裝車鶴管高液位報警器故障分析與對策

      裝車鶴管高液位報警器故障分析與對策，高液位控制系統(tǒng)是輕油裝車鶴管的配套設施，作為防溢流設備的高液位報警器在成品油裝車安全生產中發(fā)揮著重大作用。受工作環(huán)境的影響，現(xiàn)用高液位報警器在使用過程中故障率高、使用壽命短，給輕質油槽車裝車安全帶來很大危害，增加了運行成本。分析了高液位報警器產生故障的原因，提出了改進措施，對高液位報警器探頭在使用過程中穩(wěn)定性差、光纖易損壞、不耐腐蝕以及抗擠壓性能差等問題，有針對性地提出了相關設計改進建議。
      公司現(xiàn)有輕油裝車鶴管152臺，分布在臺一至臺五。分別承擔著石腦油、汽油、航煤、柴油、三苯等鐵路槽車的充裝任務。高液位報警器是裝車鶴管的配套設施，每一臺裝車鶴管安裝一套高液位報警器。作為防溢流設備，高液位報警器在裝油安全生產中發(fā)揮著重大作用。但現(xiàn)用高液位報警器使用環(huán)境差，探頭部位經常受油品侵蝕、擠壓和彎曲，在實際應用中暴露出很多問題，故障率高，使用壽命短。高液位控制系統(tǒng)的故障，使生產操作很被動，造成錯開槽車口人工看車，一方面揮發(fā)的油氣污染環(huán)境和危害作業(yè)人員的健康，形成火災爆炸危害；另一方面裝油控制缺少防溢流設施，給裝油生產安全帶來很大危害。
      經過前期大量調研工作發(fā)現(xiàn)對石化行業(yè)輕質油槽車裝油高液位控制目前還沒有找到一種可靠的輕油槽車高液位控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)使用的高液位開關的檢測部分一般為干簧管式、電容式或阻容式，探頭部分都有電流信號，雖加裝了安全柵，但沒有解決在探頭損壞的情況下，探頭帶電的問題。由于控制系統(tǒng)探頭伸入到槽車內部，探頭帶電就有可能產生電氣火花，點燃槽車內油氣，引起火災爆炸。目前運用的光纖式液面檢測裝置在探頭部分采用光信號檢測液面高度，可以做到現(xiàn)場無電檢測，符合防燃、防爆要求，但光纖不耐腐蝕，并且可維修性差。因此，分析當前高液位報警器故障原因，有針對性的采取改進措施，成為輕質油槽車裝油安全環(huán)保管理的重要課題。
1裝車鶴管高液位報警器的控制原理
      光纖液位報警器是利用光的折射和反射原理實現(xiàn)液位定點檢測，其主要結構由光纖探頭、機械密封層、光電轉換器和防爆接線盒等組成。整體結構具有體積小、重量輕、使用性能好等特點，是一種集光、機、電于一體的設備。
      光纖探頭采用顯微加工技術將光纖加工成一種特殊形狀，利用空氣和被測介質的不同折射率，達到準確檢測液位的目的。當光從高折射率物質進入低折射率物質時，會出現(xiàn)全反射現(xiàn)象。當系統(tǒng)有光時輸出開路(閉路)信號，當回光低于設定值時輸出閉路(或開路)信號，此無源開關信號傳給上級控制系統(tǒng)進行自動控制管理。
圖1裝車鶴管高液位報警器控制原理
      液面信號器內的發(fā)光二極管給出光信號經光纖進入探頭。槽車內的介質液面上升到一定液位時探險頭內的浮球擋住光信號使得光敏二極管接收不到光信號。處理器內的繼電器閉合，給控制系統(tǒng)一個報警信號產生高報動作，從而關閥，結束裝車。
      當槽車內的介質液面在正常液位時，探頭內的浮球不浮起，擋不住光信號，使得光敏二極管能夠接收到正常信號，處理器內的繼電器斷開，不產生報警信號。裝車鶴管處于正常裝車狀態(tài)。高液位報警器結構如圖2所示：
2裝車鶴管高液位報警器故障統(tǒng)計及現(xiàn)象
表12014年臺一、臺二、臺三故障率統(tǒng)計
臺位 鶴位數 故障次數 更換率，%
臺一(三苯) 14 8 57.14
臺二、臺三 70 14 20.00
      從統(tǒng)計情況可以看出：臺一三苯鶴位是高報故障高發(fā)區(qū)，故障率達50%以上。臺二、臺三鶴位故障率為20%。
對2014年高液位報警器維修臺賬進行分析，經常出現(xiàn)以下現(xiàn)象：
      1)無高報信號。即在高液位檢測時，無高報信號，不自動關閥。當高報出現(xiàn)故障時，高液位報警器不動作，導致槽車液位過高或造成冒車事故。
      2)誤高報或高報不復位。誤高報，即在裝車過程中，不該發(fā)出高報信號時發(fā)出高報信號，提前結束裝車作業(yè)。高報不復位，即在一次高報信號發(fā)出結束裝車后，小裝車鶴管始終處于高報狀態(tài)，無法再次打開裝油閥，進行下一次裝車作業(yè)。正常情況下，裝車過程中在槽車未裝或未裝滿時誤高報后，臺位或中控室操作人員將該鶴位復位重新錄入后可以直接開閥繼續(xù)裝車，不影響該鶴位成品油的正常充裝。但現(xiàn)在的高報狀況為，只要出現(xiàn)一次高報后，不論是臺位人員還是中控室人員均不能將其復位，該高報故障鶴位的閥不能正常開啟，終導致此車不裝或裝半車下次再補裝，為不影響油品出廠，崗位職工只能通過手動開閥裝車。
3裝車鶴管高報故障分析
      1)臺一三苯高報故障率高的主要原因：
      a.冬季氣溫低，苯的凝點為5℃,為確保苯裝車出廠加設蒸汽伴熱，但蒸汽溫度高造成高液位報警器性能降低，壽命減少。
      b.高報探頭抗腐蝕性差，特別是在苯及石腦油具有腐蝕性的介質中使用時，損壞高報探頭。
      2)無高報信號原因：
      a.裝車鶴管高報探頭抗擠壓和沖擊性差，在裝車時，由于裝車氣動閥開啟時有振動，造成接口松動后，光信號中斷減弱。
      b.油氣腐蝕光纖，使光纖發(fā)龜裂，光纖信號無法傳輸，形成光路中斷，造成高液位報警信號失靈。
      c.裝車鶴管報警器探頭內的大浮球、小浮球上的磁性鋼片脫落或大浮球卡住不能浮起，無法擋住光信號。
      3)誤高報或高報不復位的原因：
      a.在下小裝車鶴管過程振動或碰撞高液位報警探頭，導致一次高液位報警動作。
      b.密封室密封不嚴，裝油過程中產生的油氣，進入密封室，造成光信號減弱，光敏三極管檢測不到光信號，造成提前高液位報警。
      c.上次高報后，小浮球卡在擋住光纖信號的位置或者大浮球沒有回落造成小浮球處在相同位置。
      d.光纖斷裂引起光信號無法傳送。
4裝車鶴管高報故障改進措施
      1)在操作時應嚴格按規(guī)程操作，先下小裝車鶴管，再給信號，升降小裝車鶴管時不能碰撞高報。
      2)改進臺二、臺三裝車鶴管密封蓋高報穿孔，避免裝車鶴管維修時高報光纖從保護套管來回抽離，損壞光纖。
      3)采用國內外先進的技術，將三苯高報探頭光纖進行全面隔離處理，在光纖液位探頭表面涂上一層納米涂層，當進行液位檢測時，光纖液位探頭并未直接與液體接觸，而是由納米涂層直接與液體接觸，進行信號傳輸，使高液位報警器具有很強的耐腐蝕性和耐蒸汽性。
      4)浮子卡阻是高報探頭的一大缺陷，制約了探頭的穩(wěn)定性。目前，國內先進的技術是采用全反射原理，將光纖液位探頭做成三棱鏡形式，可以完全杜絕因浮子卡阻造成高液位報警器工作不穩(wěn)定的現(xiàn)象。
      5)裝車鶴管安裝時，光纖液位探頭用保護管進行保護，防止光纖液位探頭在操作時受到擠壓和沖擊。
      通過裝車過程中裝車鶴管高液位報警器準確捕捉高液位信號，并達到無條件關閥，消除高液位報警器故障導致的超欠裝車，避免裝車事故發(fā)生，提高空車利用率、裝車達標率。
解決高報探頭穩(wěn)定性差、光纖易損壞、不耐腐蝕以及抗擠壓等問題，確保高報正常投用，提高高報的使用壽命和穩(wěn)定性，提高經濟效益，實現(xiàn)綠色環(huán)保安全裝車。高液位報警器主要有三大部分，光纖、光電轉換器、高液位探頭，其中昂貴的部分是光纖，其次為光電轉換器，所以對高液位探頭進行改造，避免因高液位報警器故障購買整臺高液位報警器進行更換的結果。一套高液位報警器價值按7000元計算，全年因高液位報警器故障需更換的約30套，維護費用約21萬元，節(jié)約了設備維修的材料成本。
      裝車鶴管高液位報警器故障率的降低，有效避免了生產操作被動，減少因高液位報警器故障崗位人員須錯開槽車口人工看車，避免揮發(fā)的油氣污染環(huán)境和危害作業(yè)人員的健康，形成火災爆炸危害，降低崗位人員勞動作業(yè)強度。