精馏塔设备的故障诊断分析

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γ -射 线 扫 描 技 术 是 指 在 不 影 响 生 产 操 作 的 条 件 下 ,通 过 在 塔 外 部 同 步 移 动 密 封的γ -射线源和接收器,测量出沿塔高方 向 γ -射 线 透 过 塔 壁 、保 温 层 和 塔 内 气 液 接 触 空 间 的 透 射 强 度 数 据 集 或 分 布 图 谱 ,以 此来判断塔内件以及操作情况是否正常, 从 而 提 出 最 有 效 的 故 障 排 除 方 法 ,如 改 变 : 工 艺 条 件,更 换 塔 内 件 等 。 2.1 γ - 射线扫描技术的基本原理及其系统 组成
图1 某催化分馏塔的扫描图谱
参考文献 [1] 颜 祥 富 ,魏 伟 胜 ,鲍 晓 军 .塔 设 备 故 障 诊
断γ 射线扫描检测技术的开发[J].炼油 设 计 , 2000, 30(8). [2] 涂 娅 莉 , 何 国 庚 , 李 嘉 , 等 . 专 家 系 统 在 精馏塔故障诊断中的应用[J].低温与特 气 ,2006,24(5).
信号,并同步采集γ -射线透过精馏塔后的 强 度 信 号 ,由 打 印 机 输 出 沿 精 馏 塔 或 其 它 化 工 容 器 纵 向 的 扫 描 数 据 集 或 谱 图 。精 馏
塔的大多数故障一般都发生在塔板和填料
上 ,降 液 管 、液 体 分 布 器 、气 体 分 布 板 等 其 他 内 构 件 也 可 能 发 生 故 障 ,因 此 对 于 塔 设 备故障诊断的扫描重点在塔板和填料床
仪 和 计 算 机 。因 为 ,射 线 进 入 闪 烁 计 数 器 后 ,产 生 的 电 脉 冲 信 号 的 振 幅 不 一 定 是 恒 定 的 ,实 际 脉 冲 高 度 有 一 定 的 涨 落 。因 此 , 在信号进入后续数据处理仪器和设备前需
经 线 性 数 值 放 大 器 放 大 、稳 峰 单 道 器 稳 峰 后,使信号变成较强的稳定的矩形波,然后 进 入 表 头 记 录 仪 或 计 算 机 。采 用 表 头 计 数
工 作 量 大 ,目 前 大 都 用 计 算 机 进 行 数 据 采 集 ,便 于 数 据 处 理 和 扫 描 控 制 。 2 . 2 γ - 射线扫描诊断的一般步骤
(1)扫 描 和 控 制 。 对于实际的精馏塔或其它化工容器的
扫 描 , 是 将 T.射 线 源 和 能 谱 探 头 置 于 精 馏 塔 或 其 他 化 工 容 器 的 两 侧 对 准 ,在 由 计 算 机 控 制 的 提 升 机 构 的 带 动 下 ,同 步 移 动 进 行 全 塔 纵 向 扫 描 。计 算 机 记 录 下 提 升 高 度
3 γ - 射线扫描的诊断实例 某 催 化 分 馏 塔 操 作 出 现 异 常 ,为 了 查
找原因,利用γ -射线对该塔进行了扫描检 测,其 扫 描 的 部 分 数 据 见 表1。图1是 根 据 扫 描 数 据 作 出 的 谱 图 。需 要 说 明 的 是 该 谱 图 的纵向代表的是γ -射线的透射强度,横向 代 表 的 是 塔 的 高 度 ,图 中 所 注 数 字 是 根 据 h 值折算出的塔盘位置。
业 中 应 用 数 量 最 多 、涉 及 面 最 广 的 化 学 工 程 单 元 设 备 。早 期 精 馏 塔 的 故 障 诊 断 主 要 依据工程技术人员的操作经验和知识积累 来 进 行 及 时 排 除 。但 大 多 数 情 况 下 其 故 障 是 多 方 面 原 因 综 合 作 用 的 结 果 ,从 设 备 外 部 很 难 直 接 判 断 。伴 随 着 上 一 世 纪 迅 猛 增 长 的 石 油 和 化 学 加 工 工 业 的 发 展 、精 馏 技 术的应用数量和规模的大幅度增长和扩大, 大大激励了精馏和其他相关支撑科学的研 究 ,精 馏 塔 的 故 障 诊 断 已 发 展 成 为 一 个 新 的 研究方向,其故障诊断和故障排除的成功率 得到提高[1,2]。比如γ -射线扫描、流程模拟等 技术在精馏塔故障诊断中的应用就受到了 广 泛 的 重 视,本 文 进 行 相 关 论 述 。
通 过 对 图 1的 分 析 认 为 :该 塔 第 11层 、 第 14、第 15层 和 第 18~ 第 21层 塔 盘 已 冲 翻 或 掉 落 。后 因 其 他 原 因,该 装 置 进 行 临 时 停 工 抢 修 。打 开 该 塔 检 查 发 现,所 测 故 障 部 位 的塔盘确已冲翻。
4 结语 论 述 了 γ -射 线 扫 描 、流 程 模 拟 等 技 术
(2)γ -射 线 接 收 器 射线接收器通常是碘化钠晶体闪烁计 数 器 (能 谱 探 头 )。碘 化 钠 晶 体 受 -射 线 的 激 发而产生闪烁光,经光电倍增管接收而输出 电脉冲信号。单位时间输出的电脉冲信号量
与射线强度成正比关系。从能谱探头输出的 电信号经后续处理设备或仪表得到计量。
(3)后 续 处 理 仪 器 和 设 备 后续处理仪器和设备可以是表头记录
的 基 本 原 理 ,通 过 精 馏 塔 故 障 诊 断 的 应 用 实例,研 究 了 其 实 施 诊 断 的 一 般 过 程 。具体 来 说 ,射 线 扫 描 技 术 是 一 种 对 精 馏 塔 设 备 内 部 进 行“ 透 视 ”的 技 术 。通 过 探 头 对 γ -射 线 透 射 强 度 的 检 测 ,获 得 一 个 数 据 集 或 由 此 而 形 成 的 谱 图 ,就 可 以 对 精 馏 塔 设 备 的 故障进行分析与诊断。
的 密 度 分 布 ,籍 此 来“ 透 视 ”蒸 馏 塔 和 其 他 化工容器设备内的故障现象。
通常情况下,γ -射线扫描系统由以下 三部分组成:
(1)射 线 源 。γ -射 线 源 通 常 采 用 少 量 的 Csl37或Co60放射性元素密封于一个铅罐中 (铅 对 射 线 的 吸 收 能 力 极 强 ), 此 罐 开 有 一 准 直 的 小 孔,以 便 射 线 通 过 。
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层。一 般 而 言,对 于 单 溢 流 塔 板 进 行 单 程 扫 描,对于多溢流塔板进行多程所扫描,对于 填料塔一般至少需要进行2×2网格扫描。
表1 γ -射线对某分馏塔的扫描数据
(2)扫 描 谱 图 分 析 。 应用γ -射线扫描对设备进行一次扫描, 即可得到该设备的密度分布谱图。但如何通 过对谱图的分析确定设备的运行状况则是极 为关键的。对扫描谱图的分析,通常有喷射高 度比法和泡沫和喷溅上限法两种方法。 对 于 喷 射 高 度 比 法 来 说 ,峰 值 分 别 为 γ -射 线 通 过 塔 板 的 衰 减 情 况 ;虚 线 为 纯 气 相 线 ,即 射 线 通 过 塔 板 间 气 相 空 间 的 衰 减 情 况 。沿 峰 顶 分 别 做 峰 两 侧 的 切 线,两 条 切 线与纯气相线的交点间的距离可定义为喷 射 高 度 。喷 射 高 度 反 映 了 塔 板 上 的 液 体 的 喷 射 床 层 高 的 概 念 。经 验 表 明,若 两 块 板 的 喷 射 高 度 相 交,塔 板 发 生 严 重 雾 沫 夹 带 。当 R在 1.2左 右 时 ,塔 内 发 生 液 泛 。 对 于 泡 沫 和 喷 溅 上 限 法 来 说 ,如 果 假 设 塔 板 上 液 滴 与 气 体 上 升 速 度 相 同 ,则 根 据雾沫夹带上限,e=10%,那么此时的扫描 密 度 应 为0.1。而 实 际 的 液 滴 上 升 速 度 小 于 气 相 的 速 度 ,因 此 扫 描 密 度 小 于 0.1,但 是 , 并非所有的夹带液滴都能达到上层塔板, 从 这 个 意 义 上 讲 ,实 际 情 况 的 扫 描 密 度 应 在0.01~01之间。
塔设备的故障诊断问题进行探讨,通过实例说明了γ -射线扫描技术的有效性。
关键词: 化工机械 精馏塔设备 故障诊断技术 γ - 射线扫描技术
中 图 分 类 号 :F23
文 献 标 识 码 :A
文 章 编 号 :1674-098X(2010)09(a)-0053-01
1 引言 精馏过程作为上一个世纪化学加工工
γ -射线扫描技术的原理相当简单。一般 地 ,γ -射 线 透 过 介 质 的 衰 减 符 合 LamberBeer 定 律 , 其 透 射 强 度 与 介 质 的 厚 度 和 密 度 有 关 。-射 线 扫 描 技 术 实 质 上 就 是 借 助 于 射 线通过塔体以及塔内气液混合物吸收率的 差异和变化,经过技术处理,换算出沿塔高
2 γ - 射线扫描技术 γ -射 线 扫 描 技 术 作 为 一 种 工 业 设 备
“透视”技术,最早见于20世纪60年 代 末 期 。 杜 邦 公 司 首 先 开 发 了 这 项 技 术 ,并 对 重 水 精 馏 塔 的 操 作 进 行 了 检 测 。1983年 国 外 报 导 了 应 用 γ -射 线 透 射 技 术 诊 断 一 个 溶 剂 分 馏 塔 的 实 例 ,用 该 技 术 确 定 了 内 构 件 破 损 的 位 置 ,从 而 及 时 准 确 地 决 定 停 工 检 修 , 并 更 换 塔 损 坏 的 塔 内 件 ,取 得 了 20万 英 镑 的经济效益。
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科技创新导报 2010 NO.25
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精馏塔设备的故障诊断分析
闫凯 ( 青 海 省 盐 湖 集 团 化 工 公 司 青海盐湖 8 1 6 0 0 0 )
摘 要:化工生产装置往往由多种不同的单元过程设备构成,它们分别在生产工艺中起着不同的作用。本文利用-射线扫描技术对于精馏
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