淺析環氧氯丙烷項目中磁翻板液位計失靈的原因及防范措施

本文就某鹽化工公司環氧氯丙烷項目的生產實踐中磁翻板液位計所出現的具體的故障現象作分析，總結了相關的故障發現的原因，提出了相關的解決方法，可以本文的故障分析的思路，幫助朋友們在遇到此種類似的問題時能夠盡快準確地找出癥結的所在，恢復生產的正常進行，不僅有利于自身能力水平的提高，也為企業的生產效率的提高作出貢獻。
 


一、磁翻板液位計失靈的過程及現象
1.1 丙烯貯槽受料過程
在某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 m3/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，處理液位計。 將磁翻板液位計測量管底閥門打開后， 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，不能上下浮而造成了磁翻板液位計失靈。
原因分析
 
二、 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， 液位計為立式安裝磁翻板液位計，測量長度為 1.5 m；型號為 UHZ-50/C；材質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 478.9g/cm3。
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，浮子內的永久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。 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P0應約為101.33 kPa，假設內腔體（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 P0V/T0= PV/T式中，P0-受料前密閉在浮子內的壓力；V-浮子容積（不變）；T0-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=P0T/T0，T=-5+273=268（K），T0=30+273=303（K）。則P=P0T/T0≈0.88 P0， 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。
 
三、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。
 
四、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、液氯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。
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