引言

近年來，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燃燒變成無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。具有無可動(dòng)部件、無開孔與導(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(tái)，平臺(tái)建造過程中將超聲波流量計(jì)安裝于火炬氣管道，無可動(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�；鹁鏆庵泻�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℃）�，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，通過利用管道原有壓力傳感器連接的手動(dòng)球閥來裝配流量計(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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