防凍堵智能報警液位計在加熱爐上的應用

趙新宇

摘要：防凍堵智能報警液位計在水套式加熱爐上的應用，有效防止事故的發(fā)生，提高加熱爐運行效率，降低設(shè)備的維護費用，減少員工的勞動強度。

一、引言

水套式加熱爐是油田專用的加熱設(shè)備，現(xiàn)各采油站使用的加熱爐主要是完成原油加熱、循環(huán)、摻水加熱、站內(nèi)采暖等工作。

加熱爐重要的“三大”附件之一液位計，是反應爐體內(nèi)加熱介質(zhì)的使用情況，現(xiàn)有液位計是多采用的“玻璃管液位計”來顯示加熱爐殼體內(nèi)液位高低，冬季生產(chǎn)運行時，由于該液位計受外部低溫的影響，極容易造成玻璃管凍堵、損壞、炸裂等現(xiàn)象，使用這種的液位計運行時不能觀察的加熱爐殼體內(nèi)液位的真實情況，其設(shè)計不合理，存在安全隱患，如果發(fā)現(xiàn)不及時容易造成設(shè)備事故的發(fā)生。

采油廠各采油站目前所使用的水套加熱爐，對爐體內(nèi)液位控制及顯示方法有兩種，一是使用可視“玻璃管”液位計，依靠人工巡檢來確定加熱爐爐體內(nèi)加熱介質(zhì)缺失情況，完成補水，普通“玻璃管”液位計在冬季低溫情況下有可能被凍壞，起不到液位警示作用而產(chǎn)生安全隱患。二是使用磁翻板液位儀，雖然可以解決冬季防凍問題，但經(jīng)常出現(xiàn)磁翻板遇卡，磁性消退等現(xiàn)象，也不能及時準確顯示監(jiān)控液位，造成危險。

二、需求分析

三、方案設(shè)計

1、液位控制系統(tǒng)方案

在液位計內(nèi)部上下限位置安裝兩個磁性浮球及磁簧開關(guān)，浮球隨著容器內(nèi)液面的升降而升降，即可觸發(fā)磁簧開關(guān)動作，液位觸點信號為輸出源，接入控制箱，實現(xiàn)聲光報警或遠程液位控制。

浮球連續(xù)式液位計是利用浮球內(nèi)磁鐵隨液位的變化來改變本體桿內(nèi)的電阻與磁簧開關(guān)所組成的分壓電路，從而轉(zhuǎn)換成分壓信號，此分壓信號可經(jīng)過液位計變成4～20mA等標準電子信號，以檢測液位。磁簧開關(guān)的間隙愈小，精度越高。此液位計還可配合其他二次儀表作遠距離指示，是一種原理簡單，可靠性極佳的液位顯示裝置。

2、玻璃管保溫材方案

設(shè)計在玻璃管背面安裝電加熱棒，鑲嵌在玻璃管外側(cè)，并用保溫材料填充，外層有不銹鋼罩套作為保護，達到防溫度損失等功效，在護罩底部安裝控液閥，感應傳感器等附件，達到降低熱損失等。

優(yōu)點：

①結(jié)構(gòu)簡單，可以使用成品件。

②成本費用低。

③占用空間小，熱效益高。

3、控液閥方案

加熱爐主要“三大附件”之一液位情況，依靠液位計來監(jiān)測，是反應加熱爐熱效益及各項運行指標的重要的參數(shù)?？匾洪y是防凍堵智能型報警液位計的一個部件，它是關(guān)系到在加熱爐丟失加熱介質(zhì)的情況下，能否及時切斷加熱介質(zhì)的流失。

控液閥的原理是當液體在管道里流動時，只能沿著一個方向流動，不允許反向倒流，當給控液閥指令時，會立即關(guān)閉，也就是類似單向閥，阻止反向流通的作用。

4、PLC系統(tǒng)制作方案

PLC可編程邏輯控制器是控制系統(tǒng)的核心部分，是一種采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。

我們在液位計上、下流管線上安裝溫度傳感器，及時反映液位計的溫度。冬季生產(chǎn)，可以動態(tài)調(diào)整加熱棒及管線電熱帶的各項溫度，確保液位計不凍堵，發(fā)生安全事故。在配電箱內(nèi)安裝了數(shù)據(jù)解碼器，負責讀取和錄入工作，并有兩套回路執(zhí)行，各項數(shù)據(jù)的采集、執(zhí)行。

5、報警系統(tǒng)制作方案

報警系統(tǒng)是液位計的重點部分，它是匯集各項數(shù)據(jù)的采集、分析，傳達準確的指令，主線一：負責各部位的溫度數(shù)據(jù)分析、下達指令。主線二：負責及時準確的報警工作。采用同時通過聲、光報警，及時提醒操作員工。主線三：及時顯示各部位的溫度值，液位計液位的缺失情況，發(fā)出相應的預警。

四、實施效果

研制防凍堵智能液位計達到的預期目標效果

①玻璃管外設(shè)不銹鋼防護罩，防止意外發(fā)生;

②測量范圍大，數(shù)據(jù)清晰，直觀可視;

③帶有上、下限水位聲光報警功能;

④具有防凍功能，可滿足室外寒冷環(huán)境下的規(guī)模使用;

⑤上、下端口安裝通液閥，極端情況下自動啟閉;

⑥PLC集成控制，可實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸、采集和跟蹤;

⑦易于安裝、維修方便。

1、年度經(jīng)濟效益分析：

截止11月作業(yè)區(qū)現(xiàn)場已更換完成10臺，現(xiàn)場實施效果較好，長期創(chuàng)效約12萬元，預算節(jié)省加熱爐后期維護維護費用18萬元，應用新型產(chǎn)品，提高生產(chǎn)時率，創(chuàng)效4.09萬元，累計創(chuàng)效12.09萬元，達到了活動目標的要求。

經(jīng)濟效益

實施前的單臺年度維護費用：4套（玻璃管）*760元/套=3040元

實施后一費用（產(chǎn)品可以安全運行10年）：1套（智能裝置）*6700元/套=6700元

實施前10年度維護費用：（500臺次）=500套*760元=380000元

一次性投入費用：（50臺次）=50套*6700元=335000元

年度對比：380000-335000=45000元

應用新型產(chǎn)品，提高生產(chǎn)時率，挽回產(chǎn)量損失

實施前單臺次更換玻璃管約3小時，單臺次井平均產(chǎn)量4噸/天，全年平均更換3次，即4/24*3*3=1.5噸，作業(yè)區(qū)更換100井次，既100*1.5=150噸。

技術(shù)創(chuàng)新成果凈現(xiàn)值=（1-30%）×分成系數(shù)×∑{〔年新增原油產(chǎn)量×（單位原油價格-單位生產(chǎn)成本）-稅金及附加〕=（1- 0.3）×1×150×（750-360）×（1+10%）=40900元。

累計創(chuàng)效為：45000+40900=85900元。

2、社會效益分析

1）杜絕設(shè)備事故隱患的發(fā)生，提高加熱爐運行效率，減少了工人的勞動強度。

2）應用新型防凍堵智能型報警液位計技術(shù)，降低了設(shè)備的維護費用，提高了安全系數(shù)。

（作者單位：遼河油田曙光采油廠）