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差壓式流量計在火炬氣測量中的應用

作時間:2018-05-22  來源:  作者:
   

 摘 要:在海油平臺火炬系統中,根據能源管理部門的要求,需要連續監測火炬氣的排放量。目前,采油平臺多采用超聲波流量計檢測火炬氣的排放量,計量精度能夠滿足相關標準要求,但是超聲波流量計不支持在線標定,標定期間需要停產,影響平臺產量。根據工藝流程及在線標定的要求,采用基于風速管測速原理的差壓式流量計,能夠實現測量元件的在線安裝及標定,節省較大的人力、物力。同時,此差壓式流量計具有較大的量程比,能夠適用于火炬氣流量變化范圍較寬的工況,測量精度明顯提高,推進了海油平臺設備國產化的進程。Yo8壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
引言
近年來,隨著企業精細化管理的不斷深入,節能、減排對火炬管理提出了更嚴格的要求,減少火炬氣排放成為企業管理的重要任務之一。海油平臺設置火炬系統主要目的是將可燃的腐蝕性有毒氣體通過燃燒變成無害或毒害較輕的化合物,減少對環境的污染,這對保護平臺工藝裝置安全生產、節能降耗具有重要意義。近幾年,能源管理部門對平臺火炬氣流量測量提出了新的要求,必須實現不間斷計量,且按計量規定對測量儀表進行標定。然而,目前常用的火炬氣超聲波流量計無法實現在線標定,采用畢托巴差壓式流量計可實現在線標定,且滿足火炬氣測量精度 [1,2] 。
 
1 平臺火炬氣流量計應用現狀
目前,在役采油平臺火炬氣測量多采用火炬氣超聲波流量計,此種類型流量計使用時差技術,數字信號處理技術和相對分子質量計算方法,且具有可靠性高、高精度、快速響應、寬量程比、適用多組分及組分變化的氣體測量,能夠測量實時的平均相對分子質量及碳氫氣體的測量。具有無可動部件、無開孔與導管日常維護量小等優點,廣泛應用于海油平臺火炬氣測量。安裝示意圖如圖1所示。
火炬氣超聲波流量計安裝示意圖
從圖1中可知,火炬氣超聲波流量計為通過式,將探頭集成在直管段上,通過兩端法蘭與工藝管線連接。此連接方式適用于新建平臺,平臺建造過程中將超聲波流量計安裝于火炬氣管道,無可動部件,可靠性高,測量準確性高。根據計量部門的規定,計量流量計要定期標定,由于超聲波流量計不支持在線標定,必須將流量計拆除送至計量部門進行標定,由此將會引起平臺停產,產生不必要的經濟損失。目前階段,火炬氣超聲波流量計絕大部分是進口產品,且僅限于少數幾家產品,價格高昂,不利于降本增效 [3] 。
 
2 差壓式流量計在火炬氣測量中的應用
針對火炬氣流量計在線標定問題,提出采用國產品牌畢托巴流量計。此流量計是基于風速管測量原理的差壓式流量計,采用插入管道的安裝方式,組合設計而成的流量計量器具,它與差壓變送器和流量積算儀等構成流量測量系統。此流量計是可溯源的流量計,其可溯源體現在此差壓式流量計是測量管道中心流速的流量計,管道測量時不論測量大、小管徑,測量不受管徑限制,檢定時可根據檢定標準裝置口徑相應調換,只要配套同等口徑工裝與檢定裝置管道連接即可實施標定。畢托巴流量計是由經過國家計量院鑒定的標準計量裝置,逐臺全量程標定的計量器具,流量標準裝置是由國家標準器傳遞,可溯源的。畢托巴流量計的取壓頭采用防堵設計,開放式的取壓孔結構,V字型的斜面能夠有效地防堵。流量計從管道上部垂直向下安裝,流體流動時在總壓孔前部形成高壓區,撞擊在取壓孔上的粉塵受自身重力作用自然下落,阻止了顆粒進入。安裝示意圖如圖2所示。
安裝示意圖
圖2所示為通過法蘭方式進行連接。為實現在線更換流量計,在海油平臺火炬氣系統中采用壓力表取壓球閥進行連接,可實現在線安裝、更換、標定差壓流量計。既能滿足能源管理部門的在線標定要求,也能實現在線更換、維護,減少對平臺產量的影響,保證平臺原油產量。
 
3 項目應用
中海油某平臺火炬氣系統,運行工況復雜,主要有如下特點:火炬氣低流速通常在0.03m/s~4m/s,高流速達到70m/s~102m/s,火炬排放流量量程比可達1:3500。因壓縮機的運轉情況與火炬氣管網壓力影響,存在不穩定的瞬間脈動流,每次脈動流流量波動大;鹁鏆庵泻杏臀、水與硫化物等雜質,易粘附腐蝕流量計,會嚴重影響流量儀表計量特性與使用壽命;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場流量計測量安裝位置直管段不足,約為1.5D。因生產與安全原因安裝流量計不能影響現場安全與正常排放火炬氣,火炬氣還有大量雜質會影響流量儀表傳感器特性,在不影響正常排放的前提下,必須定期對流量計進行現場維護,保證其長期穩定計量。
 
針對以上現場實際難點,在不影響火炬氣正常排放的前提下,通過利用管道原有壓力傳感器連接的手動球閥來裝配流量計高壓填料,在線連接裝置,進行快速安裝。實際安裝效果如圖3所示。差壓式流量計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上,通過一個取壓口實現壓力、流量的計量。由于火炬氣量程比大,現場采用兩臺(0Pa~25Pa與0kPa~2.4kPa)差壓變送器配置,滿足火炬1:3500排放的流量量程比。流量計算機自動識別差壓量程,同時利用管道原有的壓力、溫度測點直接測量出介質的標況體積流量和質量流量,測量精度能夠達到1.0級。
 
4 結論
在海油平臺火炬氣系統中,正常工況下火炬氣排放量相對穩定,在事故工況時可能瞬間有大量可燃氣體的排放,對流量計的量程比要求較高。差壓式流量計采用一臺或多臺壓力變送器,可實現火炬氣在任何工況下的量程比,測量精度可達到1.0級。采用插入式安裝工藝,通過球閥填料密封裝置可以安全快速進行在線安裝,實現對流量計的在線插拔維護與標定,滿足能源管理部門的要求,推進平臺設備國產化進程,有利于實現降本增效。
 
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