理論與實(shí)踐:帶壓儀表在線維護(hù)技術(shù)研究與應(yīng)用
相關(guān)鏈接： 中國安全網(wǎng) 中國質(zhì)量網(wǎng) 中國論文網(wǎng) 中國資訊網(wǎng)
作者：杜健昌
鎧裝熱電偶、熱電阻、壓力計(jì)等插入式檢測儀表廣泛應(yīng)用于各類壓力容器和管道介質(zhì)的在線檢測系統(tǒng)，是生產(chǎn)過程控制中重要的檢測設(shè)備。生產(chǎn)過程中，當(dāng)這些帶壓儀表出現(xiàn)失準(zhǔn)、損壞時(shí)，就需要對儀表進(jìn)行離線檢定和校準(zhǔn)或維修、更換，此時(shí)只能關(guān)閉壓力容器或管道，并進(jìn)行泄壓才能進(jìn)行。但生產(chǎn)中某些重要介質(zhì)不允許停供，因此帶壓儀表常常得不到及時(shí)維護(hù)，給生產(chǎn)帶來很大影響。本文針對高爐冷卻系統(tǒng)無法停水維護(hù)儀表的問題，研究了一種可以在線維護(hù)帶壓儀表的自動阻隔裝置，可實(shí)現(xiàn)插入式帶壓儀表的在線快速拆裝，維護(hù)過程不影響生產(chǎn)。該裝置已成功應(yīng)用于高爐冷卻系統(tǒng)水溫檢測系統(tǒng)中，收到了良好效果。
1 在線維護(hù)的難點(diǎn)
插入式帶壓儀表不能在線維護(hù)與儀表的安裝方式有關(guān)。
傳統(tǒng)的儀表安裝方式如圖1所示，鎧裝儀表外部有保護(hù)套管，套管上裝有連接密封件，在壓力容器、管道上焊接儀表底座，儀表通過連接密封件直接安裝在底座上：拆除儀表時(shí)如不關(guān)停壓力容器、管道而直接松開連接密封件，拔出儀表，會引起帶壓介質(zhì)的大量泄漏，造成浪費(fèi)，并帶來安全隱患，因此只能關(guān)停帶壓設(shè)備并進(jìn)行泄壓才能進(jìn)行。
除圖1所示方式外，也可在連接密封件和底座之間增加一個(gè)手動球閥，當(dāng)儀表完全拔出后快速手動關(guān)閉球閥，可在一定程度上減少介質(zhì)的泄漏，但同樣存在作業(yè)環(huán)境差、難度大的問題，如果使用的是有毒有害介質(zhì)，還會造成人身傷害。
現(xiàn)有的帶壓堵漏、密封、開孔等技術(shù)也不適用于儀表的帶壓維護(hù)應(yīng)用，因此采用傳統(tǒng)的儀表安裝方式，在壓力容器、管道帶壓狀態(tài)下拆裝儀表是儀表領(lǐng)域的一個(gè)難題：
2關(guān)鍵技術(shù)
本文研究的在線維護(hù)技術(shù)采用一種自動阻隔裝置有效解決以上問題，大大減少維護(hù)過程帶壓介質(zhì)的泄漏，改善作業(yè)環(huán)境。
自動阻隔裝置由不銹鋼本體、容置空間、偏置板、空心密封鋼球、密封孔、上下儀表插入孔以及長期密封螺栓組成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視圖見圖2。容置空間中部呈圓柱形，上下部呈錐形，上部留有倒角的密封孔，下部內(nèi)壁上焊有偏置板；空心密封鋼球位于偏置板以上的容置空間內(nèi)，可自由活動，鋼球直徑大于密封孔直徑，兩者可實(shí)現(xiàn)緊密密封。
上儀表插入孔可與圖1中的連接密封件螺紋連接，下插入孔可與圖1中的儀表底座螺紋連接，使用了阻隔裝置的儀表如圖3所示。安裝儀表時(shí)儀表通過插入孑L進(jìn)入壓力容器，空心密封鋼球被儀表保護(hù)桿擠入容置空間的中部，由于偏置板的存在空心密封鋼球不會落人下部空間，插入到位后，將連接密封件與阻隔裝置上插入孔口緊固即完成安裝。
對于長期不安裝儀表的情況，可在阻隔器插
入口使用一個(gè)螺栓封堵，實(shí)現(xiàn)可靠密封，并可隨
時(shí)安裝儀表，不影響生產(chǎn)。
3應(yīng)用
高爐冷卻系統(tǒng)水溫是監(jiān)測爐體安全的一項(xiàng) 當(dāng)儀表需要維護(hù)時(shí)，松開連接密封件，直接拔出儀表，此時(shí)壓力容器、管道內(nèi)的介質(zhì)會在內(nèi)部壓力下向阻隔器噴出，使密封鋼球浮起，直到空心密封鋼球與密封孔接觸，自動實(shí)現(xiàn)密封（如圖4所示）。在空心密封鋼球未到達(dá)密封面之前會有微量的帶壓介質(zhì)泄漏出來，由于鋼球在壓力下上浮的時(shí)間很短暫，因此微量的泄漏并不影響作業(yè)（需要注意的是如遇危險(xiǎn)介質(zhì)同樣需要做好作業(yè)人員安全防護(hù)）。
重要參數(shù)，通過測量冷卻壁進(jìn)出水的溫度并計(jì)算差值，可得到爐體熱流強(qiáng)度等重要數(shù)據(jù)。國內(nèi)絕大多數(shù)高爐水溫測量儀表都是使用圖1的安裝形式，由于測溫儀表長期工作在惡劣工況下，因此測溫?zé)犭娮杞?jīng)常出現(xiàn)失準(zhǔn)、損壞的情況，但在高爐不停水狀態(tài)下很難進(jìn)行更換維護(hù)（水壓通常在1.0 MPa以上），而高爐正常生產(chǎn)時(shí)絕不允許隨意停水，為此首鋼京唐高爐采用了帶壓儀表在線維護(hù)技術(shù)，在冷卻壁冷卻水管上安裝了阻隔裝置，生產(chǎn)中及時(shí)更換了損壞的測溫儀表。
京唐高爐有18段冷卻壁，串聯(lián)288根冷卻水管，如果每段冷卻壁每根水管都安裝測溫儀表，設(shè)備投資巨大。阻隔器的使用不僅解決了帶壓維護(hù)的問題，還使系統(tǒng)具有靈活的擴(kuò)展性，對于暫時(shí)不需要監(jiān)測的部位可以只安裝阻隔器，并利用外部密封螺栓進(jìn)行可靠密封，當(dāng)需要監(jiān)測時(shí)可隨時(shí)挪用其他位置的儀表，給企業(yè)節(jié)約了大量的設(shè)備投資。
在煉鐵生產(chǎn)中，爐缸溫度異常通常采用爐襯溫度判斷，但判斷的區(qū)域是測點(diǎn)左右兩塊冷卻壁，范圍太大，不易于定點(diǎn)強(qiáng)化冷卻。每塊冷卻壁有4根冷卻水管，京唐高爐每隔一根水管安裝一個(gè)阻隔器，使溫度異常區(qū)域的判斷精度達(dá)到1/4塊冷卻壁。這在二高爐爐缸治理過程中得到充分體現(xiàn)。
2012年二高爐爐缸局部爐襯溫度逐步升高，高溫點(diǎn)位于爐缸側(cè)壁第6、7層熱電偶左右約4塊冷卻壁的寬度處。為準(zhǔn)確確定爐襯溫度異常位置，在I一3段冷卻壁出口的186號、188號、190號、192號水管通過阻隔器快速安裝了水溫檢測儀表，數(shù)據(jù)顯示從186號管往192號管水溫差依次降低，說明爐襯溫度最高點(diǎn)并不是爐襯熱電偶溫度高點(diǎn)，而在其左側(cè)位置。后補(bǔ)裝180號、182號、184號管，數(shù)據(jù)顯示182號管溫差最高，由此確定了爐缸定點(diǎn)強(qiáng)化冷卻方案，將182號、184號、186號、188號管3段冷卻壁區(qū)域的除鹽水改為工業(yè)水強(qiáng)化冷卻，后配合爐內(nèi)護(hù)爐，成功將異常區(qū)域爐襯溫度控制到正常范圍。
4 總結(jié)
本文研究的在線維護(hù)技術(shù)成功解決了壓力容器、管道上儀表帶壓在線維護(hù)的行業(yè)難題，可有‘效減少在儀表維護(hù)過程中介質(zhì)的泄漏和對設(shè)備運(yùn)行的影響，大大改善作業(yè)環(huán)境，提高自動化儀表的可維護(hù)性，可廣泛應(yīng)用于各行業(yè)各類介質(zhì)的壓力容器和管道上，具有巨大的推廣價(jià)值。
阻隔裝置于2012年獲得一項(xiàng)實(shí)用新型專利授權(quán)，2013年成功應(yīng)用于京唐高爐冷卻系統(tǒng)水溫監(jiān)測中，不僅解決了儀表的在線維護(hù)問題，還使系統(tǒng)具有靈活的可擴(kuò)展性，儀表可共用，為企業(yè)節(jié)約了大量的設(shè)備投資，同時(shí)能快速準(zhǔn)確定位爐缸爐襯溫度異常區(qū)域，縮短爐缸治理時(shí)間，在高爐大型化、監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量成倍增加的趨勢下，具有廣闊的應(yīng)用空間。
5摘要：
壓力容器和管道上儀表的在線維護(hù)是一個(gè)行業(yè)難題，維修時(shí)如果直接拆卸將會導(dǎo)致帶壓介質(zhì)的大量泄漏。作者研究了一種自動阻隔裝置，安裝在儀表底座與儀表之間，利用內(nèi)部的容置空間和活動的空心球?qū)崿F(xiàn)帶壓儀表的在線拆裝，不影響正常生產(chǎn)，可大尺減少介質(zhì)泄漏，改善現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，有效提高儀表可維護(hù)性。該技術(shù)已成功應(yīng)用于首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司高爐爐體水溫監(jiān)測系統(tǒng)中，為企業(yè)節(jié)約了大量設(shè)備投資，具有廣闊的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。
