位計。當1臺水位計出現堵塞隔離拆卸時，開啟另1臺水位計，讓其進行工作。這樣沖洗清理水位計的過程將更加安全，不會出現監測盲區，保障了加熱爐的正常運行。同時，雙水位并聯讀數，還可以擁有多種運行方式，小組zui終的設計目標是參照壓力容器標準規定中的細則，使現場指示和儀表信號源取值分開，達到自控和就地顯示不相互干擾的目的。改造示意圖如圖1所示。

1.4水位計本體加排污閥

        為加熱爐水位計本體設計安裝了排污閥，員工利用手搖泵將清水通過穩定缸上沖洗閥，泵進水位計穩定缸內，利用水位計本體上的排污閥將清水排出，達到沖洗效果。改造設備如圖2所示。這樣改造以后，水位計的沖洗清理可不必拆卸，節省了員工勞動工作量，還可提高水位計的穩定性，沖洗水位計的時間也大大縮短。

1.5利用采暖水改造沖洗流程

        設計了利用采暖水為水位計提供沖洗水的改造流程，在換熱器上部開孔，安裝短接絲扣和閥門。在加熱爐操作間內，采暖換熱器上安裝了來水閥，通過軟管將該絲扣和閥門分別與主穩定缸沖洗閥門和水位計沖洗閥門連接，實現正洗、反洗兩種沖洗模式，完全取消了清理水位計時拆解、安裝的工作，極大地降低了勞動強度和設備損壞率。

 

2應用效果

        經過以上一系列的改造，水位計清理周期從3d逐步延長至3個月。由于改造后的水位計具有沖洗、排污功能，員工通過開關閥門即可實現定期沖洗水位計，簡單易行，水位計從未發生堵塞情況。同時，避免了頻繁拆卸水位計對燃燒器的磕碰，加熱爐本體的損壞程度也大大減小，保證了加熱爐平穩運行。措施前后對照如表1所示。

       改造后的水位計在南一油庫3臺加熱爐上投入運行。經過2年的運行，3臺加熱爐的水位計均可準確指示爐內液位，未發生過一起由于假水位低報警而停爐現象。

 

        措施實施后，收到了較好的節能效果。一方面，有效節約了大量加熱爐用水，加熱爐水位計改造應用前，沖洗水位計需要先將上層爐水排掉20cm，方可進行水位計拆卸操作，單臺爐單次排水量為1.89t，按照每5d拆卸、清理一次水位計計算，單臺水位計一個采暖期270d，需要拆卸54次，一個采暖期內3臺加熱爐共節約水量為306t；

 

        另一方面，取得了良好節氣效果，由于避免了加熱爐每次清理水位計重新做真空的步驟，每臺加熱爐可節省每次做真空消耗96m3的天然氣用量，一個采暖周期3臺加熱爐需做162次真空，應用改造后水位計的3臺加熱爐可節約天熱氣15552m3。

 

3結論

        磁翻板水位計堵塞問題一直是制約油田加熱爐平穩運行的重大安全隱患。大慶油田南一油庫通過大量試驗，逐步探索出擴大連通管徑并安裝隔離控制閥門、增設穩定缸、實行雙水位計并聯讀數、改造排污沖洗閥門、利用采暖水改造沖洗流程等應對措施。實踐表明，這些應對措施切實解決了油田加熱爐磁翻板水位計堵塞問題，不僅改善了水位計運行狀況，實現了定期在線沖洗，而且取得了良好的節能效果，可以在油田加熱爐上進行推廣應用。