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新聞詳情

智能差壓式流量計(jì)在火炬氣測(cè)量中合理運(yùn)用規(guī)則

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摘 要:

在海油平臺(tái)火炬系統(tǒng)中,根據(jù)能源管理部門(mén)的要求,需要連續(xù)監(jiān)測(cè)火炬氣的排放量。目前,采油平臺(tái)多采用超聲波流量計(jì)檢測(cè)火炬氣的排放量,計(jì)量精度能夠滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,但是超聲波流量計(jì)不支持在線(xiàn)標(biāo)定,標(biāo)定期間需要停產(chǎn),影響平臺(tái)產(chǎn)量。根據(jù)工藝流程及在線(xiàn)標(biāo)定的要求,采用基于風(fēng)速管測(cè)速原理的差壓式流量計(jì),能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)量元件的在線(xiàn)安裝及標(biāo)定,節(jié)省較大的人力、物力。同時(shí),此差壓式流量計(jì)具有較大的量程比,能夠適用于火炬氣流量變化范圍較寬的工況,測(cè)量精度明顯提高,推進(jìn)了海油平臺(tái)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的進(jìn)程。

引言
近年來(lái),隨著企業(yè)精細(xì)化管理的不斷深入,節(jié)能、減排對(duì)火炬管理提出了更嚴(yán)格的要求,減少火炬氣排放成為企業(yè)管理的重要任務(wù)之一。海油平臺(tái)設(shè)置火炬系統(tǒng)主要目的是將可燃的腐蝕性有毒氣體通過(guò)燃燒變成無(wú)害或毒害較輕的化合物,減少對(duì)環(huán)境的污染,這對(duì)保護(hù)平臺(tái)工藝裝置安全生產(chǎn)、節(jié)能降耗具有重要意義。近幾年,能源管理部門(mén)對(duì)平臺(tái)火炬氣流量測(cè)量提出了新的要求,必須實(shí)現(xiàn)不間斷計(jì)量,且按計(jì)量規(guī)定對(duì)測(cè)量?jī)x表進(jìn)行標(biāo)定。然而,目前常用的火炬氣超聲波流量計(jì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)標(biāo)定,采用畢托巴差壓式流量計(jì)可實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)標(biāo)定,且滿(mǎn)足火炬氣測(cè)量精度 [1,2] 。
1 平臺(tái)火炬氣流量計(jì)應(yīng)用現(xiàn)狀
目前,在役采油平臺(tái)火炬氣測(cè)量多采用火炬氣超聲波流量計(jì),此種類(lèi)型流量計(jì)使用時(shí)差技術(shù),數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和相對(duì)分子質(zhì)量計(jì)算方法,且具有可靠性高、高精度、快速響應(yīng)、寬量程比、適用多組分及組分變化的氣體測(cè)量,能夠測(cè)量實(shí)時(shí)的平均相對(duì)分子質(zhì)量及碳?xì)錃怏w的測(cè)量。具有無(wú)可動(dòng)部件、無(wú)開(kāi)孔與導(dǎo)管日常維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于海油平臺(tái)火炬氣測(cè)量。安裝示意圖如圖1所示。
火炬氣超聲波流量計(jì)安裝示意圖
從圖1中可知,火炬氣超聲波流量計(jì)為通過(guò)式,將探頭集成在直管段上,通過(guò)兩端法蘭與工藝管線(xiàn)連接。此連接方式適用于新建平臺(tái),平臺(tái)建造過(guò)程中將超聲波流量計(jì)安裝于火炬氣管道,無(wú)可動(dòng)部件,可靠性高,測(cè)量準(zhǔn)確性高。根據(jù)計(jì)量部門(mén)的規(guī)定,計(jì)量流量計(jì)要定期標(biāo)定,由于超聲波流量計(jì)不支持在線(xiàn)標(biāo)定,必須將流量計(jì)拆除送至計(jì)量部門(mén)進(jìn)行標(biāo)定,由此將會(huì)引起平臺(tái)停產(chǎn),產(chǎn)生不必要的經(jīng)濟(jì)損失。目前階段,火炬氣超聲波流量計(jì)絕大部分是進(jìn)口產(chǎn)品,且僅限于少數(shù)幾家產(chǎn)品,價(jià)格高昂,不利于降本增效 [3] 。
針對(duì)火炬氣流量計(jì)在線(xiàn)標(biāo)定問(wèn)題,提出采用國(guó)產(chǎn)品牌畢托巴流量計(jì)。此流量計(jì)是基于風(fēng)速管測(cè)量原理的差壓式流量計(jì),采用插入管道的安裝方式,組合設(shè)計(jì)而成的流量計(jì)量器具,它與差壓變送器和流量積算儀等構(gòu)成流量測(cè)量系統(tǒng)。此流量計(jì)是可溯源的流量計(jì),其可溯源體現(xiàn)在此差壓式流量計(jì)是測(cè)量管道中心流速的流量計(jì),管道測(cè)量時(shí)不論測(cè)量大、小管徑,測(cè)量不受管徑限制,檢定時(shí)可根據(jù)檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置口徑相應(yīng)調(diào)換,只要配套同等口徑工裝與檢定裝置管道連接即可實(shí)施標(biāo)定。畢托巴流量計(jì)是由經(jīng)過(guò)國(guó)家計(jì)量院鑒定的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量裝置,逐臺(tái)全量程標(biāo)定的計(jì)量器具,流量標(biāo)準(zhǔn)裝置是由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)器傳遞,可溯源的。畢托巴流量計(jì)的取壓頭采用防堵設(shè)計(jì),開(kāi)放式的取壓孔結(jié)構(gòu),V字型的斜面能夠有效地防堵。流量計(jì)從管道上部垂直向下安裝,流體流動(dòng)時(shí)在總壓孔前部形成高壓區(qū),撞擊在取壓孔上的粉塵受自身重力作用自然下落,阻止了顆粒進(jìn)入。安裝示意圖如圖2所示。
安裝示意圖
圖2所示為通過(guò)法蘭方式進(jìn)行連接。為實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)更換流量計(jì),在海油平臺(tái)火炬氣系統(tǒng)中采用壓力表取壓球閥進(jìn)行連接,可實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)安裝、更換、標(biāo)定差壓流量計(jì)。既能滿(mǎn)足能源管理部門(mén)的在線(xiàn)標(biāo)定要求,也能實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)更換、維護(hù),減少對(duì)平臺(tái)產(chǎn)量的影響,保證平臺(tái)原油產(chǎn)量。
3 項(xiàng)目應(yīng)用
中海油某平臺(tái)火炬氣系統(tǒng),運(yùn)行工況復(fù)雜,主要有如下特點(diǎn):火炬氣低流速通常在0.03m/s~4m/s,高流速達(dá)到70m/s~102m/s,火炬排放流量量程比可達(dá)1:3500。因壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況與火炬氣管網(wǎng)壓力影響,存在不穩(wěn)定的瞬間脈動(dòng)流,每次脈動(dòng)流流量波動(dòng)大?;鹁鏆庵泻杏臀?、水與硫化物等雜質(zhì),易粘附腐蝕流量計(jì),會(huì)嚴(yán)重影響流量?jī)x表計(jì)量特性與使用壽命?;鹁鏆獾臍怏w組分變化幅度大,密度變化通常在0.53kg/m 3 ~0.75kg/m 3 (0℃)?,F(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)測(cè)量安裝位置直管段不足,約為1.5D。因生產(chǎn)與安全原因安裝流量計(jì)不能影響現(xiàn)場(chǎng)安全與正常排放火炬氣,火炬氣還有大量雜質(zhì)會(huì)影響流量?jī)x表傳感器特性,在不影響正常排放的前提下,必須定期對(duì)流量計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維護(hù),保證其長(zhǎng)期穩(wěn)定計(jì)量。
針對(duì)以上現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際難點(diǎn),在不影響火炬氣正常排放的前提下,通過(guò)利用管道原有壓力傳感器連接的手動(dòng)球閥來(lái)裝配流量計(jì)高壓填料,在線(xiàn)連接裝置,進(jìn)行快速安裝。實(shí)際安裝效果如圖3所示。差壓式流量計(jì)安裝在原壓力變送器取壓球閥處,將壓力變送器安裝在流量計(jì)上,通過(guò)一個(gè)取壓口實(shí)現(xiàn)壓力、流量的計(jì)量。由于火炬氣量程比大,現(xiàn)場(chǎng)采用兩臺(tái)(0Pa~25Pa與0kPa~2.4kPa)差壓變送器配置,滿(mǎn)足火炬1:3500排放的流量量程比。流量計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別差壓量程,同時(shí)利用管道原有的壓力、溫度測(cè)點(diǎn)直接測(cè)量出介質(zhì)的標(biāo)況體積流量和質(zhì)量流量,測(cè)量精度能夠達(dá)到1.0級(jí)。
4 結(jié)論
在海油平臺(tái)火炬氣系統(tǒng)中,正常工況下火炬氣排放量相對(duì)穩(wěn)定,在事故工況時(shí)可能瞬間有大量可燃?xì)怏w的排放,對(duì)流量計(jì)的量程比要求較高。差壓式流量計(jì)采用一臺(tái)或多臺(tái)壓力變送器,可實(shí)現(xiàn)火炬氣在任何工況下的量程比,測(cè)量精度可達(dá)到1.0級(jí)。采用插入式安裝工藝,通過(guò)球閥填料密封裝置可以安全快速進(jìn)行在線(xiàn)安裝,實(shí)現(xiàn)對(duì)流量計(jì)的在線(xiàn)插拔維護(hù)與標(biāo)定,滿(mǎn)足能源管理部門(mén)的要求,推進(jìn)平臺(tái)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程,有利于實(shí)現(xiàn)降本增效。
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