Page 46 - 无损检测2022年第十一期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202211003

焦炭塔结构健康监测系统开发与应用

赵 娜, 张理京, 唐方雄
( 中国特种设备检测研究院, 北京 100029 )

摘 要:基于高温应力、 声发射、 倾斜和温度等监测技术, 设计开发了焦炭塔结构健康监测系

统, 包括传感子系统、 数据采集与传输子系统和软件子系统等。采用开发的监测系统在某石化公司
焦炭塔上进行了试验验证, 证明该系统可实现焦炭塔关键区域声发射、 倾斜及温度等参数的实时在
线监测, 具有较好的可靠性和稳定性, 可满足焦炭塔关键参数在线监测的工程需求。
关键词:焦炭塔; 健康监测; 声发射; 高温应力; 倾斜

中图分类号: TM932 ; TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 11-0012-04

Develo p mentanda pp licationofstructuralhealthmonitorin g s y stemforcoketower

,
ZHAONa , ZHANGLi j in g TANGFan g xion g

( Chinas p eciale q ui p mentins p ectionandresearchinstitute , Bei j in g100029 , China )

Abstract : Basedonthemonitorin gtechnolo g iesofhi g htem p eraturestress , acousticemission , inclinationand

tem p erature , thestructuralhealth monitorin gs y stemofcoketowerwasdesi g nedanddevelo p ed , whichincludin g

sensin g subs y stem , dataac q uisitionandtransmissionsubs y stemandsoftwaresubs y stem.Thedevelo p edmonitorin g

s y stem wastestedandverifiedonthecoketowerofap etrochemicalcom p an y .Itwasp rovedthatthemonitorin g

s y stemcouldrealizethereal-timeon-linemonitorin gofacousticemission , inclinationandtem p eratureintheke y

areasofacoketowerwithg oodreliabilit yandstabilit y , anditalsocouldmeettheen g ineerin gre q uirementsofon-

linemonitorin gofke yp arametersofacoketower.

Ke ywords : coketower ; healthmonitorin g ; acousticemission ; hi g htem p eraturestress ; inclination
延迟焦化装置是生产石油焦的主要加工装置, 降、 风载荷及地震等因素易造成焦炭塔倾斜。焦炭
焦炭塔是其进行焦化裂解和缩合生焦反应的核心设 塔的筒体鼓胀、 焊缝开裂、 塔体倾斜等均会对其安全
备 [ 1 ] 。焦炭塔的每个操作周期都要经过从常温加热 健康运行产生不利影响, 近年来随着原油加工能力

到最高操作温度( 约490℃ ) 再冷却至常温的工作循 的提升, 焦化装置始终处于满负荷运行状态, 一旦发
环 [ 2 ] , 周期性的温度变化使焦炭塔的内外壁及纵向 生事故, 不仅会给企业造成巨大的损失, 而且社会影
存在温差, 使得塔体材料的不连续处和结构的应力 响恶劣 [ 9 ] 。
集中处产生很大的热应力 [ 3 ] , 而在外载荷长期作用 目前针对焦炭塔的鼓胀变形、 裂纹、 倾斜等的检
下这些位置会产生塑性变形累积 [ 4 ] , 在宏观上表现 测工作 [ 10-11 ] 均需在空塔时进行, 检测效率低, 影响
为塔体的鼓凸状变形 [ 5-6 ] 。由于焦炭塔长期工作在 焦炭塔的正常运行, 且无法得到焦炭塔运行全过程
恶劣的高温低周疲劳状态, 其裙座过渡段焊缝和塔
的结构状态实时信息。针对焦炭塔筒体鼓胀、 焊缝
节处环焊缝容易萌生裂纹 [ 7-8 ] , 同时, 地基不均匀沉
开裂、 塔体倾斜等典型的损伤模式, 采用高温应力监
测、 声发射监测 [ 12 ] 、 倾斜监测 [ 13 ] 、 温 度 监 测 等 技 术
收稿日期: 2022-04-22
手段 [ 14 ] , 设计开发焦炭塔结构健康监测系统, 并在
基金项目: 国家重点研发计划课题( 2018YFF0214702 )
焦炭塔现场进行试应用, 实时采集焦炭塔结构运行
作者简介: 赵 娜( 1982- ), 女, 博士, 高级工程师, 从事特种设
备结构健康监测研究工作 状态参数, 在线监测设备的健康状况, 保障了焦炭塔
通信作者: 张理京, azrael _ zl j @163.com 的长周期安全运行。
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2022 年 第 44 卷 第 11 期

无损检测