鄒杰華

（錦州石化公司 遼寧 錦州 121000）

1 再生系統(tǒng)分析儀采樣系統(tǒng)現(xiàn)狀

三催化再生系統(tǒng)分析儀采樣系統(tǒng)共有兩套，經(jīng)常出現(xiàn)采樣管線堵塞無法采樣、脫水效果差造成分析儀進(jìn)水和采樣管線凍堵、分析儀損壞、樣品管線腐蝕斷裂等多種故障。在2007年11 月安裝于一再的采樣系統(tǒng)更是出現(xiàn)無法采出樣品的故障。 針對上述情況經(jīng)過我們長時(shí)間在現(xiàn)場觀察研究，并查閱大量資料終于找出問題的所在，關(guān)鍵在于這兩套采樣系統(tǒng)處理粉塵、水分和S 的效果不好，從而導(dǎo)致了樣氣夾帶很多雜質(zhì)進(jìn)入采樣管線和分析儀，造成了眾多故障的發(fā)生。 由于原有兩套采樣系統(tǒng)一套已經(jīng)不能使用了， 另一套也接近報(bào)廢，所以在報(bào)請公司領(lǐng)導(dǎo)確認(rèn)后又購置了兩套美國THERMO 公司生產(chǎn)的5000 系列PY-GAS 采樣系統(tǒng)。 并于2008 年4 月三催化裝置大修期間將兩套系統(tǒng)安裝到現(xiàn)場。 但是在5 月份投入生產(chǎn)使用后，樣品處理效果依然不是很理想。 而且也使三催化裝置再生系統(tǒng)的生產(chǎn)經(jīng)常處于無監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)。

2 5000 系列PY-GAS 采樣系統(tǒng)不正常運(yùn)行故障原因的查找、檢修及恢復(fù)使用

2.1 系統(tǒng)故障原因查找

質(zhì)檢部在線儀表站組織所有技術(shù)人員放開手腳對該儀器展開了“大會(huì)診”。 從該儀器的安裝現(xiàn)場以及最基礎(chǔ)的儀器使用手冊開始著手。整套5000 系列PY-GAS 采樣系統(tǒng)如圖1所示。

圖1

從圖中我們可以得出工藝樣品是如何被采樣系統(tǒng)處理純凈后采出的。 這套系統(tǒng)全部為機(jī)械結(jié)構(gòu)，整個(gè)樣品處理采出是一個(gè)非常復(fù)雜的過程。 樣品從工藝管線中因?yàn)閴毫Φ脑蜃詣?dòng)上升到PY-GAS 采樣系統(tǒng)中，采樣器中填充有許多過濾物件，在采樣器的上部安裝有一套制冷系統(tǒng)。 該制冷系統(tǒng)將自動(dòng)上升的樣品冷卻，使樣品中的水分脫掉，而采樣器中的過濾物件在樣品經(jīng)過時(shí)將樣品中的粉塵過濾掉，這樣純凈的樣品就從工藝管線中采出了。 在樣品被采出的同時(shí)粘附在過濾物件上的粉塵以及少量的腐蝕性物質(zhì)由于采樣系統(tǒng)下部通入到達(dá)頂部的蒸汽被冷卻后的冷凝水往下流的時(shí)候帶了下來，達(dá)到了自清洗的功能。 在樣品出口處還有一套溫度控制器，該控制器主要控制樣品出口溫度低于30℃，一旦出口溫度高于30℃，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)切斷樣品出口，樣品就無法采出。 此時(shí)樣品制冷系統(tǒng)就會(huì)不停的對樣品進(jìn)行制冷，直到出口溫度低于30℃時(shí)樣品出口閥門自動(dòng)打開。 如果該套系統(tǒng)經(jīng)常這樣來回開關(guān)樣品出口閥門，那就導(dǎo)致在線分析儀無法連續(xù)分析數(shù)據(jù)，還會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)報(bào)警現(xiàn)象，生產(chǎn)上也就不能平穩(wěn)操作。

根據(jù)實(shí)際情況分析看出，造成故障的原因就在于樣品出口的溫度經(jīng)常超溫。 在繼續(xù)查找技術(shù)資料和現(xiàn)場仔細(xì)勘察后發(fā)現(xiàn)該套系統(tǒng)的下方蒸汽入口處還有一個(gè)溫度控制點(diǎn)，該控制點(diǎn)的溫度高低直接影響到了樣品出口處的溫度。 那么如何控制住該點(diǎn)的溫度就是關(guān)鍵所在，而影響該點(diǎn)溫度過高的原因就在于進(jìn)入采樣系統(tǒng)的蒸汽壓力過高和蒸汽量過大。 該套系統(tǒng)要求的蒸汽進(jìn)入壓力為15-40psig,而現(xiàn)場工藝只能提供壓力超過140psig 的蒸汽。 只有把蒸汽壓力降到系統(tǒng)要求的壓力才能保證該點(diǎn)溫度不會(huì)超過控制要求，那么解決蒸汽壓力問題就是解決系統(tǒng)不能正常工作的關(guān)鍵所在。

2.2 系統(tǒng)故障檢修

在確定了儀器故障點(diǎn)后，質(zhì)檢部相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員立即投入到降低蒸汽壓力的工作中去。 首先考慮的是用何種方法來實(shí)施， 一般情況下管線氣體降壓均采用減壓閥來實(shí)現(xiàn)。但是要降壓的介質(zhì)是高溫蒸汽， 一般的減壓閥都耐不住高溫，若是購置耐高溫減壓閥一時(shí)半會(huì)兒根本實(shí)現(xiàn)不了。 若是把蒸汽關(guān)閉則該套系統(tǒng)的自清洗功能就廢除了，那么用不了多久這套系統(tǒng)就會(huì)因?yàn)榇呋瘎┓蹓m的堵塞和腐蝕性物質(zhì)的腐蝕而報(bào)廢。 于是在生產(chǎn)不能缺少分析數(shù)據(jù)的情況下，質(zhì)檢部相關(guān)人員決定用限流降壓孔板來實(shí)現(xiàn)對蒸汽的控制，但是對于現(xiàn)場直徑只有6mm 的管道來說根本沒有現(xiàn)成的孔板可以使用。 唯一的辦法就是自己制作兩個(gè)符合要求的孔板。 制作孔板需要許多現(xiàn)場技術(shù)參數(shù)以及復(fù)雜的計(jì)算才能實(shí)現(xiàn)制作出來的孔板能夠滿足現(xiàn)場的技術(shù)要求。 技術(shù)人員先從蒸汽著手，工程上應(yīng)用的水蒸汽大多處于剛剛脫離液態(tài)或離液態(tài)較近，它的性質(zhì)與理想氣體大不相同，應(yīng)視為實(shí)際氣體。 水蒸汽的物理性質(zhì)較理想氣體要復(fù)雜的多，故不能用簡單的數(shù)學(xué)式加以描述。 飽和水蒸汽密度是溫度或壓力的一元函數(shù)，即

借助飽和水蒸汽密度表進(jìn)行函數(shù)擬合，得到符合精度要求的解析式來計(jì)算飽和水蒸汽的密度。 過熱水蒸汽情況比較復(fù)雜，其密度為溫度、壓力的二元函數(shù)，即

經(jīng)過人們長期的探索， 工業(yè)上最常用的是壓力低于16.65MPa，溫度低于600℃范圍的過熱蒸汽和飽和蒸汽，屬于IAPWS-IF97 公式的第2 區(qū)， 因此我們只需利用2 區(qū)提供的方程組進(jìn)行計(jì)算即可。 以下是第2 區(qū)計(jì)算蒸汽比容的公式：

式中：p 為壓力，MPa；v 為比體積，m3／kg；T 為溫度，K；R為水物質(zhì)氣體常數(shù)，0.461 526 kJ·kg-1·K-1；ni，Ii，Ji為公式系數(shù)，可由數(shù)據(jù)表提供。 由此可計(jì)算出工業(yè)常用范圍內(nèi)水蒸汽的密度為：

由于重量等于密度乘以重力加速度g， 所以密度和重度有下列關(guān)系：

再根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程式和連續(xù)性方程式推導(dǎo)出來的流量基本方程式求出孔板開孔情況：

式中：a——流量系數(shù)，它與孔板的雷諾數(shù)Re、空口截面積與管道截面積之比m 有關(guān)；

ε——膨脹系數(shù)，不可壓縮的流體ε=1；

F0——孔板的開孔面積；

g——重力加速度；

ΔP——節(jié)流孔板前后的壓力差。

Q——蒸汽的流量

r——蒸汽的重度

由此可見，當(dāng)式中Q、a、ε、ΔP、r 一定時(shí)，孔板的開孔面積F0就可得出， 在經(jīng)過簡單計(jì)算就可以得到孔板的開孔直徑了。

在得到關(guān)鍵數(shù)據(jù)后（孔板開孔直徑為1.2mm），根據(jù)數(shù)據(jù)自己動(dòng)手制作了兩個(gè)限流降壓孔板。

3 結(jié)論

在經(jīng)過整整三個(gè)多月時(shí)間的研究、探索、檢修和考察，兩套5000 系列PY-GAS 采樣系統(tǒng)終于又一次站到了它該在的崗位上。 這個(gè)項(xiàng)目的圓滿完成主要解決了以下三個(gè)問題：

3.1 首先為三催化裝置的生產(chǎn)操作提供了一個(gè)依據(jù)，生產(chǎn)操作可以根據(jù)5 套分析儀所提供的分析數(shù)據(jù)進(jìn)行控制副回路對副風(fēng)進(jìn)行控制并與主回路形成串級(jí)對主風(fēng)進(jìn)行主風(fēng)量和蒸汽量調(diào)節(jié)從而維持燒焦的強(qiáng)度。

3.2 其次質(zhì)檢部在充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢的同時(shí)幾乎未花一分錢的情況下就為公司保證了兩套采樣系統(tǒng)的正常運(yùn)行，節(jié)約了近60 萬元的新設(shè)備購置費(fèi)用。

3.3 另有在該采樣系統(tǒng)的后部有五套在線分析儀，如果采樣系統(tǒng)送出來的樣品中含有較多的雜質(zhì)就會(huì)損壞五套在線分析儀。

［1］張玉秀，編.化工儀表及自動(dòng)化[M].化學(xué)工業(yè)出版社.

［2］儀表技術(shù)規(guī)范[Z].錦州石化公司.

［3］陳清山，劉烜偉，編譯.最新世界CMOS 數(shù)字集成電路及互換手冊:日本[M].中南工業(yè)大學(xué)出版社.

［4］陳清山，陳燕科，編譯.最新世界集成模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器及接口器手冊：日本[M].中南工業(yè)大學(xué)出版社.