汽轮机表冷器液位联锁停机故障分析

(一)基本情况

1.装置名称

某石化厂建设250万吨/年精对苯二甲酸(PTA)项目，2020年建成投产。项目采用英威达(INVISTA)专利的PTA生产技术，以对二甲苯(PX)为主要原料，经过PX氧化和产品精制，生产精对苯二甲酸。

2.工况介绍

表冷器的作用是在汽轮机通过抽气器形成高度真空的情况下，使蒸汽中所含的热量尽可能多地用来做功。介质为冷却水;真空度为-0.95bar;操作温度为45℃。蒸汽操作压力为3bar;操作液位为50%。

3.仪表情况

汽轮机表冷器液位计(E-141A)设计为3台双法兰差压液位计(LT-01426A/B/C)和1台带远传磁翻板液位计(LT-01401)。当表冷器液位高于80%液位时，第二台凝液泵自启动，凝液往外打;当表冷器液位高于90%液位时(三取二)，触发C-140汽轮机停机。汽轮机表冷器液位计由汽轮机厂家集成，整装自带，双法兰差压液位计选型为横河川仪生产的 EJA118E-JMSCJ-917DA-WA12C1SW00-AA23/NF2/G71。

(二)故障描述及处理过程

1.故障前工艺情况

2021年03月19日14时25分，表冷器停机前液位一直保持平稳，控制在50%液位左右(图1-35)。

2.故障描述及处理过程

2021年03月19日14时25分，LT-01426A液位计液位从50.4%瞬间上涨到83.8%，趋势如图1-36所示。

14时26分，LT-01426C液位计液位从50.6%瞬间上涨到75.3%;14时26分49秒，LT-01426B液位计液位从51.7%瞬间上涨到85.3%;14时26分49秒，LT-01401磁翻板液位计液位显示52.2%;14时26分49秒，LT-01426A/B/C液位计液位高于80%液位时，G-142第二台凝液泵自启动，凝液往外打:14时36分43秒，LT-01401磁翻板液位计液位下降到17.85%时，LT-01426A液位计液位上涨到90.2%，LT-01426B液位计液位上涨到96.8%，LT-01426C液位计液位上涨到84.2%，当E-141A汽轮机表冷器液位计有两个液位同时高于90%(三取二)时触发联镇停车。

3.影响范围

由于LT-01426A/B液位计液位突然上涨同时高于90%设定值，三取二触发联锁停车，确定仪表液位高造成停车后，现场确认及排查原因。此次停车造成A线生产线停机24h。

4.仪表及系统处理过程

LT-01401磁翻板液位计现场显示245mm(量程:1400mm)，对应液位17.5%，上下手阀关闭后排放液位显示0%,重新投用发现液位计液位上涨过程正常，浮子未出现卡涩现象。

现场检查LT-01426A/B/C差压液位计，显示屏显示液位在100%~105%之间，HART(通信手操器)确认参数正常，隔离上下手阀正负压膜片全部下线检查，确认膜片弹性正常;膜片未受损重新回装投用，液位显示在85%~95%之间，磁翻板液位计液位显示在45%左右，其下降或上涨时差压液位计无变化，重新下线差压液位计正负压膜片确认取压口畅通，标定零点量程迁移后重新投用，E-141A汽轮机表冷器液位计进液，观察到3台差压液位计变化缓慢，对比磁翻板液位计上涨趋势正常。

19时35分A套汽轮机破真空后，LT-01426A/B/C差压液位计液位瞬间下降到45%左右，与磁翻板液位计显示一致。通过对E-141A汽轮机表冷器液位计补液位测试常压工况下差压液位计与磁翻板液位计液位测量情况，结果发现磁翻板液位计液位上涨与差压液位计显示一致，反复进行补液位测试确认正常。

20时35分A套汽轮机抽真空，观察LT-01426A/B/C测量情况，压力在-0.814~0bar工况以上，差压液位计和磁翻板液位计液位保持一致，在50%左右;22时28分压力为-0.814bar时，3台差压液位计液位开始陆续出现偏差;24时20分压力在-0.86bar工况下，LT-01401磁翻板液位计液位显示47.7%，LT-01426A差压液位计液位显示59.7%，LT-01426B差压液位计液位显示44%，LT-01426C差压液位计液位显示55.3%;压力在-0.9bar工况以下，再查找原因。查找02时33分A套汽轮机破真空原因，03时47分开始抽真空，04时54分压力为-0.811bar时，LT-01426A差压液位计液位开始出现更大偏差，变送器输出显示持续上涨，05时29分压力为-0.94bar时，LT-01426A差压液位计液位上涨到106%。

05时30分从醋酸回收装置下线1台差压液位计(适用于负压工况条件下)替换LT-01426A，投用后显示液位与磁翻板液位计一致，示值正常。

07时12分LT-01426B/C再次出现虚假液位联锁停车。

07时15分从醋酸回收装置下线另外2台差压液位计替换LT-01426B/C，投用后显示正常。抽真空到-0.86bar后液位出现变化，如图1-37所示。

(三)故障原因分析

1.故障前仪表可靠性评价

差压液位计具有稳定性强、重量轻、测量范围宽、无活动部件等优点;同时，其对故障的判断直观，维修保养也十分简捷。但由于差压液位计需要进行长时间的测量工作，以及液体自身的特性，在与被测物体直接接触的同时可能导致误差和故障的产生。

2.失效分析

通过现场液位测试和对比试验，确认现场工况压力为-0.81bar时，3台双法兰差压液位计会出现失真。

(1)直接原因:汽轮机厂家集成整装自带的双法兰差压液位计不适应负压工况，是本次测量失效的直接原因。

(2)间接原因:一般情况下双法兰膜盒达到一定负压工况会出现弹性失效，汽轮机厂商未给出双法兰差压液位计具体的数据表，汽轮机厂商未将集成的不适用于负压工况条件的双法兰差压液位计选型返设计院核实确认，以及设计也未对双法兰差压液位计变送器的膜盒选型说明注意事项，是本次测量失效的间接原因。

(3)管理原因:企业采购人员和技术人员对双法兰差压液位计变送器的性能和使用工况不了解，对汽轮机厂商集成的变送器设计数据审图不细，汽轮机采购技术协议未明确具体工况，供应商也未核实现场实际使用工况，同时也未对企业说明产品的性能特点和负压下将会失效的性能，本次集成的横河川仪生产的EJA118E-JMSCJ-917DA-WA12C1SW00-AA23/ NF2/G71型仪表，为常规普通配置，不适合在高真空工况下使用，特别是填充硅油一项，致使双法兰差压液位计LT-01426A/B/C出现液位测量失效，导致高高联锁跳车事件发生。

(四)防范措施及建议

(1)差压液位计重新选型:全真空焊接加真空应用硅油选配，适合在真空工况下使用。

(2)差压液位计下法兰处需要增加操作平台，差压液位计变送器移至新增的操作平台上安装，确保变送器位于下法兰下方，这种安装方式可以使膜片受压时在真空和毛细管硅自重之间抵消一部分压力，确保膜片在真空环境中延长使用寿命。

(3)装置使用了两台相同的汽轮机组，轮流运行，投用两个月左右时间，相继出现这种情况，说明普通型双法兰差压液位计变送器用在高真空环境中，寿命会急剧缩短。以后在几组采购中，必须就机组集成仪表进行技术论证审核，对厂家提出明确要求，确保集成仪表的质量，并保证安装符合要求。

注：本文摘自仪表圈编辑的《仪表问答》，感谢仪表圈的团队！