一、保温目的

仪表及管线保温的目的,在于保证仪表及检测、调节系统的正常工作,减少测量附加误差。通过保温应该满足:

●  检测对象的介质不应该产生冻结、冷凝、结晶。析出等现象。

● 仪表应该处于技术条件所允许的工作温度范围之内。

● 仪表管线内介质的温度应该保持在20~80度之间;保温箱内的温度应该保持在15到20度之间。

二、 保温对象

● 压力变送器、温度变送器、差压变送器等安装在保温箱内的变送器。

● 外浮筒式、外浮球式液面变送器或其它形式的露天安装的液面变送单元。

● 压力、差压、流量等仪表检测管线。

● 蒸汽流量测量中,一次取压元件至变送单元之间的仪表管线。

● 长度大于1m的就地检测压力仪表的引压管线。

三、保温材料

  ● 仪表管线的保温采用管道保温中最常用的绑扎法保温结构,分为保温层及保护层两部分。

  ● 保温层常用的材料有:水泥珍珠岩管壳、超细玻璃棉管壳、石棉带、超细玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料。

  ● 保护层常用的材料有:玻璃布平纹带、沥青玛碲脂、沥青油毡纸、镀锌铁皮、调合漆。

四、 保温检查

检查仪表保温伴热,是仪表工日常维护工作的内容之一,它关系到节约能源, 防止仪表冻坏,保证仪表测量系统正常运行,是仪表维护不可忽视的一项工作。

这项工作的地区性、季节性比较强。冬天,仪表工巡回检查应观察仪表保温状况, 检查安装在工艺设备与管线上的仪表,如椭圆齿轮流量计、电磁流量计、旋涡流量 计(涡街流量计)、涡轮流量计、质量流量计、法兰式差压变送器、浮筒液位计和 调节阀阀等保温状况,观察保温材料有否脱落,有否被雨水打湿造成保温材料不起作用。个别仪表需要保温伴热时,要检查伴热情况,发现问题及时处理。 

还要检查差压变送器和压力变送器导压管线保温情况,检查保温箱保温情况。差压变送器和压力变送器导压管内物料由于处在静止状态,有时除保温以外尚需伴热,伴热有电伴热和蒸汽伴热。对于电伴热应检查电源电压、空开状态,保证正常运行。蒸汽伴热是化工企业最常见的伴热形式。对于蒸汽伴热,由于冬天气温变化很大,温差可达 20℃左右,仪表工应根据气温变化调节伴热蒸汽流量。蒸汽流量大小可通过观察伴热蒸汽管疏水器排汽状况决定,疏水器连续排汽说明蒸汽流量过大,很长时间不排汽说明蒸汽流量太小。

蒸汽流量调节裕度是很大的,因为蒸汽伴热是为了保证导压管内物料不冻。要注意的是伴热蒸汽量不是愈大愈好,有些仪表工为了省事,加大伴热蒸汽量,天气暖和了也不关小蒸汽流量,这样一是造成不必要的能源浪费,增加消耗,有时反而造成测量故障。因为化工物料冰点和沸点各不相同,对于沸点比较低的物料保温伴热过高,会出现汽化现象,导压管内出现汽液两相,引起输出振荡,所以根据冬天天气变化及时调整伴热蒸汽量是十分必要的。

那么寒冬季节化企如何保证仪表测量的准确性,从而防范安全事故发生?普遍认为,防冻保温需从设计源头把关、全方位预防、落实预防措施三方面加以防范。 

  第一关:保温设计

 石油化工仪表无论是电伴热还是蒸汽伴热,一定都要做好保温工作,如果保温做的不好,那么伴热就起不了作用,冬季就很容易被冻坏。有的企业在试车阶段经常遇到加了伴热仍然有仪表被冻的现象,原因之一就是没有做好保温工作。而为了解决此问题,只能将伴热保温重新进行整改。比如,将所有蒸汽伴热或电伴热缠绕后加一层保温棉保护好,在仪表箱内部也垫铺一层保温棉进行保温;对处在高空或者风口上的仪表及导压管多加几层保温棉进行保温。但实际上,这些补救措施都不是解决问题的根本方法。

专家认为,从设计流程出发来解决此类问题才是根本。在工艺管道和仪表的设计阶段,业主和设计单位都要充分考虑防冻和环境低温条件,从源头避免此类问题的发生。

某用户表示用蒸汽伴热,建立蒸汽伴热网,每一个表、每一个阀都要单独伴热,决不能串联伴热,否则热量不够将导致表被冻。

“根据目前的建筑防火规范,不允许高层厂房封闭,但是结合北部极寒地区防冻实际又不得不封闭。因为轻型材料泄爆效果好,所以一些西部煤化工项目在设计时就提出生产厂房要设计成封闭式的。”某集团技术员介绍,“但是轻型材料封闭保温效果不理想,边、角、缝密封效果不理想,加上框架整个像大烟囱,有点热都给抽出去了,所以仪表管线该伴热的必须伴热。”而针对轻型材料封闭保温效果不好的弊端,内蒙古两个煤化工项目在详细设计之前,就针对防冻这个问题专门做了调研工作,出过专门文件送交消防部门审核,最终采用轻型材料对高层厂房进行封闭。该技术员建议,仪表防冻需要企业提前开展这方面工作,与项目主装置建设同步,从而避免后期被动。

也有业内人士介绍,目前,仪表伴热的干线是从工艺干线上分下来的,这段供、回水/蒸汽管线也应该加上监测仪表,这样可以避免大面积灾难性仪表冻坏。

据了解,因冬季气温低下,对于西北石油化工企业来说,即便是增加巡检人员和次数,但有的效果还是不很理想。

 

 

第二关:防冻预案

 

为应对仪表防冻,许多石化企业在冬季来临前加强预防,提前做准备工作。比如介质不流动管线都采取保温或伴热、引压管加伴热、有冷凝的地方设低点排放等措施。蒸汽伴热的在冬季日常巡检时,注意仪表箱内的伴热管线的温度,伴热管线在冬日最容易被冻坏,会使测量变化,影响生产,要增加巡检次数和人员,甚至有企业提出,巡检伴热保暖设施每天至少6次。

“防冻预案关键在于防,要在精神上高度重视,出事之后再处理很麻烦,弄不好会造成装置跳车。”某集团气化车间主任表示。

不少企业反映,进入冬季后,如果管线冻了,要用蒸汽吹,有的要吹一周,让人筋疲力尽。很多一线操作管理人员认为,冬季气温较低的时候,工艺改变也增加了仪表防冻凝的维护量。所以为了保证工艺的正常运行,企业必须全方位提前做好仪表的防冻凝工作,才能提高对各种非正常状态的及时处理能力,保证仪表本身的正常工作状态。 

 第三关:基层落实

 有企业提出,要经常检查液位计显示情况,特别是当DCS监视仪表趋势为一直线长期无变化时,应立即通知仪表及巡检人员现场确认。上述发生煤气化炉烧嘴冷却水流量计冻坏,造成气化炉停车的企业事后也要求,对重要报警应及时联系仪表人员处理,紧急情况先切除连锁。某气化车间主任认为,防冻管理理念也要更新,不能把防冻工作中处理了多少异常当成自己的工作业绩,管理、操作人员的重视程度比经验更重要,防冻工作重在落实。

目前很多企业冬季防冻效果不好,主要是制度落实不到位。比如为防止仪表冻坏,很多的仪表都加了伴热,也都投用了,投用的效果怎么样?有没有温度呢?伴热有没有冻起来?有没有安排专人进行检查?检查的人有没有做假记录?伴热管线都很细,也容易堵,也需要保温的,一旦保温损坏,很快就冻起来了。因此,伴热管线以及仪表箱体也要防冻,关键仪表都要放在防冻箱里。

对于仪表防冻,很多工作在一线的伙伴还提出,仪表防冻还要处理好与节能减排的关系。有些现场人员为了省事,加大伴热蒸汽量,仪表排凝点太高,天气暖和了也不关小蒸汽流量,装置能耗增加,造成不必要的能源浪费,增加消耗。冬天气温变化大,应根据气温变化及时调节伴热蒸汽流量。



当被测介质通过测量管线传送到变送器时,常出现环境温度过低时就会发生冻结、凝固、析出结晶等现象,因环境温度过低而超出所使用仪表的正常工作温度区间,直接影响到仪表测量显示的准确性。为此,必须对仪表和仪表测量管线进行防冻处理,需要伴热保温的对象主要有安装在仪表保温箱内的变送器,外浮筒式液位变送器或其它形式的露天安装的液位变送单元,压力,差压,流量等仪表的检测管线和测量管线。那么具体的我们有哪些操作呢?

一、保持蒸汽管网压力稳定

“某运行部”仪表伴热需要的蒸汽压力为150摄氏度,0.5MPa,保持蒸汽管网压力稳定且不低于0.5MPa保证伴热良好运行的基本条件,当蒸汽压力低于0.4MPa时,热动力型的疏水阀无法动作,造成伴热管凝结水越积越多,最后伴热管被冻。

二、合理选择疏水阀的结构形式

合理的选择疏水阀的结构型式是保证保温伴热良好运行的必要条件,疏水阀的结构形式有很多种,根据原理可分为机械式(利用蒸汽和凝结水密度差)、热动力式(利用蒸汽和凝结水温度差)与热静力式(利用蒸汽和凝结水相变)三种形式;除机械式必须水平安装之外,热动力与热静力既可水平安装又可垂直安装。

其中机械式疏水阀又可分为浮球式(连杆浮球式、自由浮球式)与吊桶式(浮桶式、倒吊桶式)两种;热动力式疏水阀可分为双金属式、波纹式与隔膜式三种;热静力式疏水阀可分为孔板式、脉冲式与喷嘴式三种。究竟选择哪一种疏水阀更为合理需要根据现场的实际情况而定。

三、凝液的排放

凝液排放口距离疏水阀约300-600mm的距离为宜,凝液排放口伸进排污沟距离沟底约180-200mm的距离为宜;对于既无排污沟又无凝液回收措施的就地排放凝液管,避免冬天倒出结冰的现象,应将就地排放的凝液排放管统一汇总至一根总管,将总管引至就近的排水沟或排水井排放。

四、选择保温效果好的保温箱

保温箱的选择要重点要考虑以下三点因素:

1、保温箱的材质选用不锈钢。经验证明材质为聚氨醋的保温箱根本起不到保温的作用,仪表专业多次改造,为了增强聚氨醋保温箱的保温效果,在保温箱内贴上了一层厚厚的杂毛毡,同时加长了保温箱内蒸汽盘管的长度;

2、保温箱保温层厚度不小于30mm ;

3、保温箱内的蒸汽伴热盘管不能少于lm;

五、仪表的轻重伴热要适当

根据石油化工仪表及管道伴热和隔热设计规范,伴热方式分为重伴热和轻伴热。重伴热是指伴热管线直接接触仪表及仪表测量管线。轻伴热是指伴热管线不接触仪表及仪表测量管线或它们之间加一层石棉板隔离开。在被测介质易冻结、冷凝、结晶的场合,仪表测量管道应采用重伴热;当重伴热可能引起被测介质汽化时,应采用轻伴热或隔热。轻重伴热的方式应根据介质的特性来确定。

六、禁止用一根伴热管串联伴热两台及以上仪表

每个蒸汽伴热系统应单独设置一台凝液疏水器,禁止一根伴热管同时串联伴热两台及以上的仪表,一旦伴热线故障或被冻会造成两台或多台仪表同时被冻,这样做存在极大风险,而且规范也不允许这样做。

七、合理选用保温伴热材料及其规格

保温箱内部的伴热管材质的选用Φ14x2(Φ12x 1.5)的不锈钢管;保温箱外部的伴热管材质的选用Φ22x3的不锈钢管;保温材料用Φ25硅酸铝纤维毡或Φ25硅酸铝纤维绳至少包两层,用铝箔扎带绑扎。外面用玻璃丝布缠绕两层,刷防水防火油漆三遍。

八、根部阀的保温伴热

根部阀未保温伴热是导致变送器膜片损坏的直接原因,按照设计部门的要求工艺介质能够耐低温的根部阀不需要保温伴热,但水联运之后管道内未排放干净的水留在根部阀内结冰,致使变送器膜片受到过度的挤压破裂损坏,冬季开车在所难免,解决的措施是水联运之后将变送器拆开再次排水,对个别特别关键的变送器根部阀进行伴热保温。

九、毛细管的保温伴热

毛细管是否需要保温伴热由毛细管导压油的密度来决定,导压油的密度不同其所对应的的温度范围不同,对于传递高温介质压力的导压油,介质温度在350以上时,厂家一般所选高温导压油,其温度下限在0或20℃以上。当环境温度低于20或0℃时,毛细管的导压油可能会稍有粘稠,引起压力波动影响正常的测量与控制,理论上这样的毛细管先伴热(须注意伴热的轻重,防止导压油被气化)再保温方可保证其液位计在冬季的稳定运行。

十、带衬里仪表及阀门的保温伴热

对于带衬里的管道式流量计及阀门,当衬里的耐高温极限低于伴热蒸汽的温度时,工艺管道的伴热管线不能直接贴在带衬里的管道式流量计或者阀门的本体上,否则会使衬里破裂损坏,最简洁的解决措施是当工艺管道的伴热管线敷设至带衬里的管道式流量计及阀门本体时,将工艺伴热管做个U型弯,避开流量计及阀门本体,而且此处也不需要保温。

十一、伴热站蒸汽切断阀及疏水站疏水阀的挂牌

对蒸汽伴热站所有蒸汽切断阀及疏水站疏水阀全部挂牌,标注清楚伴热站根部阀所对应的疏水站的疏水阀,极大的方便了维护级检修。

十二、保温伴热的巡回检查

即使做到了以上的十一条,也不能保证伴热在运行中不会出问题,仍然要巡检,将仪表的保温伴热台账转换成保温伴热的巡检表格,对每一条保温伴热都要求值班人员巡检签字,作为一项车间制度强制执行,根据当天的气温进行调整,当气温更低时要加大保温伴热的巡检力度,由一天2次改为4次或者更多。

 


2018年11月29日

什么是电伴热以及原理-华阳电伴热
制定防冻管理制度

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来源:华阳技术部

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