1、磁翻板液位計失靈的過程及現象
1.1 丙烯貯槽受料過程
在中鹽華祥鹽化工公司環氧氯丙烷項目試運行,氯丙烯裝置開車過程中,液態丙烯從球罐經高速離心泵打入被氮氣置換后的丙烯受槽, 開泵10 min 后,丙烯受槽磁翻板磁翻板液位計刻度為零,再觀察10 min ,刻度仍無變化。 隨即檢查丙烯輸送泵(流量:10 m 3 /h ,揚程: 200 m )及管線閥門開啟狀況,泵的出口壓力及電機電流均處于正常輸送狀態, 又對輸送管道及丙烯受槽進出口閥門進行檢查, 閥門開關狀態正確無誤,罐體側面出口閥門有結霜現象,丙烯受槽壓力表顯示 0.42 MPa ,溫度約為 5 ℃ ,上述現象充分說明受槽內已有丙烯進入。
1.2 磁翻板液位計失靈的處理
經分析是磁翻板液位計失靈,立即停止輸送丙烯,關閉受槽所有進出口閥門,處理磁翻板液位計。 將磁翻板液位計測量管zui底閥門打開后, 有少量丙烯流出并冒出白霧。 拆下盲板,發現浮子被卡在測量管內,把整個磁翻板液位計拆下,將兩頭盲板全打開,用 覫45 無縫鋼管從上端將浮子用大錘沖出, 發現浮子已發生形變成麻花狀, 不能上下浮動而造成了磁翻板磁翻板液位計失靈。
2、原因分析
2.1 磁翻板液位計的型號及工作原理
2.1.1 型號及工作條件
丙烯受槽為臥式罐, 磁翻板液位計為立式安裝磁翻板磁翻板液位計,測量長度為 1.5 m ;型號為 UHZ-50/C ;材質為 304 不銹鋼;工藝條件為工作壓力 1.6 MPa ;工作溫度 40 ℃ 丙烯密度為 478.9 g/cm 3 。
2.1.2 工作原理
根據浮力原理,浮子內封閉了一定體積的氣體,在測量管內,隨液位的升降而上下浮動,浮子內的*磁鋼通過磁耦合作用,驅動紅、白色翻柱翻轉180° 。液位上升時,翻柱由白色轉為紅色;下降時,由紅色轉為白色,從而實現液位的指示。
2.2 浮子變形的原因分析
正常情況下,浮子為圓柱形,兩頭橢圓封頭圓柱體焊接牢固,內部密閉一定的空氣,浮子成麻花形說明有力的作用。 磁翻板液位計應耐 1.6 MPa ,而當時罐內壓強僅顯示 0.42 MPa( 表壓 ) ,不應發生形變,*發生變化的是罐內溫度,受料前為 30 ℃ ,受料后受料槽溫度為 -5 ℃ 。 浮子是一個密閉了一定氣體的耐壓容器, 溫度變化改變了它內部的壓強, 內部原始壓強P 0 應約為 101.33 kPa ,假設內腔體積( V )在整個過程中不變,屬于等容變化,溫變后內部壓強為 P ,根據克拉帕龍方程 :
PV=nRT ,得出 P 0 V/T 0 = PV/T
式中, P 0 - 受料前密閉在浮子內的壓力; V- 浮子容積(不變); T 0 - 受料前浮子內氣體的溫度( K ); P- 受料后密閉在浮子內的壓力; T- 受料后浮子內氣體的溫度( K )。
P=P 0 T/T 0 , T=-5+273=268 ( K ), T 0 =30+273=303 ( K )。
則 P=P 0 T/T 0 ≈0.88 P 0 , 也就是說浮子內部已呈負壓狀態,真空度約為 0.12 個大氣壓( 12.16 kPa ),浮子在內外壓強差的作用下發生了形變。
2.3 分析結論
丙烯在進入受槽后, 受槽內部瞬間發生了溫度變化,導致磁翻板磁翻板液位計浮子內的壓強迅速降低,形成負壓狀態,在外壓強力的作用下發生了形變,卡在測量管內,不能上下浮動,導致失靈。
3、避免浮子變形的措施
3.1 受槽溫變的原因分析
丙烯受槽內溫度變化的原因是丙烯在受槽內迅速氣化。 丙烯球罐壓強為 1.15 MPa (表壓),丙烯的溫度約為 29 ℃ , 而丙烯受槽內受料時的壓強僅0.15 MPa (表壓),液態丙烯進入受槽后迅速氣化,開始時,氣化潛熱達 16.68 kJ/mol ,使得受槽內溫度迅速降低,受槽壓力為 0.42 MPa 時,對應的平衡溫度約為 4.8℃ ,受料時受槽內壓強降低,丙烯迅速氣化導致受槽溫變。
3.2 預防措施
浮子變形,部件損壞的實質是工藝操作問題。
用惰性氣體(氮氣)增大受料槽內的壓強,避免受料時發生溫變,液態丙烯在飽和蒸汽分壓(表壓)為 1.0~1.2 MPa 時,對應溫度為 20~30 ℃ ,為此,在丙烯受槽接受丙烯前, 將惰性氣體的壓強升至1.05~1.1 MPa ,再受料時就不會發生溫變了。 實踐證明,受料前壓強在 0.8 MPa 以上即可,隨著丙烯的逐漸進入,受槽內壓力逐漸升高,浮子不會形變,受槽內液體越來越多,浮子逐漸浮起。 受料完畢排放惰性氣體時要緩慢,避免大量丙烯隨之氣化,這時,即便有少量的丙烯氣化,也不會給罐內造成大的溫差變化。
4、其他易揮發液體受料的提示
在氯堿生產過程中,沸點低、易氣化的物料相當多,比如液氨、以及液體氟利昂等有機類物料,在管道輸送和剛開始進入受料槽,壓力不合適時,都存在瞬間氣化的現象, 溫變不僅使磁翻板液位計浮子發生形變,對罐體也會產生應力變化,對其他附件也會有影響,因此,采用加壓受料的方式,可避免類似事件發生。