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)在線標(biāo)定，采用畢托巴差壓式流量計(jì)可實(shí)現(xiàn)在線標(biāo)定，且滿足火炬氣測(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。

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] 。

 

2 差壓式流量計(jì)在火炬氣測(cè)量中的應(yīng)用

針對(duì)火炬氣流量計(jì)在線標(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)guojia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guojia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。

圖2所示為通過(guò)法蘭方式進(jìn)行連接。為實(shí)現(xiàn)在線更換流量計(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)在線安裝、更換、標(biāo)定差壓流量計(jì)。既能滿足能源管理部門(mén)的在線標(biāo)定要求，也能實(shí)現(xiàn)在線更換、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。火炬氣中含有油污、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。火炬氣的氣體組分變化幅度大，密度變化通常在0.53kg/m 3 ～0.75kg/m 3 （0℃）。現(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)行在線安裝，實(shí)現(xiàn)對(duì)流量計(jì)的在線插拔維護(hù)與標(biāo)定，滿足能源管理部門(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。

 

相關(guān)產(chǎn)品tuijian：天然氣流量計(jì)