淺析環(huán)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(huán)氧氯丙烷項目的生產(chǎn)實踐中磁翻板液位計所出現(xiàn)的具體的故障現(xiàn)象作分析，總結(jié)了相關(guān)的故障發(fā)現(xiàn)的原因，提出了相關(guān)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(zhǔn)確地找出癥結(jié)的所在，恢復(fù)生產(chǎn)的正常進(jìn)行，不僅有利于自身能力水平的提高，也為企業(yè)的生產(chǎn)效率的提高作出貢獻(xiàn)。



一、磁翻板液位計失靈的過程及現(xiàn)象
1.1 丙烯貯槽受料過程
在某鹽化工公司環(huán)氧氯丙烷項目試運行，氯丙烯裝置開車過程中，液態(tài)丙烯從球罐經(jīng)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(tài)， 又對輸送管道及丙烯受槽進(jìn)出口閥門進(jìn)行檢查，閥門開關(guān)狀態(tài)正確無誤，罐體側(cè)面出口閥門有結(jié)霜現(xiàn)象，丙烯受槽壓力表顯0.42 MPa，溫度約為 5 ℃，上述現(xiàn)象充分說明受槽內(nèi)已有丙烯進(jìn)入。

1.2 磁翻板液位計失靈的處理
經(jīng)分析是液位計失靈，立即停止輸送丙烯，關(guān)閉受槽所有進(jìn)出口閥門，處理液位計。 將磁翻板液位計測量管最底閥門打開后，有少量丙烯流出并冒出白霧。拆下盲板，發(fā)現(xiàn)浮子被卡在測量管內(nèi)，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(fā)現(xiàn)浮子已發(fā)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(zhì)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(jù)浮力原理，浮子內(nèi)封閉了一定體積的氣體，在測量管內(nèi)，隨液位的升降而上下浮動，浮子內(nèi)的永久磁鋼通過磁耦合作用，驅(qū)動紅、白色翻柱翻轉(zhuǎn)180°。液位上升時，翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色；下降時，由紅色轉(zhuǎn)為白色，從而實現(xiàn)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(nèi)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(yīng)耐1.6 MPa，而當(dāng)時罐內(nèi)壓強僅顯示0.42 MPa(表壓)，不應(yīng)發(fā)生形變，唯一發(fā)生變化的是罐內(nèi)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(nèi)部的壓強，內(nèi)部原始壓強P0應(yīng)約為101.33 kPa，假設(shè)內(nèi)腔體（V）在整個過程中不變，屬于等容變化，溫變后內(nèi)部壓強為P，根據(jù)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(nèi)的壓力；V-浮子容積（不變）；T0-受料前浮子內(nèi)氣體的溫度（K）；P-受料后密閉在浮子內(nèi)的壓力；T-受料后浮子內(nèi)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(nèi)部已呈負(fù)壓狀態(tài)，真空度約為 0.12 個大氣壓 （12.16 kPa），浮子在內(nèi)外壓強差的作用下發(fā)生了形變。
2.3 分析結(jié)論
丙烯在進(jìn)入受槽后，受槽內(nèi)部瞬間發(fā)生了溫度變化，導(dǎo)致磁翻板液位計浮子內(nèi)的壓強迅速降低，形成負(fù)壓狀態(tài)，在外壓強力的作用下發(fā)生了形變，卡在測量管內(nèi)，不能上下浮動，導(dǎo)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(nèi)溫度變化的原因是丙烯在受槽內(nèi)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(nèi)受料時的壓強僅0.15 MPa（表壓），液態(tài)丙烯進(jìn)入受槽后迅速氣化，開始時，氣化潛熱達(dá)16.68 kJ/mol，使得受槽內(nèi)溫度迅速降低，受槽壓力為 0.42 MPa 時，對應(yīng)的平衡溫度約為4.8℃，受料時受槽內(nèi)壓強降低，丙烯迅速氣化導(dǎo)致受槽溫變。
3.2 預(yù)防措施
浮子變形，部件損壞的實質(zhì)是工藝操作問題。用惰性氣體（氮氣）增大受料槽內(nèi)的壓強，避免受料時發(fā)生溫變， 液態(tài)丙烯在飽和蒸汽分壓 （ 表壓）為1.0~1.2 MPa 時 ，對應(yīng)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(fā)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(jìn)入，受槽內(nèi)壓力逐漸升高，浮子不會形變 ，受槽內(nèi)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(nèi)造成大的溫差變化。

四、其他易揮發(fā)液體受料的提示
在氯堿生產(chǎn)過程中，沸點低、易氣化的物料相當(dāng)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(jìn)入受料槽，壓力不合適時，都存在瞬間氣化的現(xiàn)象，溫變不僅使磁翻板液位計浮子發(fā)生形變，對罐體也會產(chǎn)生應(yīng)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(fā)生。