高压热电偶在高压聚乙烯装置的安装调试及使用经验

 

           高压聚乙烯装置加工和储存的主要介质为乙烯、醋酸乙烯及过氧化物等易燃易爆物质。乙烯在一定的压力下进入装置，经过一次/增压压缩机压缩到25～31MPa，与高压回路的高压循环气一起进入二次机，二次机将乙烯升压至反应压力，然后送入反应器进行聚合反应。工艺过程操作压力#高达到310MPa，反应温度#高达到320℃，聚合反应非常剧烈，如果操作不当极易产生乙烯分解爆炸，因此对仪表控制系统和关键的现场仪表要求有非常高的可靠性且响应速度应极快。为保证高压热电偶测量信号的快速可靠性，高压聚乙烯装置高压管线测温均采用专用的高压惰性热电偶，根据高压热电偶的应用位置不同，其压力等级分为PN50MPa、PN160MPa、PN360MPa，高压热电偶与透镜垫的密封采用金属线密封，响应时间为t-50＜0．6s、t-90＜1．8s。

 

           全装置共有144支高压热电偶，其中有103支作为EP1和EP2的输入触发信号，作用极其重要，为保证信号的快速、可靠传送，采用快速温度变送器把热偶信号转换为标准4～20mA信号，再送入DCS/SIS系统。快速温度变送器响应时间要求为t-50≤30ms。

 

           笔者参加了神华新疆煤制烯烃项目高压聚乙烯装置高压热电偶和快速温度变送器的仪表选型、详细设计、现场施工、装置开车及运行维护等有关工作，并对高压聚乙烯装置开车和运行阶段遇到的高压热电偶常见问题进行了深入分析和妥善处理。

 

1高压热电偶的技术要求

1．1选型要求

           全装置高压热电偶共有144支，其中PLT4935型号(L1=135mm，L=338mm)50支，PLT4926型号(L1=156mm，L=358mm)94支，全部采用NiCr-Ni(TypeK)双支热电偶，外径为9mm，设计压力360MPa，测量范围0～400℃，响应时间t-50＜0．6s、t-90＜1．8s。因中间接线箱需要放置在现场振动小且易于操作维护的位置，为了保证延长电缆能够顺利连接至接线箱，本装置要求所有高压热电偶的延长电缆由厂家tuijian的10m改为15m。高压热电偶如图1所示。

1．2安装要求

           高压热电偶与透镜垫之间采用螺纹连接，密封形式为锥形金属线密封。因设计压力高达360MPa，对高压热电偶的安装要求也非常苛刻，根据转li商的要求和设备厂家提供的操作手册要求，在本装置的安装方式按以下步骤进行:

 

           a．先确认所有部件无损坏且密封面完好;

           b．将锁紧螺母拧到热电偶的反向螺丝上;

           c．将压紧螺丝拧7圈到热电偶的反向螺纹上;

           d．将压紧螺丝带着热电偶拧到透镜垫的正向螺纹上并拧紧;

           e．用350N·m专用扭矩扳手将压紧螺丝拧紧，这时螺纹的末端刚好与透镜垫螺纹孔上沿平齐，在用扭矩扳手拧紧的时候一定要保持热电偶不转动，否则将损坏密封面;

 

           f．拧紧锁紧螺母;

           g．将挡套和锁紧板安装固定在压紧螺丝上，避免振动引起螺丝松动;

           h．#后再进行接线连接。高压热电偶安装情形如图2所示。

2快速温度变送器的技术要求

2．1选型要求

           本装置快速温度变送器采用的是MTP-300i型变送器，将热电偶信号转换为标准4～20mA信号(信号转换时间t-50≤30ms)，再送入DCS/SIS系统。MTP-300i型快速温度变送器在本装置采用两进一出接线方式，如果两个输入测量回路之间的偏差超过0．4mA，快速温度变送器将在1．5s后输出信号关闭，再持续0．4s输出一个内部故障;如果回路中有外部故障(例如热电偶线路断线)也将在0．4s后输出故障信号，这时快速温度变送器的输出电流小于3．6mA。如果快速温度

变送器的输出电流不大于3．6mA或者大于22mA将超出信号输出范围，即输出一个坏值。在实际应用中，很多高压热电偶多次出现了双支测量回路之间的偏差超过0．4mA的现象，导致快速温度变送器输出坏值，从而触发EP1和EP2联锁，EP1、EP2触发后，装置全线停车，系统内物料紧急放大气，导致装置无法正常运行。针对这一现象，重新与转li商讨论对接，在征得转li商同意的情况下，改变了原有的接线方式，将双支高压热电偶的其中一支接线至快速温度变送器，在快速温度变送器输入侧将两个通道用补偿导线跨接，高压热电偶的另外一支作为备用，这样便解决了这一问题。

 

2．2安装要求

           快速温度变送器MTP-300i为导轨式温度变送器，即可以安装在现场，也可以安装在机柜室的机柜内。由于装置现场的设计极端温度为－39．2～40℃，且考虑到现场雨淋、暴晒及振动等情况，#终将温度变送器集成安装在机柜室的机柜内，从现场接线箱至机柜温度变送器采用补偿导线连接。MTP-300i体积较小，加之采用导轨式安装，在机柜内并不难集成，但布线时一定要将高压热电偶双支的备用支敷设到相应的温度变送器旁边，这样当更换备用支时不但不容易出错也可以提高工作效率。

 

3回路校验

           高压热电偶回路校验可分为两部分，一是高压热电偶设备完好性校验，二是快速变送器回路校验。高压热电偶设备校验采用加热炉在0～400℃量程范围加热，转li商要求精度为±0．2%，因此误差不能超过±0．8℃，与标准表相对比，不符合精度的热电偶进行标记淘汰，双支都符合精度要求的热电偶才允许拿到现场进行安装。快速温度变送器的回路校验要在现场接线箱端子进行，这样可以将补偿电缆所产生的误差通过调整快速温度变送器的零点和量程旋钮来消除，否则，就算高压热电偶本身合格，快速温度变送器也符合精度要求，但整个回路不一定符合精度要求。正确的检验方法应在现场接线箱端子用信号发生器给快速温度变送器发信号，在DCS/SIS操作站上看温度变化，误差不在±0．8℃范围内的，需要在快速温度变送器上调整零点和量程旋钮，调整至误差范围内，对于无法调整到误差范围内的快速温度变送器，需要更换新的快速温度变送器重新进行校验(图 3)。

4 常见故障分析与处理

           经过高压聚乙烯装置的开工运行，在本装置高压热电偶回路主要出现了以下问题:

           a． 在装置运行期间，热电偶温度在 DCS 上突然显示坏值。原因很可能是热电偶本身故障或者线路断路造成的，使快速温度变送器输出电流不大于 3． 6mA 或者大于 22mA，导致快速温度变送器输出坏值。这时，应尽快将高压热电偶双支的备用支更换上，否则，如果再出现一个温度坏值，将触发 SP-3A 程序，SP-3A 程序触发后，系统物料部分向火炬排放，反应器降压至 200MPa，停止引发剂注入，造成装置停车。如果双支都已损坏，工艺又不具备更换条件，应将该温度点进行旁路，防止产生高报误报触发 EP1 联锁。

 

           b． 在装置运行期间，热电偶温度比正常温度偏低。原因可能是补偿导线产生了误差，或者是介质的很高压冲击力使热电偶本身出现问题。这时，应shou先考虑更换双支的备用支，不要盲目调整快速温度变送器的零点和量程旋钮，因为快速温度变送器回路校验好后基本不会出现问题，出现零点或量程漂移的概率很小，在本装置出现的问题基本都是现场高压热电偶本身故障所导致。

 

           c． 在装置运行期间，突然出现某个热电偶测点温度满量程，超过高报联锁点 275℃，这将直接触发 EP1 联锁，导致停车。在快速温度变送器设计选型时，要求当热电偶断线时，快速温度变送器输出坏值，当有两个坏值同时出现时，触发 SP-3A程序。经反复试验，出现热电偶测点温度满量程的原因是在 快速温度变送器插针端子上没有采用逐一接线方式操作，而是将插针端子从快速温度变送器上拔下，接好线后直接插到快速温度变送器上，在插入的瞬间回路产生大电压，从而导致快速温度变送器输出 20mA，出现热电偶测点温度满量程现象。因此，在装置运行期间，快速温度变送器侧接线时，一定不要将插针端子拔下，而应采用逐一接线方式操作。

 

5 结束语

           高压聚乙烯装置所有高压管道的温度测量都采用的是笔者所述高压热电偶测温方式，如果安装时出现一点疏忽将导致介质外漏，在 310MPa压力下外漏是极为危险的，如果高压热电偶的回路测量不能满足控制要求，将导致装置无法开车，因此高压热电偶的温度测量是高压聚乙烯装置#重要的部分之一，希望上述的技术要求和经验介绍能对同行或同类装置的应用有所借鉴。