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    投入式液位變送器在海上平臺的設計與應用

    發表時間:2017-04-21   點擊次數:491 技術支柱:1560-1403-222
          科技的帶來經濟的發展,經濟的發展推動科技的革命。對于能源行業來尤為明顯,此刻全国范圍內對于火油天然氣資源的需求迫切,同時更多的油氣資源也被開發出來供應市場,但市場需求與供給端的予盾突出。對于深海的石油來說,其是儲量大,油品好,受到各石油企業的追捧,加速進軍深海的步骤;中國海油不甘落后,在南海開發了中國*先個深水氣田--南海深水天然氣開發項目。
    在南海深水天然氣開發中,為了按捺長距離海管輸送過程中天然氣水合物的產生,须要在平臺上存儲1500m3貧MEG溶液供流程利用。在設計過程中,由于深水氣田平臺空間度張,重控也達到臨界值,安顿一個儲罐儲存MEG溶液將對總體和結構**帶來很大困難。在此情況下,設計方考究出运用平臺樁腿作為容器,存儲MEG溶液的方案。同時,緊貼樁腿設置一個套管,底部與樁腿,把MEG輸送泵下入套管底部,MEG溶液抽取平臺上。
    上述方案作為一項技術創新,很好的解決了乙二醇的儲存問題,節省了平臺空間,減少了平臺重量。但另一個技術問題隨之而來:為了不破壞樁腿結構,MEG的注入、抽取等工作均需在與樁腿連通的套管上進行,液位測量需在此處完成。在此工況下,既需要確保液位測量的準確性,保證量程和精度,要考慮在此地方進行安裝的可行性和可維護性,液位變送器的選型變成一個迫切需要解決的問題。
    設計方通過針對非常工況下液位儀表的選型分析,終確認采用 投入式液位變送器 ,隨泵一齐安裝,解決了測量和安裝這兩個,保證了精確的液位測量。
    本文從海上平臺樁腿內MEG液位測量的需求出發,結合各類變送器的原理、能力和特點,針對具體工況進行設計選型,說明了投入式液位變送器在海洋平臺上特殊工況下的適用性。同時,結合生產實際,對投入式液位變送器特殊的安裝方式進行研究,給出具體的解決方案,從而滿足現場需求。

    1 液位變送器選型分析
    在南海石油平臺上,常年處于高鹽霧、強腐蝕的環境,對現場儀表的可靠性、防護等級、防爆等級、材質等有高要求,水平上給儀表選型設計增补了難度。现在,海洋平臺上常用的液位儀表類型有壓力式、雷達式、超聲式、浮子式、磁子式等類型。在液位儀表的選型過程中,须要從液位儀表的測量范圍、測量精度、實際安裝需求等方面出發,全面解析,綜合判斷,選定適用的液位儀表。下面針對本文所述的具體工況,對各類變送器展開詳細解析,確認佳阵势。
    此處液位測量的需求為測量直徑0.5m,長度近100m的套管內MEG溶液的液位,該套管深入水下80m,與樁腿焊接,液位儀表的量程范圍為0~100m。如選用側裝式液位變送器,如浮子式、磁子式,經過咨詢廠家,無量程可滿足需求的此類產品。而且,在水下80m處的套管上開孔并安裝法蘭,對套管結構、防腐等方面提出高的要求,且法蘭連接處成為新的走漏點,增大了項目風險。所以,不推薦运用浮子式、磁子式液位變送器及需要套管底部開孔的差壓式液位變送器。
    若是拔取外貼式安裝步地,如外貼超聲波液位變送器,须要考慮液位變送器浸入海水中,面臨海水腐蝕、海流沖刷等惡劣環境,并由此帶來液位變送器材質昂貴,安裝困難的問題,不宜選擇合適的產品。因而,不推薦外貼式液位變送器。
    從安裝便利性考慮,頂裝式液位變送器適合。對于雷達式和超聲波式液位變送器,要求液面與發射口之間無干擾物,但此處套管內徑0.5m,長100m且套管內有電纜,MEG升迁泵護管、管卡等設施,會影響雷達式和超聲波式液位變送器的測量精度。是以,這兩種類型的液位變送器也不適用于此處工況。
    隸屬于壓力類液位儀表的投入式液位變送器,可选择頂裝式安裝,測量傳感器固定于套管底部,通過電纜靜壓信號傳輸至固定于套管頂部的表頭,并其變送為標準4~20mA電信號,再傳輸至中控進行檢測,能够很好的解決這個技術問題。以是,成為此處MEG液位測量的佳選擇。

      2 投入式液位變送器的原理及特點
    投入式液位變送器是基于所測液體靜壓與該液體高度成正比的意思,选拔擴散硅或陶瓷敏感元件的壓阻效應,將傳感器接收的靜壓轉換成電信號,經過變送器的溫度補償,并進行的線性修正,轉換成4~20mA標準電流信號輸出,并可通過儀表電纜連接至控制系統,進行檢測和控制[1]。
    當液位變送器投入被測液體中某一深度時,傳感器迎液面受到的壓力公式為
    P=ρ.g.H。式中
    P :變送器迎液面所受壓力
    ρ:被測液體密度
    g :當地重力加速度
    如果被測液體密度肯定,已知當地重力加速度和靜壓值P,根據公式計算出傳感器所處位置的液體深度H。
    投入式液位變送器具有廣泛的量程范圍,在0.3~100m之間可供用戶解放選擇,根據需求定制,且具有二倍超載本事,對工況波動具有強的適應能力。其傳感器材質有多種選項,304、316不銹鋼傳感器適用于水及一般非腐蝕性介質,陶瓷材質膜片、哈氏C合金膜片適用于各種腐蝕性介質。該變送器具有很高的測量精度,準確度等級可達0.1級,并有0.25級、0.5級、1級等多種選擇。防護等級可達IP68級,可保證傳感器長期浸入被測介質中而不損壞。儀表可輸出二線制4~20mA/三線制1~5VDC標準電流電壓信號,有HART協議。投入式液位變送器的傳感器部分可直接投入到液體中,變送器部分可用法蘭或支架固定,安裝运用容易。可用于城市給排水,水處理廠、水庫、河道、海洋、儲油罐及石油、化工、電力等部門的液位測量,被測介質可以是水、油、酸性、堿性及茂密性液體。綜上,投入式液位變送器具有技術、精度高、質量穩定可靠、安裝使用方便等優點,是一種過程檢測控制系統中抱负的液位儀表。
    圖1 投入式液位變送器

    投入式液位計

      3 針對具體工況的分析
    樁腿MEG液位變送器工藝參數如表1。
    針對上述工況,在具體設計過程中,要求此處的投入式液位變送器的傳感部分采用能抵御貧MEG腐蝕的316不銹鋼,IP68防護等級要求。傳感器與表頭之間的連接電纜也需長期浸入貧MEG溶液中,因此要求采用PTFE coating,并可承受950N的拉力,以保證長期垂入的情況下不產生機械拉伸損壞。變送器要求兩線制,4~20mA輸出,帶HART協議,變送器外殼為316不銹鋼,可抵御南海高溫高濕的鹽霧環境腐蝕。精度要求0.25級。在實際安裝設計中,因為貧MEG輸送泵的泵頭也安裝于套管底部,為了使變送器處于穩定、無湍流的測量環境中,將傳感器固定于泵頭下方1m處,垂掛處理。為防止變送器與傳感器之間的電纜長期懸垂于套管內,機械強度受損,同時也防止其在套管內與貧MEG輸送泵的動力電纜、泵護管等設備纏繞,將電纜固定在泵桿上,隨泵逐級下入套管進行安裝固定。該電纜通過法蘭穿過并固定于套管頂部大法蘭,接入變送器接線盒,完成了整個安裝過程。

      4 結束語
    在本實例中,通過對液位儀表進行深入分析,選擇了合適阵势的液位變送器,找到了測量樁腿MEG液位的有效渠道,對準確監控和確認工藝流程的實際情況有著重要意義。

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