高壓聚乙烯裝置加工和儲(chǔ)存的主要介質(zhì)為乙烯、醋酸乙烯及過氧化物等易燃易爆物質(zhì)。乙烯在一定的壓力下進(jìn)入裝置，經(jīng)過一次/增壓壓縮機(jī)壓縮到25～31MPa，與高壓回路的高壓循環(huán)氣一起進(jìn)入二次機(jī)，二次機(jī)將乙烯升壓至反應(yīng)壓力，然后送入反應(yīng)器進(jìn)行聚合反應(yīng)。工藝過程操作壓力最高達(dá)到310MPa，反應(yīng)溫度最高達(dá)到320℃，聚合反應(yīng)非常劇烈，如果操作不當(dāng)極易產(chǎn)生乙烯分解爆炸，因此對(duì)儀表控制系統(tǒng)和關(guān)鍵的現(xiàn)場(chǎng)儀表要求有非常高的可靠性且響應(yīng)速度應(yīng)極快。為保證高壓熱電偶測(cè)量信號(hào)的快速可靠性，高壓聚乙烯裝置高壓管線測(cè)溫均采用專用的高壓惰性熱電偶，根據(jù)高壓熱電偶的應(yīng)用位置不同，其壓力等級(jí)分為PN50MPa、PN160MPa、PN360MPa，高壓熱電偶與透鏡墊的密封采用金屬線密封，響應(yīng)時(shí)間為t-50＜0．6s、t-90＜1．8s。

 

           全裝置共有144支高壓熱電偶，其中有103支作為EP1和EP2的輸入觸發(fā)信號(hào)，作用極其重要，為保證信號(hào)的快速、可靠傳送，采用快速溫度變送器把熱偶信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)4～20mA信號(hào)，再送入DCS/SIS系統(tǒng)。快速溫度變送器響應(yīng)時(shí)間要求為t-50≤30ms。

 

           筆者參加了神華新疆煤制烯烴項(xiàng)目高壓聚乙烯裝置高壓熱電偶和快速溫度變送器的儀表選型、詳細(xì)設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)施工、裝置開車及運(yùn)行維護(hù)等有關(guān)工作，并對(duì)高壓聚乙烯裝置開車和運(yùn)行階段遇到的高壓熱電偶常見問題進(jìn)行了深入分析和妥善處理。

 

1高壓熱電偶的技術(shù)要求

1．1選型要求

           全裝置高壓熱電偶共有144支，其中PLT4935型號(hào)(L1=135mm，L=338mm)50支，PLT4926型號(hào)(L1=156mm，L=358mm)94支，全部采用NiCr-Ni(TypeK)雙支熱電偶，外徑為9mm，設(shè)計(jì)壓力360MPa，測(cè)量范圍0～400℃，響應(yīng)時(shí)間t-50＜0．6s、t-90＜1．8s。因中間接線箱需要放置在現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)小且易于操作維護(hù)的位置，為了保證延長(zhǎng)電纜能夠順利連接至接線箱，本裝置要求所有高壓熱電偶的延長(zhǎng)電纜由廠家推薦的10m改為15m。高壓熱電偶如圖1所示。

1．2安裝要求

           高壓熱電偶與透鏡墊之間采用螺紋連接，密封形式為錐形金屬線密封。因設(shè)計(jì)壓力高達(dá)360MPa，對(duì)高壓熱電偶的安裝要求也非常苛刻，根據(jù)專利商的要求和設(shè)備廠家提供的操作手冊(cè)要求，在本裝置的安裝方式按以下步驟進(jìn)行:

 

           a．先確認(rèn)所有部件無損壞且密封面完好;

           b．將鎖緊螺母擰到熱電偶的反向螺絲上;

           c．將壓緊螺絲擰7圈到熱電偶的反向螺紋上;

           d．將壓緊螺絲帶著熱電偶擰到透鏡墊的正向螺紋上并擰緊;

           e．用350N·m專用扭矩扳手將壓緊螺絲擰緊，這時(shí)螺紋的末端剛好與透鏡墊螺紋孔上沿平齊，在用扭矩扳手?jǐn)Q緊的時(shí)候一定要保持熱電偶不轉(zhuǎn)動(dòng)，否則將損壞密封面;

 

           f．?dāng)Q緊鎖緊螺母;

           g．將擋套和鎖緊板安裝固定在壓緊螺絲上，避免振動(dòng)引起螺絲松動(dòng);

           h．最后再進(jìn)行接線連接。高壓熱電偶安裝情形如圖2所示。

2快速溫度變送器的技術(shù)要求

2．1選型要求

           本裝置快速溫度變送器采用的是MTP-300i型變送器，將熱電偶信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)4～20mA信號(hào)(信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)間t-50≤30ms)，再送入DCS/SIS系統(tǒng)。MTP-300i型快速溫度變送器在本裝置采用兩進(jìn)一出接線方式，如果兩個(gè)輸入測(cè)量回路之間的偏差超過0．4mA，快速溫度變送器將在1．5s后輸出信號(hào)關(guān)閉，再持續(xù)0．4s輸出一個(gè)內(nèi)部故障;如果回路中有外部故障(例如熱電偶線路斷線)也將在0．4s后輸出故障信號(hào)，這時(shí)快速溫度變送器的輸出電流小于3．6mA。如果快速溫度

變送器的輸出電流不大于3．6mA或者大于22mA將超出信號(hào)輸出范圍，即輸出一個(gè)壞值。在實(shí)際應(yīng)用中，很多高壓熱電偶多次出現(xiàn)了雙支測(cè)量回路之間的偏差超過0．4mA的現(xiàn)象，導(dǎo)致快速溫度變送器輸出壞值，從而觸發(fā)EP1和EP2聯(lián)鎖，EP1、EP2觸發(fā)后，裝置全線停車，系統(tǒng)內(nèi)物料緊急放大氣，導(dǎo)致裝置無法正常運(yùn)行。針對(duì)這一現(xiàn)象，重新與專利商討論對(duì)接，在征得專利商同意的情況下，改變了原有的接線方式，將雙支高壓熱電偶的其中一支接線至快速溫度變送器，在快速溫度變送器輸入側(cè)將兩個(gè)通道用補(bǔ)償導(dǎo)線跨接，高壓熱電偶的另外一支作為備用，這樣便解決了這一問題。

 

2．2安裝要求

           快速溫度變送器MTP-300i為導(dǎo)軌式溫度變送器，即可以安裝在現(xiàn)場(chǎng)，也可以安裝在機(jī)柜室的機(jī)柜內(nèi)。由于裝置現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)計(jì)極端溫度為－39．2～40℃，且考慮到現(xiàn)場(chǎng)雨淋、暴曬及振動(dòng)等情況，最終將溫度變送器集成安裝在機(jī)柜室的機(jī)柜內(nèi)，從現(xiàn)場(chǎng)接線箱至機(jī)柜溫度變送器采用補(bǔ)償導(dǎo)線連接。MTP-300i體積較小，加之采用導(dǎo)軌式安裝，在機(jī)柜內(nèi)并不難集成，但布線時(shí)一定要將高壓熱電偶雙支的備用支敷設(shè)到相應(yīng)的溫度變送器旁邊，這樣當(dāng)更換備用支時(shí)不但不容易出錯(cuò)也可以提高工作效率。

 

3回路校驗(yàn)

           高壓熱電偶回路校驗(yàn)可分為兩部分，一是高壓熱電偶設(shè)備完好性校驗(yàn)，二是快速變送器回路校驗(yàn)。高壓熱電偶設(shè)備校驗(yàn)采用加熱爐在0～400℃量程范圍加熱，專利商要求精度為±0．2%，因此誤差不能超過±0．8℃，與標(biāo)準(zhǔn)表相對(duì)比，不符合精度的熱電偶進(jìn)行標(biāo)記淘汰，雙支都符合精度要求的熱電偶才允許拿到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。快速溫度變送器的回路校驗(yàn)要在現(xiàn)場(chǎng)接線箱端子進(jìn)行，這樣可以將補(bǔ)償電纜所產(chǎn)生的誤差通過調(diào)整快速溫度變送器的零點(diǎn)和量程旋鈕來消除，否則，就算高壓熱電偶本身合格，快速溫度變送器也符合精度要求，但整個(gè)回路不一定符合精度要求。正確的檢驗(yàn)方法應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)接線箱端子用信號(hào)發(fā)生器給快速溫度變送器發(fā)信號(hào)，在DCS/SIS操作站上看溫度變化，誤差不在±0．8℃范圍內(nèi)的，需要在快速溫度變送器上調(diào)整零點(diǎn)和量程旋鈕，調(diào)整至誤差范圍內(nèi)，對(duì)于無法調(diào)整到誤差范圍內(nèi)的快速溫度變送器，需要更換新的快速溫度變送器重新進(jìn)行校驗(yàn)(圖 3)。

4 常見故障分析與處理

           經(jīng)過高壓聚乙烯裝置的開工運(yùn)行，在本裝置高壓熱電偶回路主要出現(xiàn)了以下問題:

           a． 在裝置運(yùn)行期間，熱電偶溫度在 DCS 上突然顯示壞值。原因很可能是熱電偶本身故障或者線路斷路造成的，使快速溫度變送器輸出電流不大于 3． 6mA 或者大于 22mA，導(dǎo)致快速溫度變送器輸出壞值。這時(shí)，應(yīng)盡快將高壓熱電偶雙支的備用支更換上，否則，如果再出現(xiàn)一個(gè)溫度壞值，將觸發(fā) SP-3A 程序，SP-3A 程序觸發(fā)后，系統(tǒng)物料部分向火炬排放，反應(yīng)器降壓至 200MPa，停止引發(fā)劑注入，造成裝置停車。如果雙支都已損壞，工藝又不具備更換條件，應(yīng)將該溫度點(diǎn)進(jìn)行旁路，防止產(chǎn)生高報(bào)誤報(bào)觸發(fā) EP1 聯(lián)鎖。

 

           b． 在裝置運(yùn)行期間，熱電偶溫度比正常溫度偏低。原因可能是補(bǔ)償導(dǎo)線產(chǎn)生了誤差，或者是介質(zhì)的超高壓沖擊力使熱電偶本身出現(xiàn)問題。這時(shí)，應(yīng)首先考慮更換雙支的備用支，不要盲目調(diào)整快速溫度變送器的零點(diǎn)和量程旋鈕，因?yàn)榭焖贉囟茸兯推骰芈沸ｒ?yàn)好后基本不會(huì)出現(xiàn)問題，出現(xiàn)零點(diǎn)或量程漂移的概率很小，在本裝置出現(xiàn)的問題基本都是現(xiàn)場(chǎng)高壓熱電偶本身故障所導(dǎo)致。

 

           c． 在裝置運(yùn)行期間，突然出現(xiàn)某個(gè)熱電偶測(cè)點(diǎn)溫度滿量程，超過高報(bào)聯(lián)鎖點(diǎn) 275℃，這將直接觸發(fā) EP1 聯(lián)鎖，導(dǎo)致停車。在快速溫度變送器設(shè)計(jì)選型時(shí)，要求當(dāng)熱電偶斷線時(shí)，快速溫度變送器輸出壞值，當(dāng)有兩個(gè)壞值同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，觸發(fā) SP-3A程序。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，出現(xiàn)熱電偶測(cè)點(diǎn)溫度滿量程的原因是在 快速溫度變送器插針端子上沒有采用逐一接線方式操作，而是將插針端子從快速溫度變送器上拔下，接好線后直接插到快速溫度變送器上，在插入的瞬間回路產(chǎn)生大電壓，從而導(dǎo)致快速溫度變送器輸出 20mA，出現(xiàn)熱電偶測(cè)點(diǎn)溫度滿量程現(xiàn)象。因此，在裝置運(yùn)行期間，快速溫度變送器側(cè)接線時(shí)，一定不要將插針端子拔下，而應(yīng)采用逐一接線方式操作。

 

5 結(jié)束語(yǔ)

           高壓聚乙烯裝置所有高壓管道的溫度測(cè)量都采用的是筆者所述高壓熱電偶測(cè)溫方式，如果安裝時(shí)出現(xiàn)一點(diǎn)疏忽將導(dǎo)致介質(zhì)外漏，在 310MPa壓力下外漏是極為危險(xiǎn)的，如果高壓熱電偶的回路測(cè)量不能滿足控制要求，將導(dǎo)致裝置無法開車，因此高壓熱電偶的溫度測(cè)量是高壓聚乙烯裝置最重要的部分之一，希望上述的技術(shù)要求和經(jīng)驗(yàn)介紹能對(duì)同行或同類裝置的應(yīng)用有所借鑒。