孔板計量引壓裝置標準化研究與應(yīng)用

呼軍 ?；?李文學

(中國石油長慶油田分公司,內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017300)

孔板計量引壓裝置標準化研究與應(yīng)用

呼軍 ?；?李文學

(中國石油長慶油田分公司,內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017300)

孔板流量計將標準孔板與變送器(或差壓變送器、溫度變送器及壓力變送器)配套組成的高量程比差壓流量裝置,是天然氣外輸法定計量器具之一,管道氣體在孔板前后形成的壓差,通過兩根導壓管連接差壓變送器,是流量計算的重要參數(shù)。目前集氣站外輸運行的孔板計量引壓裝置工藝外觀、尺寸,技術(shù)指標不統(tǒng)一,管段長短不同和安裝傾斜度不足都會導致液體殘留、冬季易凍堵,都會導致差壓數(shù)據(jù)的、發(fā)生偏差,同時維護、保養(yǎng)和更換難度比較大。本文主要是研究如何實現(xiàn)取壓裝置的標準化,提高數(shù)據(jù)的準確率、建設(shè)施工效率和工期,降低維護難度。

孔板計量 引壓裝置

1 閥式孔板流量計簡介

孔板流量計是將標準孔板與多參量差壓變送器(或差壓變送、溫度變送器及壓力變送器)配套組成的高量程比差壓流量裝置,可測量氣體、蒸汽、液體及天然氣的流量。

計算公式：

C-流出系數(shù);ε-可膨脹系數(shù);Α-節(jié)流件開孔截面積,M2;Δ P-節(jié)流裝置輸出的差壓,Pa;β直徑比;ρ-被測流體在I-I處的密度,kg/m3;Qv-體積流量,m3/h;

按照補償要求,需要加入溫度和壓力的補償,根據(jù)計算書,計算思路是以50度下的工藝參數(shù)為基準,計算出任意溫度任意壓力下的流量。其實重要是密度的轉(zhuǎn)換。計算公式如下：

也即是要求顯示的0度標準大氣壓下的體積流量。(圖1)

圖1 孔板流量計工作示意圖

圖2 典型儀表安裝圖集-差壓變送器流量測量管路連接圖

2 孔板引壓裝置設(shè)計和施工現(xiàn)狀

在標準設(shè)計圖“差壓變送器流量測量管路連接圖”中,對裝置具體尺寸和外觀并沒有詳細要求,在現(xiàn)場制作過程中,一是電儀施工人員焊接的管路材料、外觀、形狀不統(tǒng)一;二是濕氣計量要求差壓導管有傾斜(1：10～1：100)目前導壓管段抬起角度不足,強行抬起后接頭容易漏氣;三是導壓管段過長,施工過程中不僅耗時費力,而且質(zhì)量不高、標準化程度低。(圖2)

不同施工單位、不同施工人員按照設(shè)計圖紙、經(jīng)驗,制作出的引壓裝置有許多問題,給投產(chǎn)、使用和維護都帶來很大的障礙。

(1)施工人員對圖紙理解不一致,焊接技術(shù)水平差距大,施工工藝水平底。

(2)對焊機、焊條工作條件標準不掌握,對彎管機等輔助設(shè)備操作技能不統(tǒng)一。

(3)對導壓鋼管、取樣截止閥、管件連接件等材質(zhì)、保存和安裝的規(guī)范和要求掌握比較少。

(4)傳統(tǒng)引壓裝置的焊接工藝不達標, 尺寸長短不一致,管件間距不一致,三閥組安裝距離不匹配。

(5)傳統(tǒng)引壓裝置冬季(尤其在夜間)氣溫低,積液易凍結(jié);閥組支撐重量大,而沙土比較疏松,管段易下沉。（圖3）

3 引壓裝置產(chǎn)生問題及分析

通過對蘇東-X等三座集氣站外貿(mào)區(qū)的計量引壓裝置的現(xiàn)場調(diào)研,現(xiàn)用的引壓裝置在生產(chǎn)運行過程中(尤其冬季)普遍出現(xiàn)以下問題：一是導壓裝置傾斜角度不足15-20度,導壓管中容易積液,干擾差壓數(shù)據(jù)的準確性;二是如果將導壓管段強行抬起回液,裝置與流量計接口易漏氣,密閉性不好;三是外觀不一致,保溫后體積大小不同,影響集氣站標準化效果;四是裝置長期使用后,維護、維修和更換難度大,伴熱帶長度、保溫等都需要更換。

4 引壓裝置標準化的優(yōu)勢

標準化的孔板計量引壓裝置,是提高孔板計量裝置工作效率、準確率的要求;可以變現(xiàn)場制作為現(xiàn)場安裝,提高建站過程電儀施工速度(5套裝置的材料領(lǐng)取、現(xiàn)場制作、安裝大致需要2-3天);在產(chǎn)建電儀施工人員技術(shù)水平層次不齊的情況下,大幅度提高計量裝置的施工質(zhì)量;減低維護維修工作量,縮短更換引壓裝置(包括保溫等)的時間至2小時以內(nèi)。

圖3 現(xiàn)場在用的傳統(tǒng)引壓裝置

5 引壓裝置優(yōu)化和現(xiàn)場實施

6月初,在1#集氣站進行孔板計量引壓裝置實驗,通過與施工技術(shù)員現(xiàn)場交底,旁站監(jiān)督,逐向?qū)τ绊懸蛩貙?yīng)改進,基本實現(xiàn)孔板計量引壓裝置的標準化。(圖4)

由于實驗裝置還是在建站現(xiàn)場制作,受到圖紙、材料、技能、環(huán)境(風沙)等影響,裝置安裝后還存在傾斜度不足的問題,投產(chǎn)效果沒有達到預期設(shè)想的效果。

在2#集氣站孔板計量實驗裝置總結(jié)過程中,提出了新的改進的要求,包括壓變和差壓變送器接口預留好,或者直接帶差壓變送器;自帶20度的傾角,便于導壓管內(nèi)液體回流;整體長度宜短不宜長。(圖5)

通過對孔板計量引壓裝置進行AUTOCAD圖紙設(shè)計,結(jié)合施工單位實際情況,確定通過項目組材料組委托孔板計量裝置廠家進行焊接制作,將引壓裝置成品化,電儀施工人員現(xiàn)場安裝。

8月份,廠家發(fā)出樣品通過現(xiàn)場安裝實驗,各項指標都能夠達到設(shè)定目標的要求,技術(shù)指標合格。

6 效果分析

優(yōu)點包括：一是通過優(yōu)化后的孔板計量引壓裝置自帶的傾斜角度,在微伴熱情況下,積液靠重力回流,可以有效的解決非標準型孔板流量計導壓管在冬季運行中容易發(fā)生積液凍堵的問題;二是可以將成品孔板計量引壓裝置作為備件,更換簡單;標準化效果良好;節(jié)約建站過程制作導壓裝置的時間(5套裝置的材料領(lǐng)取、現(xiàn)場制作、安裝大致需要2-3天)。

缺點包括：成品孔板計量引壓裝置總長度超過50CM,不能滿足計量分離器DN80和DN50管段間50CM距離的要求。

針對不足之處,可以根據(jù)現(xiàn)場工作的時間進度、安裝要求和人員技能分別從三個方面得到好的解決效果,一是按照設(shè)計圖紙,提前要求廠家調(diào)整孔板流量計的操作端方向;二是現(xiàn)場調(diào)整孔板流量計的操作端方向;三是孔板本體安裝調(diào)整。