防凍堵智能報警液位計在加熱爐上的應用

趙新宇

摘要：防凍堵智能報警液位計在水套式加熱爐上的應用，有效防止事故的發生，提高加熱爐運行效率，降低設備的維護費用，減少員工的勞動強度。

一、引言

水套式加熱爐是油田專用的加熱設備，現各采油站使用的加熱爐主要是完成原油加熱、循環、摻水加熱、站內采暖等工作。

加熱爐重要的“三大”附件之一液位計，是反應爐體內加熱介質的使用情況，現有液位計是多采用的“玻璃管液位計”來顯示加熱爐殼體內液位高低，冬季生產運行時，由于該液位計受外部低溫的影響，極容易造成玻璃管凍堵、損壞、炸裂等現象，使用這種的液位計運行時不能觀察的加熱爐殼體內液位的真實情況，其設計不合理，存在安全隱患，如果發現不及時容易造成設備事故的發生。

采油廠各采油站目前所使用的水套加熱爐，對爐體內液位控制及顯示方法有兩種，一是使用可視“玻璃管”液位計，依靠人工巡檢來確定加熱爐爐體內加熱介質缺失情況，完成補水，普通“玻璃管”液位計在冬季低溫情況下有可能被凍壞，起不到液位警示作用而產生安全隱患。二是使用磁翻板液位儀，雖然可以解決冬季防凍問題，但經常出現磁翻板遇卡，磁性消退等現象，也不能及時準確顯示監控液位，造成危險。

二、需求分析

三、方案設計

1、液位控制系統方案

在液位計內部上下限位置安裝兩個磁性浮球及磁簧開關，浮球隨著容器內液面的升降而升降，即可觸發磁簧開關動作，液位觸點信號為輸出源，接入控制箱，實現聲光報警或遠程液位控制。

浮球連續式液位計是利用浮球內磁鐵隨液位的變化來改變本體桿內的電阻與磁簧開關所組成的分壓電路，從而轉換成分壓信號，此分壓信號可經過液位計變成4～20mA等標準電子信號，以檢測液位。磁簧開關的間隙愈小，精度越高。此液位計還可配合其他二次儀表作遠距離指示，是一種原理簡單，可靠性極佳的液位顯示裝置。

2、玻璃管保溫材方案

設計在玻璃管背面安裝電加熱棒，鑲嵌在玻璃管外側，并用保溫材料填充，外層有不銹鋼罩套作為保護，達到防溫度損失等功效，在護罩底部安裝控液閥，感應傳感器等附件，達到降低熱損失等。

優點：

①結構簡單，可以使用成品件。

②成本費用低。

③占用空間小，熱效益高。

3、控液閥方案

加熱爐主要“三大附件”之一液位情況，依靠液位計來監測，是反應加熱爐熱效益及各項運行指標的重要的參數。控液閥是防凍堵智能型報警液位計的一個部件，它是關系到在加熱爐丟失加熱介質的情況下，能否及時切斷加熱介質的流失。

控液閥的原理是當液體在管道里流動時，只能沿著一個方向流動，不允許反向倒流，當給控液閥指令時，會立即關閉，也就是類似單向閥，阻止反向流通的作用。

4、PLC系統制作方案

PLC可編程邏輯控制器是控制系統的核心部分，是一種采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。

我們在液位計上、下流管線上安裝溫度傳感器，及時反映液位計的溫度。冬季生產，可以動態調整加熱棒及管線電熱帶的各項溫度，確保液位計不凍堵，發生安全事故。在配電箱內安裝了數據解碼器，負責讀取和錄入工作，并有兩套回路執行，各項數據的采集、執行。

5、報警系統制作方案

報警系統是液位計的重點部分，它是匯集各項數據的采集、分析，傳達準確的指令，主線一：負責各部位的溫度數據分析、下達指令。主線二：負責及時準確的報警工作。采用同時通過聲、光報警，及時提醒操作員工。主線三：及時顯示各部位的溫度值，液位計液位的缺失情況，發出相應的預警。

四、實施效果

研制防凍堵智能液位計達到的預期目標效果

①玻璃管外設不銹鋼防護罩，防止意外發生;

②測量范圍大，數據清晰，直觀可視;

③帶有上、下限水位聲光報警功能;

④具有防凍功能，可滿足室外寒冷環境下的規模使用;

⑤上、下端口安裝通液閥，極端情況下自動啟閉;

⑥PLC集成控制，可實現遠程數據傳輸、采集和跟蹤;

⑦易于安裝、維修方便。

1、年度經濟效益分析：

截止11月作業區現場已更換完成10臺，現場實施效果較好，長期創效約12萬元，預算節省加熱爐后期維護維護費用18萬元，應用新型產品，提高生產時率，創效4.09萬元，累計創效12.09萬元，達到了活動目標的要求。

經濟效益

實施前的單臺年度維護費用：4套（玻璃管）*760元/套=3040元

實施后一費用（產品可以安全運行10年）：1套（智能裝置）*6700元/套=6700元

實施前10年度維護費用：（500臺次）=500套*760元=380000元

一次性投入費用：（50臺次）=50套*6700元=335000元

年度對比：380000-335000=45000元

應用新型產品，提高生產時率，挽回產量損失

實施前單臺次更換玻璃管約3小時，單臺次井平均產量4噸/天，全年平均更換3次，即4/24*3*3=1.5噸，作業區更換100井次，既100*1.5=150噸。

技術創新成果凈現值=（1-30%）×分成系數×∑{〔年新增原油產量×（單位原油價格-單位生產成本）-稅金及附加〕=（1- 0.3）×1×150×（750-360）×（1+10%）=40900元。

累計創效為：45000+40900=85900元。

2、社會效益分析

1）杜絕設備事故隱患的發生，提高加熱爐運行效率，減少了工人的勞動強度。

2）應用新型防凍堵智能型報警液位計技術，降低了設備的維護費用，提高了安全系數。

（作者單位：遼河油田曙光采油廠）