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金属管转子流量计在分离器排液系统中的应用

发布日期:2017-07-15  来源:  作者:  浏览次数:
【导读】:目前多井集气站普遍通过撬装自动排液装置排放生产污水,污水计量采用金属管转子流量计,在近几年的运行过程中,发现存在以下问题......
 【摘要】 目前多井集气站普遍通过撬装自动排液装置排放生产污水,污水计量采用金属管转子流量计,在近几年的运行过程中,发现存在以下问题:一是金属管转子流量计不适应污水的大流量排放 , 污水携天然气冲击导致流量计损坏。二是撬装自动排液装置设备费偏高。本文针对上述问题,分析分离器排液系统优化设计思路,通过完善自动排液系统设计,达到降低建设投资的目的。
 
引言
        由于当前污水处理的站点大多使用自动排放污水的技术,在某种程度上缓解了排除污水的压力,在金属管道铺平的运行中,污水得到广泛的处理。但是随着该项技术广泛的应用到生产中,很多弊端也逐渐暴露出来。该项技术很难满足大范围的污水排放,而且长时间进行处理,还可能造成设备大范围损坏,维修成本较高。现今的污水处理工作已经离不开分离器排液系统,所以急需要对该项技术进行优化。
 
一、排液系统简介
        自动排液装置主要由以下三部分组成 : 磁翻板液位计、控制箱、阀组撬装系统,其工作流程如下:
节电型自动排液装置工作流程图
        自动排液装置的仪表风管线、液位计、控制箱、阀门撬装均使用了电热带进行伴热。并在其下游采用金属管转子流量计用以计量排放污水液量。
 
        就目前来讲,主要的排液系统可以按照不同功能和性能,大致分成三类:
 
        机械式排液系统 : 这类排液系统主要承担对污水管道的梳理功能,主要通过放气阀和浮筒等设备进行连接,在整体上有着容器自动排液化的效果,这类机器明显具有体积大的特点,结构功能较为繁多复杂,承担的任务量较重,必须在满足污水处理工作维护的基础上进行处理液体的计量而且还要兼顾对系统整体的监控功能,这类系统大多适用于大型的工程维护中,对于后期污水的处理工作,同时在监控工作中占据一定的优势,可以说是比较兼顾的分离器排液系统。
 
        电控式排液系统:这种系统的主要特点就是围绕不同种类的电输出信号对执行门进行屏蔽,能够控制阀门在一段时间内的开闭,这种独特的系统设计导致其能够应用在较为繁琐的施工场地,能够实现自动化排液,然而在该种系统没有处在稳定的电流环境中,电控式排液系统运行就会受到一定的阻碍,就比较容易发生事故。并且电控式系统的设备维护还较难实现,不能在电动执行的阀门中进行优化。
 
        气控式排液系统:这种系统的优势就是在电容式和机械式排液系统的基础上,加以改进,完善了以上两种系统的漏洞,更加符合安全生产的需求,在一定程度上也缓解了电控式排液系统的复杂性,能够在施工进行时进行全面的运转,并进行液位调整。但是该种系统的设备成本较高,需要经常进行维护,大大提高了生产成本,就目前来说应用远远不如前两种广泛。
 
二、自动排液系统存在的主要问题及优化思路
        对于自动化排液系统的应用,很多工程上都采用了这种自动化的系统设备,大大提高了生产效率,保护了周围环境,在人力物力上也有一定程度的节约。但是在自动排液装置投产运行过程中,暴露出了一些问题,使生产受到一定程度的制约,总结归纳为以下三方面:
 
(一)污水含杂质较多,影响磁翻板液位计计量
原因分析:
一是在低温工作环境下,排水孔道不能够维持正常温度的环境下,液位计发生冻堵现象,难以实现液位的调整;
二是由于污水内杂质较多,在次孔道内堵塞在一起,堆积后造成腔体内径变小,使浮子无法通过,排水孔道被严重堵塞,难以维持正常的生态计量,导致液位计读数不准确。
 
优化思路:
        一是紧贴液位计柱壁竖直缠绕 4 根电热带,电热带不能与液位计检测杆和磁转柱接触,防止温度过高损坏电
子器件;
        二是定期对液位计进行清洗,加装雷达液位计,使用PLC 系统对排液装置进行控制,可以在某种程度上降低对系统设备方面的要求,这对于简单的污水处理优化方面,能够承担一定的风险,在整体的机械承担角度,还能够起到一定的缓冲作用。
 
        对于污水的处理效果也能够在维持稳定生产的基础上进行,关于设备的维护方面还是要按照规定的章程进行,否则难以保证设备在该工程体制下能够安全稳定运行。污水中所含杂质也会按照系统内壁孔道的优化被排出来。能够对该类的优化作用起到更好的效果,维持在稳定的系统排除污水的范围中。
 
(二)金属管转子流量计不能适应污水大流量排放
卡门漩涡原理图
        原因分析:目前污水计量使用的金属管转子流量计是适用于低流速小流量的介质测量。其设计量程为 5m 3 /h,而实际应用中,自动排液撬属于间歇性排水,每秒排水达到 5kg,远超设计量程。污水的大流量排放,其内部携天然气及较多杂质对金属浮子进行冲击,造成仪表故障、损坏,导致无法对污水排放量进行精确计量。在金属管符子的流量计算中,我们大致上也可以按照传统的工程计量方式进行处理,导致污水不能够从该类大流量管道中排放,污水的进程受到影响。
 
优化思路:使用涡街流量计计量污水见图 2,涡街流量计
        主要具有压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响的特点。对于流速波动较大的排放工况适应性更强。经过对排液量的实测,每秒最大排水量达到 5kg。
 
        通过公式:M 流量 =V 流速 ×T 计算得出,最大排水量为18m3/h。按照实际最大值应为仪表量程最大值的 2/3,确定涡街流量计的量程范围应为 0 ~ 24m 3 /h。
 
(三)撬装设备存在一定不适应性且投资偏高
自动排液散装设备流程图
        原因分析:一是自动排液装置仪表风管线在较低温度下易结冰冻堵;二是仪表风中的杂质易堵塞调压阀或者电磁阀;三是自动排液装置的仪表风接自站内自用气系统,排液后就地放空,存在一定的安全隐患。对于整体环境中有一定的封堵作用,不能在安全稳定运行的基础上进行撬装设备的完善,难以适应工程建设的发展,对于仪表自动化通风设施的维护方面有着粗略的优化作用,但是整体上来说并没有太多的改进。整体的自动化排液技术方面没有过于明显的优化效果,对于整体的防爆技术方面仍然存在一定的漏洞。
 
        优化思路:将自动排液装置由撬装式改为散装式见图 2,分离器液面上部的压力最大可达 7MPa,当设备正常工作时,节流截止阀、气动阀和闸阀均处于开启状态,当分离器液位达到排液高点时,电动阀开启,开始排液,液体经节流截止阀限流降压,经气动阀和电动阀后排至常压污水罐,当液位达到排液低点时,电动阀关闭。当电动阀出现故障,比如排液过程中,突然断电,此时气动阀动作,并切断排液管路,防止高压气体排出。另外,设置旁通阀,可以实现手动排污。就可以在一定程度上降低自动化处理的弊端,减少疏水阀的开闭效果,在整体的集中化控制中占有一定的优势。电控式的集中化处理方式的体积较为庞大,对整体运算的处理方面不够完善,所以要结合手动的电控系统设置,在联动气控式装配的基础上进行整合。才能够满足实际生产的需求,在对应的散装式撬装排液系统中保持一定的稳定性,承担相应的风险,对分离器排液系统起到相当的优化作用。
 
三、散装排液系统主要功能及特点
(一)散装排液系统主要功能
        散装排液系统主要由控制执行单元、检测单元组成,其功能如下:执行单元功能:一是电动切断阀能实现间歇操作,根据PLC 系统设定的高低液位联锁点,打开 / 关闭电动阀;二是气动单作用气缸球阀作为辅助阀门,平时在全开状态,只在电动阀故障状态下由 PLC 系统控制动作,根据设定的高低液位联锁点,打开 / 关闭气动控制阀;三是采用电动切断球阀与气动单作用气缸球阀级联这种方式,能尽量减小故障的发生,达到高可靠性的要求。
 
        检测单元功能:一是选用雷达液位计实现液位远传,进入值班室控制系统显示、报警、联锁,控制系统对液位精度要求较高,雷达液位计能够达到要求,而磁浮子液位计精度不能达到系统要求,适合现场就地显示。二是为避免自动排液系统故障影响集气站生产,气田已建站场均设置了手动排液系统作为备用,当雷达液位计出现故障时,可根据磁浮子液位计的现场液位指示进行手动排污。
 
(二)散装排液系统主要有以下特点:
        一是在故障状态下,可快速切断排液管路,安全性更高;
        二是采用电动球阀作为主要切断和开关阀门,受污水内杂质冲击影响较小;
        三是气动单作用气缸球阀作为紧急切断阀,气源来自氮气气瓶,取消了接自站内自用气系统的气源管线,且开启时氮气就地放空无安全隐患;
        四是自动排液装置由撬装改为散装后,每套设备可节省投资 6 万元,能够在很大程度上节约成本,缓解排液装置造成的压力,对污水采取更加优化的处理方式,在检测单元上达到技术要求,降低液位故障,在维持气田电站稳定的情况下,按照对应的指示方式进行系统的整体性优化。
 
四、结论
        (一)自动排液装置在气田应用以来,能够适应气田生产的需要。
        (二)针对生产中暴露的不适应性,分别在污水计量装置与撬装式设计上做出优化,技术可行,降投资效果明显,可作为今后气田建设常规设计推广。

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