第一章 前言

1.1 选题的目的和意义

油气集输总厂孤岛分厂永安输油站，担负着孤永东长输管线的原油接转输送任务，年输油能力750万吨。管理着三台KDY450型离心泵机组、三台YFCDL型超导热管加热炉（以下简称超导炉）以及一座1000m³ 缓冲油罐等各类生产设备25台套。冬季运行中超导炉故障频发会降低长输线输油温度，增加输送摩阻，增加输油电单耗2.68 kW.h/kt.km；并造成超导炉燃烧器、风机使用寿命的降低，加大维修工作强度。经统计，自2016年11月至2017年4月运行期间，超导炉共出现各类故障停炉103次，平均故障停机率为1.61%。。高于《中石化五星级站库》中规定的设备故障发生率低于1.5％的要求。为保证外输工作正常运行，本文研究解决超导炉故障问题，大大降低了超导炉的故障停机率，对保证永安输油站冬季安全平稳运行具有十分重要的现实意义。

1.2 超导炉故障调查统计

针对超导炉故障停机率高这一问题进行了调查分析，并查阅了2016年11月～2017x`年4月的《油气集输总厂永安输油站超导热管加热炉岗生产运转报表》和《油气集输总厂永安输油站超导热管加热炉岗安全监控报表》,对出现的问题进行统计、归类，做出了超导炉故障停机率高问题调查表(见表1-2)。

第二章 超导炉故障原因分析

为解决“自控系统故障停炉”这一主要问题，针对造成超导炉自控系统故障问题的原因进行了多次的讨论分析，发现造成超导炉自控系统故障的原因有：

1、控制柜面板老化； 

2、液位计监测故障； 

3、燃气压力保护连锁故障

4、风机配套电机接线不牢固；

5、燃烧器火焰监测故障；

2.1 超导炉自控系统故障

超导炉自控系统能够实时监测燃烧器当前工况，进行实时全面的智能故障识别与处理。控制系统与燃烧部件及现场仪表配合，完成各种安全检测和连锁保护。自完成气代油改造后，超导炉原来使用的自控检测系统设备未进行配套更换，燃烧器运行不稳定，自控系统经常因各种原因出现强制停运燃烧器现象得出结论：旧自控系统与新燃烧器不匹配造成超导炉故障停机影响较大，对超导炉故障停机率有很大的影响。

2.2 液位计监测故障

双色液位计是通过LED光柱的红绿变化来监测所测超导炉液位的高低，与控制柜实现连锁报警功能，从而实现液位上下限报警和控制。选配液位变送器，当液位升降时，永久磁钢通过磁耦合作用传递到现场显示盒内高精度电子感应元件，使LED双色发光管转换颜色，无液全红，满液全绿，红绿交界处就是实际液位，一目了然。加装限位开关实现液位报警和控制，加装变送器实现数字信号输出供显示与控制。

由于该双色液位计自2005年投产使用年限达12年之久，液位计照明灯经常存在故障，导致自动控制无法正常识别液位致使强制停运。

通过查阅2016年11月至2017年1月间《油气集输总厂永安输油站加热炉岗安全监控报表》和《油气集输总厂永安输油站维修岗设备检、维修记录》可知，超导炉液位计监测故障对超导炉故障停机率有较大的影响。

2.3 燃气压力保护连锁故障

超导炉燃烧过程中，发生燃气压力超高或超低故障等原因时系统将会强制停燃烧器，超导炉燃烧器如果因各种原因不能正确点火或燃烧，控制系统会立即进入连锁报警状态。

通过运行过程中的不断摸索，确定正常燃烧所需燃气压力需保持在0.4-0.8Mpa之间，才能保证超导炉的正常燃烧。采取控制燃气阀开度，来实现对燃气压力的控制。2018年2月22日，进行燃气压力控制试验，燃气压力对超导炉燃烧影可知，只有将燃气压力控制在0.4-0.8Mpa范围内，超导炉才能正常燃烧，而燃气压力低于0.4Mpa或超过0.8Mpa后，超导热管加热炉便会自动停运。因此，燃气压力过低将会直接对超导炉运行造成影响。由此得出结论：燃气压力低对超导炉故障停机率有很大的影响。

2.4 风机配套电机接线不牢固

经查阅《YFCDL型超导热管加热炉使用说明书》得知，超导炉配套风机由一部功率5.5KW，转速2900r/min的三相异步电动机提供动力来源。由于风机配套电机的接线箱安装于风机外壳的外侧，风机运行时的振动会造成接线箱内电机接线端子的松动，甚至脱落。当其中的一根接线松脱时，便会造成电机缺相，使电机转速明显降低，送风量显著减少，超导炉燃烧过程中，发生风压低、风机故障等原因时系统将会强制停燃烧器。通过查阅2016.11-2017.1《油气集输总厂永安输油站加热炉岗安全监控报表》和《油气集输总厂永安输油站维修岗检维修记录》得知，在上个运行期出现过1次风机故障，可知，在2016.11—2017.1运行期间，超导炉风机仅出现过1次故障，由此得出结论：风机配套电机接线不牢固对超导炉故障停机率影响非常小。

2.5 燃烧器火焰监测故障

超导炉燃烧过程中，发生火焰熄灭、火焰检测故障等原因时系统将会强制停燃烧器，超导炉燃烧器如果因各种原因不能正确点火或燃烧，控制系统会立即进入连锁报警状态。火焰检测器运行过程中，长期使用积灰严重会影响到火焰监测情况分析得知，火焰监测器积灰问题，对超导炉故障停机率影响非常小。

第三章 相应措施制定

针对以上对超导炉故障停机率影响较大的三种原因，制定以下对策方案，并对所选方案进行了可行性分析。

针对控制柜面板老化这一问题，采用更换与燃烧器相匹配的控制柜面板。

针对液位计检测故障这一问题，采用更换磁翻板液位计。

针对燃气压力异常问题导致的连锁故障这一问题，采用更换较大直径的燃气管线、加装燃气调节阀等措施，对供气压力做出了调整。根据对策可行性分析，小组制定了对策表。

第四章 超导炉故障解决方案

4.1 更换超导炉控制柜控制面板

确定新控制柜面板型号：通过对旧的控制面板进行分析，发现动控制柜面板部分老化严重，三台面板均有比较严重的碰损现象。控制柜不能够正常接受来自燃烧器个监控项的状态指令，直接影响超导炉的正常运行。

按照燃烧器型号，联系厂家进行咨询，最终确定并购买RX4010DS型号的控制面板，并于2018年2月3日完成新控制面板的安装。

4.2 更换超导炉液位计

通过联系厂家进行咨询得知，磁翻板液位计主要是以磁浮子作为测量元件的，磁浮球驱动翻柱就会显示出实际情况，而且这一切都不需要任何能源，显示清楚直观。其配置的上下限开关和变送器，可实现液位的远距离指示、检测和控制。弥补了玻璃板液位计不清晰、容易碎的不足，同时测量无盲区。避免了双色液位计因照明故障，导致自动控制无法正常识别液位致使强制停运。

4.3 更换超导炉进口燃气管线、加装燃气调压阀

目前超导炉存在供气压力不足，供气量偏小的情况。针对这一问题，通过分析和计算，将单台炉的进气管线由50mm改为100mm；同时将三台炉的供气汇管由73mm改为100mm。改造后，燃烧器前端的燃气压力有了明显的改善，燃气压力由0.3 MPa提高到0.4MPa，满足了燃烧器的运行要求。

燃气管路更换后，提升了燃气流量和压力，同时也出现了燃烧器因燃气压力高而导致的故障停炉。因此，通过在炉前加装二级调压器，变最初的一次调压为二次调压，一级调压将燃气压力从0.3 MPa调整到0.4 MPa,二级调压将燃气压力从0.4MPa调整到0.6MPa,有效提升了燃气的稳定性，降低了燃气压力波动导致的故障停炉。

第五章 结论

通过更换超导炉控制面板、更换液位计和调整进口燃气管线、加装燃气调压阀等措施，超导炉故障停机率有了明显下降，满足了生产需求。（见表5-1）。

表1     2018.2—2018.4  超导炉故障停机率高问题调查表

根据中国石化五星级站库故障停机率的公式，计算改造前后超导炉故障停机率为：

改造前：实际运行时间，1362h；停机时间，23h。

活动期超导炉故障停机率

=故障停机时间/（实际运行时间+故障停机时间）×100%

=23/（1362+23）×100% = 1.66%

改造后：实际运行时间，635h；停机时间：5h。

同理计算2018年4月巩固期超导炉故障停机率

=5/（635+5）×100% = 0.78%

于是，经过上述计算，超导炉各时间段故障停机率统计表（见表5-2）。

表2  超导炉故障停机率统计表

从超导炉故障停机率活动效果柱状示意图中可以看出，超导炉故障停机率已经明显降低,由原来的1.61%降低到0.78%（见图5-1）。

本文从调查、研究、措施制定到解决方案的实施，切实降低了超导炉故障停机率，有效的减少了超导炉频繁的停启次数，由原来的1.61%降低到0.78%，达到了中石化五星级站库的要求。此外，从经营成本的角度来讲，首先做到了减少人工劳动强度，节约了劳动成本。其次超导炉故障率的大大降低也为孤永东长输管线的安全生产运行提供了有力保障。

参考文献

［1］《油气集输总厂永安输油站超导热管加热炉岗生产运转报表》，2017.