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              孔板流量计

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              孔板流量计在石油化工管线改造中的案例分析

              作者: 来源: 发布时间:2021-09-28 11:23:58

               国外某环氧乙烷/乙二醇( EOEG) 扩建项目的蒸汽管道和仪表流程( P&ID) 如图 3 所示。

              国外某 EOEG 扩建项目改造前后蒸汽管道和仪表流程示意
                      该项目的蒸汽从四效蒸发塔顶的管线抽出,经 过 2 台再沸器中间的空冷器平台,进入到下游新增再生塔的再沸器中。在新增再生器再沸器投用前,其上游设备已开始投料运行,四效蒸发塔率先产出低压工艺蒸汽( 含少量乙二醇) 。该气相物料沿着四效跨线( P -5984) ,先经过手动切断阀,再通过中
              间的孔板流量计( PE - 240) ,截断在蝶式调节阀( PV-240) 上游。新增再生塔的再沸器投用后,蒸汽流量需通过调节蝶式调节阀的开度来控制。 
               
              1、 事故过程描述
              该 EOEG 扩建项目于 2017 年 12 月 18 日建成投产。在开车阶段,装置内操人员在中控室内于于早上 9: 50 和 10: 00 分别对蝶式调节阀进行了开度为 5%和 10%的操作后,该管道发生强烈震动,发出巨大声响,导致空冷器下方平台上近 60 m 管系,连同调节阀上游的切断阀从结构梁上脱落,固定架管托撕裂,止推支架损坏。且由于水平推力巨大,在拉裂固定管托的同时,将与固定管托焊接的 400 mm 高 H 型钢翼缘撕裂,腹板拉弯,管道外部保温全部崩开,并造成巨大声响,但未造成人员伤亡。
               
                      该管线为 18 寸的碳钢管线,管中输送的工艺蒸汽为饱和蒸汽,正常操作温度和压力下为气相,但此时的管线保温未全部完成,加之当时项目所在地为冬季,从上游四效蒸发塔出来的饱和蒸汽有部分冷凝为液态,在孔板流量计和蝶式调节阀上游积聚。当装置操作人员利用控制室的自动控制设施突然打开蝶式调节阀 5%和 10%开度,调节阀前的凝液在上游蒸汽的推动下,对蝶式调节阀和孔板流量计,以及后续的上拐弯头形成了巨大的冲击,导致管系中间的焊接固定管托撕裂后,总长将近 60 m 的管系从支架上滑脱。
               
              2、 管线布置有缺陷
                      四效蒸发塔至再沸器间蒸汽输送管线布置如图4 所示。该管线布置有明显的缺陷。按照规定两相流的管线不允许有液袋,但该管线从四效蒸发塔塔顶管线出来后向下走,然后向西布置了 60 m 的直管,然后向上拐弯北向接入再生塔再沸器。由此可知,蝶式调节阀 FV-240 和孔板流量计 FE-240 所在水平段是典型的低点液袋。当调节阀处于关闭状态时,其与孔板流量计共同形成了水坝效应,将冷凝液汇聚在一起,为水锤的发生埋下了隐患。
              四效蒸发塔至再沸器间的管道布置示意
               
              3.未设置足够的疏水阀和排净阀
                      该管线的切断阀和调节阀间虽然设置了疏水阀,但未设置积液包,导致疏水阀的疏水效果大打折扣,在水锤发生前未能将凝液及时排出; 孔板流量计前也未按照规定设置排净阀,导致无法在调节阀打开前将孔板上游积存的液体排出。 
               
              4.未设置暖管线
                      对于蒸汽管线,应在调节阀处设置暖管线,用于装置开车时对整个系统进行缓慢升温,暖管的同时,及时通过排净阀及疏水阀将凝液排出,防止水锤发生; 但抽出线 P-5984 的调节阀处并未设置暖管线,上游的手动切断阀处也未设置。 
               
              5.操作顺序
                      根据 P&ID 图,上游为手动切断阀( 闸阀) ,中间为孔板流量计,水锤之所以发生,与装置的操作顺序有关,装置先预热了上游的四效蒸发器,从而迅速产出饱和蒸汽,塔顶的饱和工艺蒸汽很快通过上游全开的手动切断阀和孔板流量计,抵达处于关闭状态的蝶式调节阀处,并迅速冷凝成液态,此时的上游蒸汽不断在蝶式调节阀上游段累积,并不断升压,zui终达到了 320 kPa( G) 的汽液两相状态,当蝶式调节阀一打开,凝液在上游蒸汽压力推动下,迅速形成湍流,并积累了巨大的冲量,冲击了进再沸器的上拐弯段,进而发生了水锤事故。
               
              6、 结束语
                      对于工艺装置,由于无法规避两相流管线,所以需要从工艺、管道、操作三个方面消除可能发生水锤的因素,首先是工艺专业,应从装置的工艺源头出发,通过合理的工艺计算、设备和管道的操作条件选择,尽可能的规避两相流的工况,当无法避免的时候,要在流程图上标示出管线可能出现两相流的工况,以及相对应的配管要求; 同时应将可能产生两相流的设备、管线的开停车顺序详细描述在操作手册上。
               
                      管道专业在做管道布置时,应仔细研读工艺流程及设备管线的工艺参数,并与工艺会审出可能出现两相流工况的管线和设备,通过合理的管线布置( 诸如“步步高”或“步步低”等) 来规避潜在的水锤风险,并严格按照 P&ID 图上的特殊要求配管,从而zui大程度上的满足工艺要求,防止水锤的发生。对于工厂的操作人员,应严格按照操作手册进行,内外部操作员要密切配合,互相确认; 对于两

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