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液位变送器

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降低高振动设备检测仪表及液位变送器的故障率

作时间:2019-08-20  来源:  编辑:
   
摘 要:燃气压缩机是海上石油平台生产中的关键设备,它的稳定运行可以保证发电机组的稳定供气,同时减少平台碳排放标准, 承载着为发电机组提供压缩燃气及保卫蓝天的重要使命。否则将会对透平的正常运行产生严重影响,从而确保电网的稳定起到极 为重要的作用。燃气压缩机运行时很明显的特点就是区域高振动,高振动对机组的附属检测仪表产生了很大干扰,进而影响了压缩机的稳定运行。因此,如何降低高振动设备检测仪表故障率成了压缩机稳定运行的关键。
 
0 引言
    燃气压缩机是海上石油平台生产中的关键设备,为透平发 电机组提供压缩燃气。一旦燃气压缩机停机,平台发电机便会 切换液体燃料或停机,同时低压伴生气会排放燃烧,严重影响平台定生产的同时增加了碳排放。 
    燃气压缩机运行时很明显的特点就是区域高振动,高振动 对机组的附属检测仪表产生了很大干扰,测量值严重失真,尤其是燃气压缩机分液罐液位测量值跳变非常严重,进而影响了压缩机的稳定运行。 
    对液位测量值跳变问题进行分析处理,从而确保燃气压缩机稳定运行。进一步提高完整性的管理水平,为稳定生产提供强 有力的保障。
 
1.工艺流程先容
    某海上石油平台,生产分离器的伴生气,流经入口燃气冷却 器和入口燃气洗涤器后进入到压缩机橇内的一级洗涤器处理 后,再流入一级入口缓冲气罐进入一级压缩机气缸,经一级压缩 后排至一级出口缓冲气罐,然后经一己娩却器冷却后进入二级 洗涤器,从二级洗涤器流出的燃料气流入二级入口缓冲气罐,吸 入二级压缩机气缸,经二级压缩后排至二级出口缓冲气罐,再经 二己娩却器冷却后排出橇外,经燃料气接收器缓冲洗涤、燃料气过滤器过滤、燃料气加热器加热后供平台发电机使用(图 1)。
燃气压缩机流程
 
2 机组运行中存在的问题
    在燃气压缩机运行期间,操作人员发现一、二级分液罐液位 计有不同程度的跳变,对压缩机的稳定运行造成了很大影响。
    依据操作人员反映液位计跳变的情况,对近两年压缩机关断次数及原因进行统计(表 1)。
2016—2017 年度压缩机停机数据统计
 
    从上述统计数据可以看出,发现压缩机停机原因 71.4%都 是液位计跳变导致。一旦燃气压缩机停机,平台发电机便会切换 液体燃料或停机,增加运营成本,同时低压伴生气会排放燃烧, 严重影响平台稳定生产的同时增加了碳排放。
2.1 原因分析 
    (1)液位计门槛电压不合适。本燃气压缩机采用的是 KTEK 企业生产的磁致伸缩式液位变送器,此液位计如果出现输出偶尔上升或者下降达到报警值,这可能是信号丢失或门槛电 压设置不当,通过门槛电压调节电位计来对门槛电压进行适当 调节。通过调节,液位计跳变现象依然存在,机组还是不能正常
运行。
    (2)模块故障。此类型液位计变送器都是模块化的,并且 电子元件都是包含在可更换的模块中,初步怀疑模块出现故障,导致测量值失真。现场对液位变送器模块进行更换,更换后跳 变还是存在。 
    (3)振动干扰。燃气压缩机区域非常明显的特点就是高振动,压缩机撬内尤其严重。经现场实际测量液位计处振动值达到了 (5.0~5.5)mm/s,而对比现场其他罐体液位计振动值均在 0.15 左 右,据此判断振动对其测量值有很大干扰。
    现场通过安装减震块来消除振动干扰,减震块确实有缓解 跳变的作用,但是还是会出现幅度较大跳变停机现象(图 2)。对生产平台来说,哪怕只有那么一次非正常停机也是不能够接受 的。单纯靠减震块数量的增加来抗震,俨然不妥。
液位计减震块安装位置及跳变曲线
 
    从以上 3 个方面分析,问题还是没有很好解决,但仔细分析 机组运行中存在的问题是由于高振动使磁致伸缩式液位计出现这种跳变现象,于是尝试使用新型液位计来解决数据跳变问题。
    2.2 问题处理 
    鉴于前期问题的排查分析,得出高振动对燃气压缩机洗涤 罐液位测量值产生极大干扰,计划液位计换型。通过现场液位计 参数采集,开始着手液位计自主选型工作。通过资料收集,本次 液位计计划采用差压式液位变送器来替代目前这种磁致伸缩式液位计。
    差压式液位计测量原理:差压式液位测量方法的理论依据是流体静力学原理,是利用容器内的液位改变时,液柱产生的静 压也相应变化的原理而工作的,即罐体中任意一点的静压力 PA 与其自由表面上的压力 PB 之间的差值 ΔP,等于液体密度 ρ、重力加速度 g 和液体高度差 H 的乘积(图 3)。即 ΔP=PA-PB=ρgH。 其中,PA 和 PB 为两处的静压力,ΔP 为 A 处的差压。
差压式液位测量示意
    在一般情况下,被测介质的密度和重力加速度都是已知的,因此,差压与液位的高度 H 成正比,这样就把测量液位高度的问题变成了测量差压的问题,通过测量差压 ΔP 即可求出被测 液位高度 H。由于燃气压缩机设备高振动的特殊性,本次差压式 液位计采用双法兰带毛细管式液位变送器,通过毛细管压力传导,将变送器固定到撬内振动 较小区域或固定到撬外,消除 振动影响。并且双法兰式差压变送器还可以解决高黏度、易 凝固、易结晶、腐蚀性、含有悬 浮介质的液位测量问题。 
    结合差压式液位计正负迁 移的调试方法,液位计调试完 成后,燃气压缩机启动运行,通 过控制盘观察液位曲线情况,较为平稳。通过本方案的实施,很好地解决了燃气压缩机洗涤 罐液位测量跳变失真的问题。
 
2.3 效果验证
改造换型施工后,对优化后的效果进行测试检验:对燃气压 缩机长时间运行测试,通过控制盘观察洗涤罐液位曲线情况,曲 线变化非常平稳,基本没有较大范围变化,通过对机组长时间运
行的测试,效果良好,没有出现一次由于液位计跳变导致的燃气 压缩机停机的情况,液位计跳变故障停机率从整改之前的71.4%降低到了 0%,实现了压缩机高振动区域检测仪表的稳定运行,确保不发生跳变导致的停机事件。平稳运行曲线如图 4。
洗涤罐液位曲线
 
3 结语
    经过近半年的运行测试,洗涤罐液位计测量值稳定,本次改 造收到良好效果。有效地消除了高振动的影响,确保了机组的稳定运行,助力平台稳产高产,节能减排,为蓝天保卫战以及实现 千万吨级大油田、清洁渤海贡献绵薄之力。
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