油田加热炉磁翻板水位计堵塞问题的应对措施

 

引言

        加热炉是油田勘探开发到原油储运各生产环节广泛使用的特种设备之一，因具有发生爆炸，危及生产设施和人员生命财产的危险性，其安全运行尤为重要[1]。水位计是加热炉三大安全附件之一，反映炉内水位实时波动情况及液体蒸发程度[2]。加热炉的安全运行首先要保证水位计的准确、灵敏和可靠，水位计的失灵、失准，会造成加热炉缺水受热面烧坏，火管变形等众多事故[3]。

 

        加热炉水位计的显示机构为磁翻板水位计，水位计缸体导管内部为磁性浮子，浮子外侧排列着一系列磁翻柱[4]。其测量原理为：炉内的液位发生升降时，水位计缸体导管中的浮子也随之升降，浮子内的永久磁体通过磁力耦合，驱动红、白磁翻柱翻转180°；有液位时转示红色，无液位时转示白色[5]。而加热炉水位计的磁翻柱经常会由于轴孔润滑不好而发生卡阻，导管内磁性浮子会由于炉内水中杂质而发生运行受阻的现象，以至于加热炉水位计每3~5d就要拆卸清理内部沉积物。

 

1应对措施

        如何避免水位计堵塞和减少对发生堵塞的水位计进行清理的工时，从而实现真实监测炉体水位，减轻员工劳动强度目的，利用PDCA过程控制方法，明确了问题结症，由症结入手分析了主要原因，制定了应对对策并付诸实施。

 

1.1扩大连通管径安装隔离阀门

        利用加热炉检修期间进一步改造水位计的结构，将水位计与炉体之间连通管由原来的φ16mm更换为φ20mm的管段，并安装2个隔离球阀。通过关闭水位计上下联通管上加装的球阀，实现水位计与炉体隔离，减小拆卸水位计操作对加热炉真空度和炉内水位的影响。

 

        对于发生故障堵塞的水位计，可以通过隔离阀隔离拆卸，避免了加热炉由于拆卸水位计需要停炉、排水的过程；同时，重新回装水位计以后，也免去了重新加水，再次做真空的现状，可以有效保障加热炉不受水位计拆卸的影响。

 

1.2水位计本体改造增设稳定缸

        通过一段时间的运行和现场实际操作，发现水位计清理时还需长时间停炉给炉水降温。于是又提出进一步改造方案，拆除了原水位计，通过法兰连接，在原水位计处安装1个高600mm，直径150mm主稳定缸，增强水位计部分容纳杂质的能力。同时在缸体下部法兰外侧安装2块活动磁铁，利用磁性诱导铁质沉降进行吸附的原理，让水中的金属氧化物在进入水位计之前先在主稳定缸沉淀，控制减少进入水位计杂质的数量。增设了稳定缸以后，大大延长了水位计清理周期，由加装磁铁吸附装置以后的10d延缓至20d左右。大部分杂质沉淀受磁极吸附的影响，沉积在稳定缸内，可以有效缓解水位计堵塞的状况；同时，稳定缸还有另外一个优点，当水位计堵塞以后，需要拆卸水位计时，稳定缸与水位计都带有隔离阀，拆卸时可将稳定缸和水位计隔离，通过稳定缸底部放水阀门，将缸内炉水放出，不必再像以往清理水位计时需要等炉水降低至安全温度再操作，大大节省了水位计冲洗维护时间。

 

1.3对稳定缸式水位计重新设计

        针对原厂设计的单台水位计故障，决定在稳定缸上加装双水位计，在主稳定缸左、右两侧各连接1台磁翻板水位计。当1台水位计出现堵塞隔离拆卸时，开启另1台水位计，让其进行工作。这样冲洗清理水位计的过程将更加安全，不会出现监测盲区，保障了加热炉的正常运行。同时，双水位并联读数，还可以拥有多种运行方式，小组zui终的设计目标是参照压力容器标准规定中的细则，使现场指示和仪表信号源取值分开，达到自控和就地显示不相互干扰的目的。改造示意图如图1所示。

1.4水位计本体加排污阀

        为加热炉水位计本体设计安装了排污阀，员工利用手摇泵将清水通过稳定缸上冲洗阀，泵进水位计稳定缸内，利用水位计本体上的排污阀将清水排出，达到冲洗效果。改造设备如图2所示。这样改造以后，水位计的冲洗清理可不必拆卸，节省了员工劳动工作量，还可提高水位计的稳定性，冲洗水位计的时间也大大缩短。

1.5利用采暖水改造冲洗流程

        设计了利用采暖水为水位计提供冲洗水的改造流程，在换热器上部开孔，安装短接丝扣和阀门。在加热炉操作间内，采暖换热器上安装了来水阀，通过软管将该丝扣和阀门分别与主稳定缸冲洗阀门和水位计冲洗阀门连接，实现正洗、反洗两种冲洗模式，完全取消了清理水位计时拆解、安装的工作，极大地降低了劳动强度和设备损坏率。

 

2应用效果

        经过以上一系列的改造，水位计清理周期从3d逐步延长至3个月。由于改造后的水位计具有冲洗、排污功能，员工通过开关阀门即可实现定期冲洗水位计，简单易行，水位计从未发生堵塞情况。同时，避免了频繁拆卸水位计对燃烧器的磕碰，加热炉本体的损坏程度也大大减小，保证了加热炉平稳运行。措施前后对照如表1所示。

       改造后的水位计在南一油库3台加热炉上投入运行。经过2年的运行，3台加热炉的水位计均可准确指示炉内液位，未发生过一起由于假水位低报警而停炉现象。

 

        措施实施后，收到了较好的节能效果。一方面，有效节约了大量加热炉用水，加热炉水位计改造应用前，冲洗水位计需要先将上层炉水排掉20cm，方可进行水位计拆卸操作，单台炉单次排水量为1.89t，按照每5d拆卸、清理一次水位计计算，单台水位计一个采暖期270d，需要拆卸54次，一个采暖期内3台加热炉共节约水量为306t；

 

        另一方面，取得了良好节气效果，由于避免了加热炉每次清理水位计重新做真空的步骤，每台加热炉可节省每次做真空消耗96m3的天然气用量，一个采暖周期3台加热炉需做162次真空，应用改造后水位计的3台加热炉可节约天热气15552m3。

 

3结论

        磁翻板水位计堵塞问题一直是制约油田加热炉平稳运行的重大安全隐患。大庆油田南一油库通过大量试验，逐步探索出扩大连通管径并安装隔离控制阀门、增设稳定缸、实行双水位计并联读数、改造排污冲洗阀门、利用采暖水改造冲洗流程等应对措施。实践表明，这些应对措施切实解决了油田加热炉磁翻板水位计堵塞问题，不仅改善了水位计运行状况，实现了定期在线冲洗，而且取得了良好的节能效果，可以在油田加热炉上进行推广应用。