装车鹤管高液位报警器故障分析与对策

公司现有轻油装车鹤管152台,分布在台一至台五。分别承担着石脑油、汽油、航煤、柴油、三苯等铁路槽车的充装任务。高液位报警器是装车鹤管的配套设施,每一台鹤管安装一套高液位报警器。作为防溢流设备,高液位报警器在装油安全生产中发挥着重大作用。但现用高液位报警器使用环境差,探头部位经常受油品侵蚀、挤压和弯曲,在实际应用中暴露出很多问题,故障率高,使用寿命短。高液位控制系统的故障,使生产操作很被动,造成错开槽车口人工看车,一方面挥发的油气污染环境和危害作业人员的健康,形成火灾爆炸危害;另一方面装油控制缺少防溢流设施,给装油生产安全带来很大危害。

经过前期大量调研工作发现对石化行业轻质油槽车装油高液位控制目前还没有找到一种可靠的轻油槽车高液位控制系统。传统使用的高液位开关的检测部分一般为干簧管式、电容式或阻容式,探头部分都有电流信号,虽加装了安全栅,但没有解决在探头损坏的情况下,探头带电的问题。由于控制系统探头伸入到槽车内部,探头带电就有可能产生电气火花,点燃槽车内油气,引起火灾爆炸。目前运用的光纤式液面检测装置,在探头部分采用光信号检测液面高度,可以做到现场无电检测,符合防燃、防爆要求,但光纤不耐腐蚀,并且可维修性差。因此,分析当前高液位报警器故障原因,有针对性的采取改进措施,成为轻质油槽车装油安全环保管理的重要课题。

光纤液位报警器是利用光的折射和反射原理实现液位定点检测,其主要结构由光纤探头、机械密封层、光电转换器和防爆接线盒等组成。整体结构具有体积小、重量轻、使用性能好等特点,是一种集光、机、电于一体的设备。

光纤探头采用显微加工技术将光纤加工成一种特殊形状,利用空气和被测介质的不同折射率,达到准确检测液位的目的。当光从高折射率物质进入低折射率物质时,会出现全反射现象。当系统有光时输出开路(闭路)信号,当回光低于设定值时输出闭路(或开路)信号,此无源开关信号传给上级控制系统进行自动控制管理。

液面信号器内的发光二极管给出光信号经光纤进入探头。槽车内的介质液面上升到一定液位时探险头内的浮球挡住光信号使得光敏二极管接收不到光信号。处理器内的继电器闭合,给控制系统一个报警信号产生高报动作,从而关阀,结束装车。

当槽车内的介质液面在正常液位时,探头内的浮球不浮起,挡不住光信号,使得光敏二极管能够接收到正常信号,处理器内的继电器断开,不产生报警信号。鹤管处于正常装车状态。

高液位报警器结构如图2所示:

从统计情况可以看出:台一三苯鹤位是高报故障高发区,故障率达50%以上。台二、台三鹤位故障率为20%。

对2014年高液位报警器维修台账进行分析,经常出现以下现象:

1)无高报信号。即在高液位检测时,无高报信号,不自动关阀。当高报出现故障时,高液位报警器不动作,导致槽车液位过高或造成冒车事故。

2)误高报或高报不复位。误高报,即在装车过程中,不该发出高报信号时发出高报信号,提前结束装车作业。高报不复位,即在一次高报信号发出结束装车后,小鹤管始终处于高报状态,无法再次打开装油阀,进行下一次装车作业。正常情况下,装车过程中在槽车未装或未装满时误高报后,台位或中控室操作人员将该鹤位复位,重新录入后可以直接开阀继续装车,不影响该鹤位成品油的正常充装。但现在的高报状况为,只要出现一次高报后,不论是台位人员还是中控室人员均不能将其复位,该高报故障鹤位的阀不能正常开启,最终导致此车不装或装半车下次再补装,为不影响油品出厂,岗位职工只能通过手动开阀装车。

1)台一三苯高报故障率高的主要原因:a.冬季气温低,苯的凝点为5℃,为确保苯装车出厂加设蒸汽伴热,但蒸汽温度高造成高液位报警器性能降低,寿命减少。b.高报探头抗腐蚀性差,特别是在苯及石脑油具有腐蚀性的介质中使用时,损坏高报探头。

2)无高报信号原因:a.高报探头抗挤压和冲击性差,在装车时,由于装车气动阀开启时有振动,造成接口松动后,光信号中断减弱。b.油气腐蚀光纤,使光纤发龟裂,光纤信号无法传输,形成光路中断,造成高液位报警信号失灵。c.报警器探头内的大浮球、小浮球上的磁性钢片脱落或大浮球卡住不能浮起,无法挡住光信号。

3)误高报或高报不复位的原因:a.在下小鹤管过程振动或碰撞高液位报警探头,导致一次高液位报警动作。b.密封室密封不严,装油过程中产生的油气,进入密封室,造成光信号减弱,光敏三极管检测不到光信号,造成提前高液位报警。c.上次高报后,小浮球卡在挡住光纤信号的位置或者大浮球没有回落造成小浮球处在相同位置。c.光纤断裂引起光信号无法传送。

1)在操作时应严格按规程操作,先下小鹤管,再给信号,升降小鹤管时不能碰撞高报。

2)改进台二、台三鹤管密封盖高报穿孔,避免鹤管维修时高报光纤从保护套管来回抽离,损坏光纤。

3)采用国内外先进的技术,将三苯高报探头光纤进行全面隔离处理,在光纤液位探头表面涂上一层纳米涂层,当进行液位检测时,光纤液位探头并未直接与液体接触,而是由纳米涂层直接与液体接触,进行信号传输,使高液位报警器具有很强的耐腐蚀性和耐蒸汽性。

4)浮子卡阻是高报探头的一大缺陷,制约了探头的稳定性。目前,国内先进的技术是采用全反射原理,将光纤液位探头做成三棱镜形式,可以完全杜绝因浮子卡阻造成高液位报警器工作不稳定的现象。

5)安装时,光纤液位探头用保护管进行保护,防止光纤液位探头在操作时受到挤压和冲击。

通过装车过程中高液位报警器准确捕捉高液位信号,并达到无条件关阀,消除高液位报警器故障导致的超欠装车,避免装车事故发生,提高空车利用率、装车达标率。

解决高报探头稳定性差、光纤易损坏、不耐腐蚀以及抗挤压等问题,确保高报正常投用,提高高报的使用寿命和稳定性,提高经济效益,实现绿色环保安全装车。高液位报警器主要有三大部分,光纤、光电转换器、高液位探头,其中,最昂贵的部分是光纤,其次为光电转换器,所以对高液位探头进行改造,避免因高液位报警器故障购买整台高液位报警器进行更换的结果。一套高液位报警器价值按7 000元计算,全年因高液位报警器故障需更换的约30套,维护费用约21万元,节约了设备维修的材料成本。

高液位报警器故障率的降低,有效避免了生产操作被动,减少因高液位报警器故障岗位人员须错开槽车口人工看车,避免挥发的油气污染环境和危害作业人员的健康,形成火灾爆炸危害,降低岗位人员劳动作业强度。