石油化工企业水冷器泄漏在线监测预警系统的设计

翟兴来

(中国昆仑工程有限公司 辽阳分公司，辽宁 辽阳 111003)

石油化工企业中，循环水冷却系统是保证炼化装置正常生产必不可少的重要系统，水冷器是该系统中最主要的设备之一，对整个工艺生产过程起到十分重要的作用。水冷器泄漏是石油化工企业普遍存在的问题，也是长期困扰企业的一大难题。由于水冷器管束的均匀腐蚀、点腐蚀、应力腐蚀、微生物腐蚀导致介质泄漏进入循环水系统，引起循环水质恶化，促进了微生物的生长，又加剧了水冷器的腐蚀，最终导致更大面积的泄漏，直至循环水全面恶化。因此，水冷器泄漏与循环水恶化形成了恶性循环。循环水水质恶化在腐蚀设备的同时，也影响水冷器的换热效率，浪费大量的水资源并污染环境，从而增加污水治理费用。某大型石化企业为早期预警企业内部水冷器泄漏，有效降低循环水污染所造成的社会、经济等各种损失，建立了水冷器泄漏在线监测预警系统。

1 系统总体架构

该监测预警系统由设置在现场的在线泄漏监测仪(水含油量监测仪或气体泄漏监测仪)、设置在各个现场控制室的数据采集传输系统、设置在信息中心的泄漏监测预警管理平台构成。在线泄漏监测仪是该监测预警系统的核心，将检测到的各监测点的实时泄漏数据，采用RS-485通信方式上传到泄漏监测预警管理服务器中，并通过安装在泄漏监测管理服务器上的水冷器泄漏监测预警系统软件来实现数据展示与泄漏预警功能，同时实现专业管理。该监测预警系统总体架构如图1所示。

图1 水冷器泄漏在线监测预警系统总体架构示意

2 在线泄漏监测仪的原理及监测点的设置

2.1 测量原理

1)检测水中油量有紫外荧光监测方法和近红外散射监测方法。紫外荧光监测方法原理： 利用油类含有的芳香烃被紫外光激发，产生跃迁形成光电子，发出荧光，通过分析光电子发出的荧光进而分析油类物质含量。该监测方法适用于各种水中芳香族类介质的微量检测，透光性好,杂质干扰小的场合。近红外散射监测方法是基于比尔定律进行监测。两种监测方法的信号均通过RS-485通信的方式进行传输。

2)气体泄漏采用基于比尔定律的红外光谱监测方法进行监测，监测信号通过RS-485通信的方式进行传输。

2.2 水冷器泄漏在线监测预警系统监测点的设置

该监测预警系统监测点的设置原则分液体介质和气体介质两种情况。

1)介质为液体的监测点设置原则如下：

a)设置在线泄漏监测仪的具体部位应具有可装卸空间，安装仪表管道上方具有大于1 m以上空间，而回绕仪表垂直面周围应有0.5 m以上空间，还应考虑拆装和维护、清洗操作。

b)仪表安装部位应便于日常巡查和现场装拆。

c)开孔安装在线泄漏监测仪的具体位置应不会造成循环水管道的次生危害。

d)在线泄漏监测仪所在安装位置1 m内无长期腐蚀性气体或者液体外排，无高于100 ℃热源，无强磁场。

2)介质为气体的监测点设置原则如下：

a)安装该监测预警系统的具体部位应具有可装拆空间，留出的空间位置至少需要1.5 m×1.5 m×1.5 m，并考虑拆装人员的作业位置。

b)仪表柜所在安装位置2 m内无长期腐蚀性气体或者液体外排，无高于150 ℃热源，无强磁场。

c)仪表安装部位应便于日常巡查和现场装拆。

d)仪表安装的具体位置应不会造成其他次生危害。

以某炼油厂为例，在线泄漏监测仪具体监测点的设置位置见表1所列。

表1 炼油厂在线泄漏监测仪具体监测点的设置位置

3 数据采集传输系统

在线泄漏监测仪将监测到的泄漏量数据通过RS-485通信的方式传至所在区域控制室新增数据采集转换模块内，并经交换机通过企业办公网将数据上传至信息中心泄漏监测管理服务器中，最终通过该监测预警系统实现数据展示与泄漏预警功能，同时实现对生产过程的监视和管理。

4 泄漏监测预警管理平台

泄漏监测预警管理平台由泄漏监测管理服务器及泄漏监测预警系统软件构成。其中泄漏监测预警系统软件可实现炼化企业水冷器泄漏数据展示与泄漏智能预警等管理功能，并可通过4G短信通信模块将预警信息发送给有关技术管理人员。该平台主要由在线监测部位管理、监测实时数据展示、在线泄漏预警分析、在线泄漏声光报警及泄漏预警短信推送等功能模块组成。

4.1 在线监测部位管理

该功能模块管理内容包括： 在线泄漏监测点位置(功能位置)，监测点管道的工作温度、工作压力、公称直径与壁厚、材质等参数，在线泄漏监测仪的技术参数与现场安装照片等。在线泄漏监测部位管理界面如图2所示。

图2 在线泄漏监测部位管理界面示意

4.2 监测实时数据展示

该功能模块为在线泄漏监测实时数据展示模块，通过实时监测曲线直观地展示上水含油量、回水含油量、泄漏气体浓度等数据，反映当前水冷器或水冷器组上水、回水中总油量和泄漏气体浓度情况，并通过差值法计算当前监测水冷器或水冷器组的回水漏油量，以此来监测分析该监测部位所反映装置水冷器的泄漏情况。

4.3 在线泄漏预警分析

该功能模块具有在线泄漏预警分析功能，包括报警阈值设定、泄漏判定和报警等功能。该监测预警系统根据泄漏预警基本策略计算出在线泄漏监测点的泄漏油含量，可通过设置该监测点泄漏预警阈值进行预警，并根据该泄漏监测点所管辖的水冷器情况进行现场泄漏水冷器定位分析。如果在线泄漏监测仪安装在某一水冷器的回水管上，则系统可精确定位到泄漏的水冷器。

4.4 泄漏预警短信推送

为将系统泄漏预警信息及时通知有关管理人员，该监测预警系统包含泄漏预警短信推送管理模块，一旦在线泄漏监测点的泄漏油含量超过预警阈值，系统就会自动通过短信推送模块将预警信息发到有关管理人员的手机上。

4.5 在线泄漏声光报警模块

该声光报警模块能以声光信号将在线泄漏预警信息通知给用户。安装有该声光报警模块的客户端计算机，一旦某一在线泄漏监测点的泄漏油含量超过预警阈值，系统就会自动发出声光报警通知用户，直至用户解除报警。

5 结束语

水冷器泄漏在线监测预警系统的建立，可为该企业提供实时的水冷器泄漏数据、数据管理和决策分析，从而提高水冷器泄漏监测效率，缩短泄漏排查时间，延长设备的使用寿命，节约大量水资源，保护该企业周围环境，并降低生产和管理成本。因此，该监测预警系统在该企业得到了成功的应用，对其他石油化工企业水冷器泄漏的在线监测具有一定的借鉴意义。