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电磁流量计

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电磁流量计在油田地面工程中的选型和应用详谈

来源:作者:发表时间:2018-12-06 11:37:11

 [ ] 油田地面工程中,仪表专业的提资对管道专业配管设计、大宗材料采购和管道安装有着重要影响,而管道设计和安装对仪表检测精度也有反馈作用,二者相辅相成。本文以国外某油田中心处理站为例,重点探讨仪表专业和管道专业的分工界面以及需要注意的问题,为同行设计人员提供一些参考。

油田地面工程建设是一项系统工程。管道专业是项目详细设计阶段和施工阶段的主导专业,贯穿于项目的全过程,起着承上启下的作用[1]。详细设计阶段,仪表专业作为上游专业,需要给管道专业提供安装要求等设计输入。施工过程中,仪表工程一般在工艺管道完成70%的基础上,才能全面开展安装工作[2]。因此在整个项目周期中,仪表专业与管道专业需要?#27426;?#22320;衔接和协作,二者需要明确设计分工,协调好专业间的工作界面,以提高设计效率,保证工程质量[3]。笔者根据参与几个油田地面工程建设项目中的经验,探讨分析仪表专业和管道专业的界面问题。

1 仪表专业和管道专业的界面流程对于海外油田地面建设项目,仪表工程虽然在项目中投资比重相对较小,但因采购、生产制造周期等因素,仪表工程的方案审订及?#22411;?#26631;准备工作都早已开展。详细设计之初,仪表专?#30340;?#23481;会体现在工艺流程图中,下发至管道专业,同时仪表专业针对流程图上仪表元件给管道专业进行书面提资安装等设计要求,并编制仪表与管道

工作?#27573;?#30340;典型分工图。需要强调的是,仪表专业不能认为书面提资之后就完成了对管道专业的信息传递,十分必要向管道专业进行详细的提资交底,并针对提资内容做原理介绍。因为一般而言,仪表专业对管道专业并不具?#24178;?#21402;的管道专业背景,有些提资仪表专业做了宽泛要求,但从管道专业角度看这个要求并非合适或者达不到要求。

如仪表元件基本上都是不锈钢材质,在异种钢接触时需要增加绝缘?#20934;?#25552;资时统一类型为“类型F”,?#23548;噬细?#25454;压力等级差别,选用的垫片类型并不同。再如电磁流量计翻边与接地?#20998;?#38388;需要聚四氟乙烯PTFE垫片,而对于法?#21450;?#32423;≥600磅,PTFE垫片并非理想的高强非金属垫片而应该采用加强柔性石墨垫片。因此仪表专业和管道专业的面对面技术交?#36164;?#35774;计阶?#38382;?#20998;重要的一项工作。通过技术交底,将仪表和管道专业的任务分工、知识共享、专业互补传达给每一个管道专业人员,避免管道建模时因专业知识受限和理解偏差造成错误。通常将管道上仪表元件称为在线仪表件,这部分元件需要管道专业基于仪表专业提资进行三维建模。但是非在线仪表件如仪表主桥架、分支桥架、接线箱、探测器、引压线等布置是否也需要管道专业人员建模,值得商榷。

国外主流工程设计院仪表专业一般配有专门的绘图员,负责此部分设计建模工作和下游的结构土建专业提资,以及后期的施工图工作。国内有大部分设计院因仪表专业技术人员人力紧张将此部分建模工作?#27573;?#21010;归管道专业。尺寸大小、布置要求等需要仪表专业给管道专业提资。对管道专业而言,建模水平和整体布置,他们具有专业功底,建模不成问题。但管道专业的施工用ISO单线图并未经仪表专业会签,仪表专业如?#38382;?#29616;提资后跟进?因此,对仪表专业而言,需要定期对模型进行核查,确认管道专业按照提资要求进行了建模工作,并反馈仪表专业审查意见,这也是仪表专业自检自查工作的一部分。此外,重要的模型审查会议如30%60%90%模型审查仪表专业必须参加,?#37038;?#25110;解释业主关于仪表件布置的相关意见。

仪表元件的厂家资料审查,一般会涉及到法兰连接面、压力等级、尺寸。仪表专业作为牵头专业,需要将厂家文件发送管道专业审查,并要求管道专业获取建模所需要的信息。管道专业根据厂家资料在模型中更新仪表件尺寸,进行空间占位并调整?#23395;?#22270;,按照?#23548;?#22823;小体现在模型中,避免现场安装时出现干涉。

2 仪表专业和管道专业的具体界面

2.1 仪表桥架

仪表桥架作为仪表专业电缆通道决定站场内管道的管?#28982;?#31649;墩布置方案,并且要求繁杂[4,5]。如仪表桥架与电力电?#34385;?#26550;(500V以下)平行敷设的净距至少为800mm,十字交叉时至少300mm。仪表电?#34385;?#26550;与高压电?#34385;?#26550;(500V以上)间距至少为2500mm,十字交叉时至少300mm。仪表桥架与普通非高温的工艺管线间距要≥200mm,与热力管线(如导热油管线)的间距至少为1000mm。仪表桥架均采用搭?#24433;?#34746;栓紧固,搭接处不是承力构件,因此桥架支撑要求≤3m。除此以外,桥架自身宽度及其与电缆重量也会影响管道的布置及后期的土建结构。因此,在30%模型审查时,仪表专业必须给管道专业提完此部分的详细资料,以免后期改动影响项目进度。

2.2 流量计

油田地面工程中常用的流量计有?#35013;?#27969;量计、电磁流量计、?#26032;?#27969;量计和热质式流量计。

为获得正常测量精度,流量计上下游都要有?#27426;?#38271;度的直管段。通常,?#35013;?#27969;量计前10D5D,电磁流量计前5D3D,?#26032;?#27969;量计前20D5DD指管道公称?#26412;叮?#20197;流量计尺寸计算而并非管道尺寸,因为经过计算并非所有的流量计尺寸与在线管道尺寸一样,流量计尺寸小于等于管道尺寸。

对于?#35013;?#27969;量计?#32972;?#23544;小于等于3”,?#35013;?#23558;采用300磅压力等级,高于管道法兰压力等级,需要管道专业注意调整法?#21450;?#32423;。引?#35013;?#27969;量计需要在?#35013;?#27861;兰上进行取压且带有切断阀,取压通常是向上45°或向下45°,管道布置时需要考虑此部分空间,防止碰撞。电磁流量计采用内衬PTFE,流量计与配对法兰之间有接地环及其?#35762;?#21508;一垫片。关于此垫片材质:流量计侧为非金属垫片,配对法兰侧根据法兰材质决定为金属缠绕垫或非金属垫片。该部分界面还会影响到螺栓长度,造成螺栓比?#23548;使?#33539;的长度更长。?#26032;?#27969;量计一般要求厂家供货,包含了前后直管段。热质式流量计安装在竖直管线上,因其从管道径向对称内伸入管道,应考虑内伸后不至于两个探测器碰撞。此外,需要注意的是:流量计传感器本身不能作为荷重支撑点,它不能支撑比邻的工艺管道,因此其前后管道承重需要有单独支撑。

2.3 液位计及液?#28142;推?/span>

油田地面工程中储油罐、新鲜水罐、含油污水缓冲罐、撇油罐、凝液分离器?#21364;?#32592;分离设备容器多,安装的液位计样式种类不同,有磁浮子液位计、差压液位变?#25512;鰲?#30913;致伸缩侧装液位变?#25512;鰲?#38750;接触式导波雷达液位计、射频导纳液位计等。这些液位计通常带有排空、放?#29615;?#38376;,液位计本体与管道、设备的结构均为法兰连接。仪表专业与管道专业界面原则:一般以仪表法兰为界,管道专业提供配对法兰、紧固件及绝缘?#20934;?#38656;特别强调:管道专业必须根据仪表专业的提资准确定位界面法兰的高度,防止安装时与液位计对接不上。对于需要同时安装就地磁浮子液位计和差压液位变?#25512;?#20043;处,如低压放空管道的积液包处,二者的界面法兰高度必须一致,否则液位监测不准造成仪表阀门开关失效。对于安装在储蓄池上方的非接触式导波雷达液位计,仪表专业必须与管道专业配合确定好池内高度及池子盖板厚度,避免影响雷达探测传送。

2.4 压力表及压力变?#25512;?/span>

压力仪表主要有压力表、压力变?#25512;鰲?#24046;压表和差压变?#25512;鰲?#19968;般分界原则:压力仪表的根部阀、紧固件及绝缘?#20934;?#20026;管道专业。仪表专业需要核查仪表阀门的公称压力是否满足,如处于超出或接近法兰温压曲线边界,需要对此阀门提高磅级并反馈给管道专业。压力仪表根据结构分为一体式和分体式,储罐顶的压力变?#25512;?#20026;分体式压力仪表。分体式压力仪表需要在根部阀的盲法兰上钻螺纹孔,因此,此片开孔盲法兰也归属管道专业,同时需要考虑法兰材质与压力表引压线匹配。对于一体式压力仪表,因其连接?#23435;?#22810;__阀组法兰,与管道法兰的螺栓需要加长处理。笔者结合近几个项目?#23548;?#21457;现,压力仪表厂家文件一般较晚审查,基本上在90%模型审查之后,该部分工作会制约管道专业建模关闭和出施工图。因此在轴测图施工版之?#27688;?#39035;完成厂家资料的关闭,避免因厂家资料变化造成螺栓采购浪费以及现场图纸改动工作。如有涉及到需要增加绝缘?#20934;?#30340;,建议套筒长度不做细分,采购整条套筒现场按?#23548;食?#24230;截取。对于差压计和差压变?#25512;鰨?#38656;要强调的是其安装方向及安装位置,避免安装经过压降元件,造成差压测量精度不准确。

2.5 温度计及温度变?#25512;?/span>

温度计和温度变?#25512;?#30340;界面为本体法兰,配对法兰、紧固件及绝缘?#20934;?#20026;管道专业?#27573;А?#20540;得注意的是,温度计和温度变?#25512;?#26377;探测器,为此对直管段有要求,通常以管道内1/22/3为宜[5]。当温度仪表和压力仪表安装较近时,确保温度仪表在压力仪表下游,避免探测器对流体造成扰动影响压力监测精度。

2.6 仪表阀门

仪表阀包括控?#21697;А?#24320;关阀、安全阀等,界面也是在阀门本体法兰。控?#21697;?#30340;阀体通常是蝶阀、截止阀,开关阀的阀体通常有球阀。在国外工程公司,这些仪表阀门的评标或者厂家资料审查大多由仪表专业牵头,仪表专业会对此阀门有特殊要求,?#28909;?#20851;断时间、密封等级等,阀体的类型一般参照管道专业技术规格书要求。值得管道专业注意的是,控?#21697;?#26159;有介质流向的,安装过程中必须根据阀体的箭头方向,没有标注箭头的控?#21697;?#38656;要与仪表专业人员确认后再进行安装。控制调节类和关断类仪表阀安装都要求在水平管道上,尽可能接近被控对象或设备,开关阀考虑到执行机构等附属设备的大小,一般需要管道专业预留出周围2m空间,防止与管道件和仪表元件碰撞。气动控?#21697;?#21644;开关阀需要管道专业提供仪表风动力源,与仪表侧过程连接接口规格为1/2”美标外螺纹,仪表风管线延伸到阀门周围1m?#27573;А?/span>

2.7 分析仪

油田地面工程中分析仪一般有含水分析仪、样品分析仪等,仪表专业与管道专业的界面为仪表本体法兰。仪表专业主要是对分析仪在管道上的安装有要求,如分析仪安装在水平管道,含水分析仪要求逆介质流向45°安装,管道专业需要考虑分析仪的维护和操作空间。

3 施工注意

仪表设备大都是高精尖产品,对施工精度和要求较高,暴力等不文明施工对仪表阀门和设备影响很大。例如流量计仪表传感器邻近管道在进行焊接或火焰切割时,要采取隔离措施,防止衬里受热,且必须确认仪表转换器信号线未连接,防止损?#24213;?#25442;器。水平安装时要使电极轴线平行于地平线,不要使其垂直于地平线,因为处于底部的电极易被沉积物覆?#29301;?#39030;部电极易被液体中偶存气泡擦过遮住电极表面,使输出信号产生波动。通常,仪表设备不参与管道吹扫、试压工序,一旦仪表安装完好后,管道作业必须充分考虑到对仪表设备的保护,以免造成损坏。

4 总结

在油田地面工程项目中,仪表专业和管道专业相辅相成,相对独立又不可分割。仪表专业需要给管道专业提资,涉及管道安?#23433;?#20998;如连接端信息、长度尺寸等厂家资料需要管道专业审查,以便在模型阶段将信息进行反馈。二者的结合才能确保现场安装、仪表功能完好的实现,以便减少现场修改、返厂等情况给施工造成经济损失。

 

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