石油化工企業(yè)水冷器泄漏在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

翟興來(lái)

(中國(guó)昆侖工程有限公司 遼陽(yáng)分公司，遼寧 遼陽(yáng) 111003)

石油化工企業(yè)中，循環(huán)水冷卻系統(tǒng)是保證煉化裝置正常生產(chǎn)必不可少的重要系統(tǒng)，水冷器是該系統(tǒng)中最主要的設(shè)備之一，對(duì)整個(gè)工藝生產(chǎn)過程起到十分重要的作用。水冷器泄漏是石油化工企業(yè)普遍存在的問題，也是長(zhǎng)期困擾企業(yè)的一大難題。由于水冷器管束的均勻腐蝕、點(diǎn)腐蝕、應(yīng)力腐蝕、微生物腐蝕導(dǎo)致介質(zhì)泄漏進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)，引起循環(huán)水質(zhì)惡化，促進(jìn)了微生物的生長(zhǎng)，又加劇了水冷器的腐蝕，最終導(dǎo)致更大面積的泄漏，直至循環(huán)水全面惡化。因此，水冷器泄漏與循環(huán)水惡化形成了惡性循環(huán)。循環(huán)水水質(zhì)惡化在腐蝕設(shè)備的同時(shí)，也影響水冷器的換熱效率，浪費(fèi)大量的水資源并污染環(huán)境，從而增加污水治理費(fèi)用。某大型石化企業(yè)為早期預(yù)警企業(yè)內(nèi)部水冷器泄漏，有效降低循環(huán)水污染所造成的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等各種損失，建立了水冷器泄漏在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

該監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)由設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)的在線泄漏監(jiān)測(cè)儀(水含油量監(jiān)測(cè)儀或氣體泄漏監(jiān)測(cè)儀)、設(shè)置在各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制室的數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)、設(shè)置在信息中心的泄漏監(jiān)測(cè)預(yù)警管理平臺(tái)構(gòu)成。在線泄漏監(jiān)測(cè)儀是該監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的核心，將檢測(cè)到的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)泄漏數(shù)據(jù)，采用RS-485通信方式上傳到泄漏監(jiān)測(cè)預(yù)警管理服務(wù)器中，并通過安裝在泄漏監(jiān)測(cè)管理服務(wù)器上的水冷器泄漏監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)展示與泄漏預(yù)警功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)專業(yè)管理。該監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 水冷器泄漏在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)總體架構(gòu)示意

2 在線泄漏監(jiān)測(cè)儀的原理及監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置

2.1 測(cè)量原理

1)檢測(cè)水中油量有紫外熒光監(jiān)測(cè)方法和近紅外散射監(jiān)測(cè)方法。紫外熒光監(jiān)測(cè)方法原理： 利用油類含有的芳香烴被紫外光激發(fā)，產(chǎn)生躍遷形成光電子，發(fā)出熒光，通過分析光電子發(fā)出的熒光進(jìn)而分析油類物質(zhì)含量。該監(jiān)測(cè)方法適用于各種水中芳香族類介質(zhì)的微量檢測(cè)，透光性好,雜質(zhì)干擾小的場(chǎng)合。近紅外散射監(jiān)測(cè)方法是基于比爾定律進(jìn)行監(jiān)測(cè)。兩種監(jiān)測(cè)方法的信號(hào)均通過RS-485通信的方式進(jìn)行傳輸。

2)氣體泄漏采用基于比爾定律的紅外光譜監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)信號(hào)通過RS-485通信的方式進(jìn)行傳輸。

2.2 水冷器泄漏在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置

該監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置原則分液體介質(zhì)和氣體介質(zhì)兩種情況。

1)介質(zhì)為液體的監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置原則如下：

a)設(shè)置在線泄漏監(jiān)測(cè)儀的具體部位應(yīng)具有可裝卸空間，安裝儀表管道上方具有大于1 m以上空間，而回繞儀表垂直面周圍應(yīng)有0.5 m以上空間，還應(yīng)考慮拆裝和維護(hù)、清洗操作。

b)儀表安裝部位應(yīng)便于日常巡查和現(xiàn)場(chǎng)裝拆。

c)開孔安裝在線泄漏監(jiān)測(cè)儀的具體位置應(yīng)不會(huì)造成循環(huán)水管道的次生危害。

d)在線泄漏監(jiān)測(cè)儀所在安裝位置1 m內(nèi)無(wú)長(zhǎng)期腐蝕性氣體或者液體外排，無(wú)高于100 ℃熱源，無(wú)強(qiáng)磁場(chǎng)。

2)介質(zhì)為氣體的監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置原則如下：

a)安裝該監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的具體部位應(yīng)具有可裝拆空間，留出的空間位置至少需要1.5 m×1.5 m×1.5 m，并考慮拆裝人員的作業(yè)位置。

b)儀表柜所在安裝位置2 m內(nèi)無(wú)長(zhǎng)期腐蝕性氣體或者液體外排，無(wú)高于150 ℃熱源，無(wú)強(qiáng)磁場(chǎng)。

c)儀表安裝部位應(yīng)便于日常巡查和現(xiàn)場(chǎng)裝拆。

d)儀表安裝的具體位置應(yīng)不會(huì)造成其他次生危害。

以某煉油廠為例，在線泄漏監(jiān)測(cè)儀具體監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置位置見表1所列。

表1 煉油廠在線泄漏監(jiān)測(cè)儀具體監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置位置

3 數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)

在線泄漏監(jiān)測(cè)儀將監(jiān)測(cè)到的泄漏量數(shù)據(jù)通過RS-485通信的方式傳至所在區(qū)域控制室新增數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)，并經(jīng)交換機(jī)通過企業(yè)辦公網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至信息中心泄漏監(jiān)測(cè)管理服務(wù)器中，最終通過該監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)展示與泄漏預(yù)警功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的監(jiān)視和管理。

4 泄漏監(jiān)測(cè)預(yù)警管理平臺(tái)

泄漏監(jiān)測(cè)預(yù)警管理平臺(tái)由泄漏監(jiān)測(cè)管理服務(wù)器及泄漏監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)軟件構(gòu)成。其中泄漏監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)軟件可實(shí)現(xiàn)煉化企業(yè)水冷器泄漏數(shù)據(jù)展示與泄漏智能預(yù)警等管理功能，并可通過4G短信通信模塊將預(yù)警信息發(fā)送給有關(guān)技術(shù)管理人員。該平臺(tái)主要由在線監(jiān)測(cè)部位管理、監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示、在線泄漏預(yù)警分析、在線泄漏聲光報(bào)警及泄漏預(yù)警短信推送等功能模塊組成。

4.1 在線監(jiān)測(cè)部位管理

該功能模塊管理內(nèi)容包括： 在線泄漏監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置(功能位置)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)管道的工作溫度、工作壓力、公稱直徑與壁厚、材質(zhì)等參數(shù)，在線泄漏監(jiān)測(cè)儀的技術(shù)參數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)安裝照片等。在線泄漏監(jiān)測(cè)部位管理界面如圖2所示。

圖2 在線泄漏監(jiān)測(cè)部位管理界面示意

4.2 監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示

該功能模塊為在線泄漏監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示模塊，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)曲線直觀地展示上水含油量、回水含油量、泄漏氣體濃度等數(shù)據(jù)，反映當(dāng)前水冷器或水冷器組上水、回水中總油量和泄漏氣體濃度情況，并通過差值法計(jì)算當(dāng)前監(jiān)測(cè)水冷器或水冷器組的回水漏油量，以此來(lái)監(jiān)測(cè)分析該監(jiān)測(cè)部位所反映裝置水冷器的泄漏情況。

4.3 在線泄漏預(yù)警分析

該功能模塊具有在線泄漏預(yù)警分析功能，包括報(bào)警閾值設(shè)定、泄漏判定和報(bào)警等功能。該監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)根據(jù)泄漏預(yù)警基本策略計(jì)算出在線泄漏監(jiān)測(cè)點(diǎn)的泄漏油含量，可通過設(shè)置該監(jiān)測(cè)點(diǎn)泄漏預(yù)警閾值進(jìn)行預(yù)警，并根據(jù)該泄漏監(jiān)測(cè)點(diǎn)所管轄的水冷器情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)泄漏水冷器定位分析。如果在線泄漏監(jiān)測(cè)儀安裝在某一水冷器的回水管上，則系統(tǒng)可精確定位到泄漏的水冷器。

4.4 泄漏預(yù)警短信推送

為將系統(tǒng)泄漏預(yù)警信息及時(shí)通知有關(guān)管理人員，該監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)包含泄漏預(yù)警短信推送管理模塊，一旦在線泄漏監(jiān)測(cè)點(diǎn)的泄漏油含量超過預(yù)警閾值，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)通過短信推送模塊將預(yù)警信息發(fā)到有關(guān)管理人員的手機(jī)上。

4.5 在線泄漏聲光報(bào)警模塊

該聲光報(bào)警模塊能以聲光信號(hào)將在線泄漏預(yù)警信息通知給用戶。安裝有該聲光報(bào)警模塊的客戶端計(jì)算機(jī)，一旦某一在線泄漏監(jiān)測(cè)點(diǎn)的泄漏油含量超過預(yù)警閾值，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警通知用戶，直至用戶解除報(bào)警。

5 結(jié)束語(yǔ)

水冷器泄漏在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的建立，可為該企業(yè)提供實(shí)時(shí)的水冷器泄漏數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)管理和決策分析，從而提高水冷器泄漏監(jiān)測(cè)效率，縮短泄漏排查時(shí)間，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，節(jié)約大量水資源，保護(hù)該企業(yè)周圍環(huán)境，并降低生產(chǎn)和管理成本。因此，該監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)在該企業(yè)得到了成功的應(yīng)用，對(duì)其他石油化工企業(yè)水冷器泄漏的在線監(jiān)測(cè)具有一定的借鑒意義。