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金屬管轉子流量計在分離器排液系統中的應用

發布日期:2017-07-15  來源:  作者:  瀏覽次數:
【導讀】:目前多井集氣站普遍通過撬裝自動排液裝置排放生產污水,污水計量采用金屬管轉子流量計,在近幾年的運行過程中,發現存在以下問題......
 【摘要】 目前多井集氣站普遍通過撬裝自動排液裝置排放生產污水,污水計量采用金屬管轉子流量計,在近幾年的運行過程中,發現存在以下問題:一是金屬管轉子流量計不適應污水的大流量排放 , 污水攜天然氣沖擊導致流量計損壞。二是撬裝自動排液裝置設備費偏高。本文針對上述問題,分析分離器排液系統優化設計思路,通過完善自動排液系統設計,達到降低建設投資的目的。
 
引言
        由于當前污水處理的站點大多使用自動排放污水的技術,在某種程度上緩解了排除污水的壓力,在金屬管道鋪平的運行中,污水得到廣泛的處理。但是隨著該項技術廣泛的應用到生產中,很多弊端也逐漸暴露出來。該項技術很難滿足大范圍的污水排放,而且長時間進行處理,還可能造成設備大范圍損壞,維修成本較高,F今的污水處理工作已經離不開分離器排液系統,所以急需要對該項技術進行優化。
 
一、排液系統簡介
        自動排液裝置主要由以下三部分組成 : 磁翻板液位計、控制箱、閥組撬裝系統,其工作流程如下:
節電型自動排液裝置工作流程圖
        自動排液裝置的儀表風管線、液位計、控制箱、閥門撬裝均使用了電熱帶進行伴熱。并在其下游采用金屬管轉子流量計用以計量排放污水液量。
 
        就目前來講,主要的排液系統可以按照不同功能和性能,大致分成三類:
 
        機械式排液系統 : 這類排液系統主要承擔對污水管道的梳理功能,主要通過放氣閥和浮筒等設備進行連接,在整體上有著容器自動排液化的效果,這類機器明顯具有體積大的特點,結構功能較為繁多復雜,承擔的任務量較重,必須在滿足污水處理工作維護的基礎上進行處理液體的計量而且還要兼顧對系統整體的監控功能,這類系統大多適用于大型的工程維護中,對于后期污水的處理工作,同時在監控工作中占據一定的優勢,可以說是比較兼顧的分離器排液系統。
 
        電控式排液系統:這種系統的主要特點就是圍繞不同種類的電輸出信號對執行門進行屏蔽,能夠控制閥門在一段時間內的開閉,這種獨特的系統設計導致其能夠應用在較為繁瑣的施工場地,能夠實現自動化排液,然而在該種系統沒有處在穩定的電流環境中,電控式排液系統運行就會受到一定的阻礙,就比較容易發生事故。并且電控式系統的設備維護還較難實現,不能在電動執行的閥門中進行優化。
 
        氣控式排液系統:這種系統的優勢就是在電容式和機械式排液系統的基礎上,加以改進,完善了以上兩種系統的漏洞,更加符合安全生產的需求,在一定程度上也緩解了電控式排液系統的復雜性,能夠在施工進行時進行全面的運轉,并進行液位調整。但是該種系統的設備成本較高,需要經常進行維護,大大提高了生產成本,就目前來說應用遠遠不如前兩種廣泛。
 
二、自動排液系統存在的主要問題及優化思路
        對于自動化排液系統的應用,很多工程上都采用了這種自動化的系統設備,大大提高了生產效率,保護了周圍環境,在人力物力上也有一定程度的節約。但是在自動排液裝置投產運行過程中,暴露出了一些問題,使生產受到一定程度的制約,總結歸納為以下三方面:
 
(一)污水含雜質較多,影響磁翻板液位計計量
原因分析:
一是在低溫工作環境下,排水孔道不能夠維持正常溫度的環境下,液位計發生凍堵現象,難以實現液位的調整;
二是由于污水內雜質較多,在次孔道內堵塞在一起,堆積后造成腔體內徑變小,使浮子無法通過,排水孔道被嚴重堵塞,難以維持正常的生態計量,導致液位計讀數不準確。
 
優化思路:
        一是緊貼液位計柱壁豎直纏繞 4 根電熱帶,電熱帶不能與液位計檢測桿和磁轉柱接觸,防止溫度過高損壞電
子器件;
        二是定期對液位計進行清洗,加裝雷達液位計,使用PLC 系統對排液裝置進行控制,可以在某種程度上降低對系統設備方面的要求,這對于簡單的污水處理優化方面,能夠承擔一定的風險,在整體的機械承擔角度,還能夠起到一定的緩沖作用。
 
        對于污水的處理效果也能夠在維持穩定生產的基礎上進行,關于設備的維護方面還是要按照規定的章程進行,否則難以保證設備在該工程體制下能夠安全穩定運行。污水中所含雜質也會按照系統內壁孔道的優化被排出來。能夠對該類的優化作用起到更好的效果,維持在穩定的系統排除污水的范圍中。
 
(二)金屬管轉子流量計不能適應污水大流量排放
卡門漩渦原理圖
        原因分析:目前污水計量使用的金屬管轉子流量計是適用于低流速小流量的介質測量。其設計量程為 5m 3 /h,而實際應用中,自動排液撬屬于間歇性排水,每秒排水達到 5kg,遠超設計量程。污水的大流量排放,其內部攜天然氣及較多雜質對金屬浮子進行沖擊,造成儀表故障、損壞,導致無法對污水排放量進行精確計量。在金屬管符子的流量計算中,我們大致上也可以按照傳統的工程計量方式進行處理,導致污水不能夠從該類大流量管道中排放,污水的進程受到影響。
 
優化思路:使用渦街流量計計量污水見圖 2,渦街流量計
        主要具有壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數的影響的特點。對于流速波動較大的排放工況適應性更強。經過對排液量的實測,每秒非常大排水量達到 5kg。
 
        通過公式:M 流量 =V 流速 ×T 計算得出,非常大排水量為18m3/h。按照實際非常大值應為儀表量程非常大值的 2/3,確定渦街流量計的量程范圍應為 0 ~ 24m 3 /h。
 
(三)撬裝設備存在一定不適應性且投資偏高
自動排液散裝設備流程圖
        原因分析:一是自動排液裝置儀表風管線在較低溫度下易結冰凍堵;二是儀表風中的雜質易堵塞調壓閥或者電磁閥;三是自動排液裝置的儀表風接自站內自用氣系統,排液后就地放空,存在一定的安全隱患。對于整體環境中有一定的封堵作用,不能在安全穩定運行的基礎上進行撬裝設備的完善,難以適應工程建設的發展,對于儀表自動化通風設施的維護方面有著粗略的優化作用,但是整體上來說并沒有太多的改進。整體的自動化排液技術方面沒有過于明顯的優化效果,對于整體的防爆技術方面仍然存在一定的漏洞。
 
        優化思路:將自動排液裝置由撬裝式改為散裝式見圖 2,分離器液面上部的壓力非常大可達 7MPa,當設備正常工作時,節流截止閥、氣動閥和閘閥均處于開啟狀態,當分離器液位達到排液高點時,電動閥開啟,開始排液,液體經節流截止閥限流降壓,經氣動閥和電動閥后排至常壓污水罐,當液位達到排液低點時,電動閥關閉。當電動閥出現故障,比如排液過程中,突然斷電,此時氣動閥動作,并切斷排液管路,防止高壓氣體排出。另外,設置旁通閥,可以實現手動排污。就可以在一定程度上降低自動化處理的弊端,減少疏水閥的開閉效果,在整體的集中化控制中占有一定的優勢。電控式的集中化處理方式的體積較為龐大,對整體運算的處理方面不夠完善,所以要結合手動的電控系統設置,在聯動氣控式裝配的基礎上進行整合。才能夠滿足實際生產的需求,在對應的散裝式撬裝排液系統中保持一定的穩定性,承擔相應的風險,對分離器排液系統起到相當的優化作用。
 
三、散裝排液系統主要功能及特點
(一)散裝排液系統主要功能
        散裝排液系統主要由控制執行單元、檢測單元組成,其功能如下:執行單元功能:一是電動切斷閥能實現間歇操作,根據PLC 系統設定的高低液位聯鎖點,打開 / 關閉電動閥;二是氣動單作用氣缸球閥作為輔助閥門,平時在全開狀態,只在電動閥故障狀態下由 PLC 系統控制動作,根據設定的高低液位聯鎖點,打開 / 關閉氣動控制閥;三是采用電動切斷球閥與氣動單作用氣缸球閥級聯這種方式,能盡量減小故障的發生,達到高可靠性的要求。
 
        檢測單元功能:一是選用雷達液位計實現液位遠傳,進入值班室控制系統顯示、報警、聯鎖,控制系統對液位精度要求較高,雷達液位計能夠達到要求,而磁浮子液位計精度不能達到系統要求,適合現場就地顯示。二是為避免自動排液系統故障影響集氣站生產,氣田已建站場均設置了手動排液系統作為備用,當雷達液位計出現故障時,可根據磁浮子液位計的現場液位指示進行手動排污。
 
(二)散裝排液系統主要有以下特點:
        一是在故障狀態下,可快速切斷排液管路,安全性更高;
        二是采用電動球閥作為主要切斷和開關閥門,受污水內雜質沖擊影響較;
        三是氣動單作用氣缸球閥作為緊急切斷閥,氣源來自氮氣氣瓶,取消了接自站內自用氣系統的氣源管線,且開啟時氮氣就地放空無安全隱患;
        四是自動排液裝置由撬裝改為散裝后,每套設備可節省投資 6 萬元,能夠在很大程度上節約成本,緩解排液裝置造成的壓力,對污水采取更加優化的處理方式,在檢測單元上達到技術要求,降低液位故障,在維持氣田電站穩定的情況下,按照對應的指示方式進行系統的整體性優化。
 
四、結論
        (一)自動排液裝置在氣田應用以來,能夠適應氣田生產的需要。
        (二)針對生產中暴露的不適應性,分別在污水計量裝置與撬裝式設計上做出優化,技術可行,降投資效果明顯,可作為今后氣田建設常規設計推廣。

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