孔板計量引壓裝置標準化研究與應用

呼軍 常慧 李文學

(中國石油長慶油田分公司,內蒙古鄂爾多斯 017300)

孔板計量引壓裝置標準化研究與應用

呼軍 常慧 李文學

(中國石油長慶油田分公司,內蒙古鄂爾多斯 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。目前集氣站外輸運行的孔板計量引壓裝置工藝外觀、尺寸,技術指標不統一,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,都會導致差壓數據的、發生偏差,同時維護、保養和更換難度比較大。本文主要是研究如何實現取壓裝置的標準化,提高數據的準確率、建設施工效率和工期,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;ε-可膨脹系數;Α-節流件開孔截面積,M2;Δ P-節流裝置輸出的差壓,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,根據計算書,計算思路是以50度下的工藝參數為基準,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 孔板引壓裝置設計和施工現狀

在標準設計圖“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計圖紙、經驗,制作出的引壓裝置有許多問題,給投產、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,對彎管機等輔助設備操作技能不統一。

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

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

3 引壓裝置產生問題及分析

通過對蘇東-X等三座集氣站外貿區的計量引壓裝置的現場調研,現用的引壓裝置在生產運行過程中(尤其冬季)普遍出現以下問題：一是導壓裝置傾斜角度不足15-20度,導壓管中容易積液,干擾差壓數據的準確性;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;可以變現場制作為現場安裝,提高建站過程電儀施工速度(5套裝置的材料領取、現場制作、安裝大致需要2-3天);在產建電儀施工人員技術水平層次不齊的情況下,大幅度提高計量裝置的施工質量;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。

圖3 現場在用的傳統引壓裝置

5 引壓裝置優化和現場實施

6月初,在1#集氣站進行孔板計量引壓裝置實驗,通過與施工技術員現場交底,旁站監督,逐向對影響因素對應改進,基本實現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場制作,受到圖紙、材料、技能、環境(風沙)等影響,裝置安裝后還存在傾斜度不足的問題,投產效果沒有達到預期設想的效果。

在2#集氣站孔板計量實驗裝置總結過程中,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圖紙設計,結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,電儀施工人員現場安裝。

8月份,廠家發出樣品通過現場安裝實驗,各項指標都能夠達到設定目標的要求,技術指標合格。

6 效果分析

優點包括：一是通過優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;節約建站過程制作導壓裝置的時間(5套裝置的材料領取、現場制作、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,可以根據現場工作的時間進度、安裝要求和人員技能分別從三個方面得到好的解決效果,一是按照設計圖紙,提前要求廠家調整孔板流量計的操作端方向;二是現場調整孔板流量計的操作端方向;三是孔板本體安裝調整。