液化石油氣生產系統封存及閑置設備的管理

謝 飛

（中海石油（中國）有限公司崖城作業公司，廣東深圳 518067）

0 引言

受Y13-1氣田產能下降和銷售合同約束的影響，深圳南山終端處理原料凝析油隨之減少，LPG（Liquefied Petroleum Gas，液化石油氣）生產系統無法繼續連續生產。維持LPG生產處理有間歇式和引入回流補充原料2種方式，間歇式每周生產2 d，引入回流補充原料不足的方式可連續生產。間歇式生產設備頻繁啟停，管線管件、壓力容器冷熱切換頻繁能耗較大，設備損耗及安全風險相對較高。技術改造引入回流的生產模式受產量的限制，效率低、能耗大，單位能耗隨原料的逐漸減少而日趨增加。本著降本增效原則，從公司經濟利益角度，對2種生產模式作運行成本的經濟核算。

1 運行成本核算

根據生產報表數據統計和未來5 a收入預測，分析計算超低流量工況下，2種生產模式的經濟效益。

按每年運行360 d計算，LPG處理系統總功率為270 kW，電耗233×104kW·h/a，生產系統加熱消耗燃氣90×104m3/a，裝置維保費平均約120萬元人民幣/a，連續生產年度電費約240萬元人民幣，燃氣燃燒加熱耗氣費156萬元人民幣，共計400萬元人民幣/a。同理，按每周運轉2 d計算間歇式生產，年度耗能費用 112.4萬元人民幣。

LPG裝置連續生產和間歇式生產的經濟性分析見表1，其中LPG價格大約5000元人民幣/t，市政電網供電價格1元人民幣/（kW·h），天然氣價格按3000元人民幣/t估算。

根據表1對比計算，目前及將來工況下，LPG處理系統無論是采取間歇模式還是改造后連續生產模式，收入遠低于運維成本，運行經濟收益為負值[1]。為保障公司生產經營的利益而關停LPG生產系統，將導致系統設備長期閑置待用。為保障設備設施的完整性，以及將來區域新油氣田開發或外來油氣接入海底管線留用作好準備，停運裝置但不作廢棄處理，因此，管理好閑置設備非常必要[2]。

2 系統封存

目前，國內外閑置設備的管理各有特色，不同廠家的指導資料不盡相同，但最終目標都是根據生產單元的特點研究出既能保障設備完整、隨時可用，又能節省勞動力和維護成本的方法。常用的做法是惰化封存管理或拆除封存處理。惰化封存管理一次性資金投入較少，具有啟用恢復周期短、資金少的優點；缺點是日常保養需要持續不斷地投入少量資金和勞動力。拆除封存就是拆除解體設備、清潔干凈后用油脂封存或按廠家推薦的倉儲方式存儲管理，可一次性解決問題無需后續資金投入，倉儲勞動力需求少，缺點是一次性投入資金大，在設備的拆除、安裝過程中需專業技術人員指導和相對較長的作業時間，恢復生產時還需要更換部分損壞配件，存儲場地較大。南山終端LPG生產系統設備多，具有管線長、管件多、工藝復雜及體積大等特點，綜合考慮資金和未來5 a后啟用等因素，選用經濟實惠的氮氣惰化封存方式。

表1 LPG裝置連續生產和間歇式生產的年經濟性分析

2.1 系統關停、隔離、放空、吹掃和清潔

惰化封存處理分系統關停冷卻、放空泄壓、清潔和惰化封存3個步驟逐。關停申請獲批后，研究封存方案、分析作業風險控制并做好關停計劃，按關停冷卻、斷電隔離和工藝隔離→放空、惰化吹掃 →清潔、防腐→封存隔離的順序逐步推進。

在保證安全的前提條件下，按操作程序逐步關停系統，為保證現場設備和作業安全而采取的措施是生產設備的斷電隔離和工藝隔離。斷電隔離避免設備漏電及作業過程中誤操作啟動設備風險的有效控制措施，主要針對馬達和電加熱器的斷電、掛牌和上鎖。

待系統冷卻至常溫和斷電隔離完成后進行泄壓排空、工藝隔離，工藝隔離優先使用閥門關斷法，工藝中重要位置或泄漏風險較高的位置采用雙閥關斷或安裝盲板隔離，發生過泄漏的閥門不作為隔離選項，控制閥、蝶閥、截流閥、單向閥和油嘴等不能作隔離閥。工藝隔離完成后，移除或旁通系統中的控制信號如液位、壓力開關及傳感器、高低液位報警和關停等，防止誤動作和誤報警。

隔離完成后，做好長期隔離的相關程序文件，在P&ID(Process and Instrument Diagram，工藝流程圖)中作好盲板安裝的位置標注，閥門開關情況另加附件說明，詳細登記閥門開關狀況，并修改封存后的P&ID圖紙。

LPG生產系統屬于烴類油氣生產設備設施，系統惰化吹掃一般選用惰性氣體或不與烴類發生反應的氮氣。系統冷卻后，用氮氣吹掃系統中的烴類物質再作惰化、放空生產系統，惰化氣體用量根據生產系統的容積計算，估算方法為容器體積加上管線估算體積[3]。南山終端LPG系統容積體積估算見表2。

由表2可知，系統估算容積1047 m3，根據理想氣體方程PV等于常數[4]，按103.421 35 kPa計算吹掃替換一次最少需要的氮氣約為2094 m3（常壓），吹掃次數為3～5次，最大需求共計10 470 m3（常壓）。最后封存壓力103.421 35 kPa（表壓），根據理想氣體方程計算得出，需惰化氮氣約2094 m3，共計 12 564 m3約 15.71 t。

惰化合格標準的判斷方法是取容器排出口氣體進行組分分析[5]，依據可燃氣體體積濃度判斷惰化程度，一般取燃氣濃度＜5×10-5（50 ppm）（即可燃氣濃度降到爆炸下限的50%）時似為惰化合格，否則需繼續吹掃置換。能用水清洗的設備和容器清洗晾干避免殘留，旋轉部件涂抹油脂密封保護，靜止部件可選用刷油漆或涂油脂等防腐措施。

2.2 系統封存

惰化吹掃完畢作氣密試驗，發現泄漏及時維修更換密封件，確保系統無泄漏，防止封存氮氣泄漏失效而帶來負面影響。系統充氣封存，容器、管線及設備全覆蓋避免死角。保壓測試觀察時間≥3 d，如有壓力變化或泄漏情況，查找、排除泄漏點，再重做充壓測試，最后系統充壓至103.421 35 kPa。

封存完成后，恢復生產系統中設備本身帶有或需要電加熱防潮的設備如電機、控制箱，配電柜和設備潤滑油箱的加熱器電源，使加熱防潮設備的正常工作，并做好標注和文檔記錄，以便恢復生產和日常維修保養時能快捷、方便地查閱。

3 閑置設備的管理

設備管理理念、維護維修策略是預防性維護結合修正性維修的全生命周期管理[6]，根據油氣生產處理設備的特點，制定長期滾動循環維修的設備管理機制。閑置設備管理與正常使用設備的維修保養一樣，因設備本身屬性的不同，維修保養方式也截然不同[7-8]。南山終端LPG生產系統設備主要有泵類、脫碳二塔、脫碳四塔、空冷器、重沸器、LPG儲存罐及管件閥門和控制儀表設備等，見表3。

3.1 閑置設備失效形式

設備是為工程生產的實現而設計，長期待用閑置受環境條件、承受載荷、溫度、介質及工況的影響而改變，其失效形式與運行使用時的失效方式有所區別[9]。南山LPG生產系統設備主要失效形式有5種。

表2 南山終端LPG系統容積體積估算

表3 南山終端LPG生產系統動設備

（1）腐蝕造成的設備性能降低或損壞，如脫碳塔、管件、機電設備和儀表設備。

（2）長期閑置，局部零件長期受不均的應力作用發生變形失效[4]，如泵的葉輪、軸、彈簧（控制閥、判斷閥和安全閥）、管線及連接螺栓、風機、壓縮機盤根及密封等。

（3）溫度、介質及工況的改變導致密封失效，老化損壞等，如泵的密封、電機密封、管件和脫碳塔的墊片及金屬設備內部腐蝕等。

（4）設備閑置受潮導致絕緣降低或失效，儀表、儀器的漂移或損壞，如電機、防爆控制箱和變送器、顯示表等。

（5）設備內部的油、氣、水長期的工況變化和不流動而出現變質或硬化，帶來次生影響設備損壞，其他因素的變化導致設備的損壞，如軸承潤滑油脂和潤滑油變質、設備內介質變質或被置換、冷卻水變質硬化等。

3.2 閑置設備管理措施

閑置設備管理的目的是保障設備閑置的全生命周期的完好性。利用有限的資源，采取有效管理措施，確保停用、閑置設備始終處于良好狀態，減少和避免設備在停用、閑置期間造成非正常損壞，避免資產流失、保證后續正常生產。

3.2.1 管理方案制定要求

根據設備閑置失效形式，以解決和防止閑置設備失效為基礎制定經濟可行的管理方案，管理方案要求以堅持提質增效、節省成本為根本，以預防維護為主，檢修為輔的原則，充分利用精、準、細的設備管理舉措。

（1）精。精心維護，主要體現在維護保養的方式、方法的正確和精準，精益求精，另一方面是人的責任心到位。

（2）準。是維護重點準確把握，準確無誤，主要體現在設備維護維修的精準。

（3）細。仔細、致密、精細化，機、電、儀設備全方位覆蓋，維護保養中注重細節避免盲區，從日常檢查到年度維修，從具體設備維護步驟到文檔記錄做到細致入微。

針對性地制定正確有效的維修保養方案，并采取行動加以管理和措施，是實現閑置設備的完整性管理的前提。

3.2.2 維修保養的措施細則

依據設備的特點及失效形式，從日常維護、年度檢修及特定維修策略實現閑置的管理。

（1）日常維護。各部門每天巡檢，檢查系統的惰化壓力、清潔狀況、潤滑油液位和品質及外觀的腐蝕和泄漏情況等，發現問題及時保質、保量的完成整改。每3個月對泵、壓縮機、風機、壓力容器、防爆控制箱及儀表設備執行一次季度檢查和保養，做好巡檢和保養的詳細記錄，季度檢查和保養內容見表4。日常管理是非常重要的基礎工作，是針對失效形式而制定的防護措施，維護的質量和時效直接關系設備的可靠性和完整性，也是減少設備修正性維修的理想方法，是提質增效和節省維護成本的重要環節。

（2）年度檢修和維修策略。年度檢修是保障控制系統和設備本身的性能測試，設備的年度檢修是在日常維護的基礎上對儀表設備進行的年度取證和年度校驗，是設備管理和法律法規的管理規范要求，需按要求執行。

表4 南山終端LPG生產系統設備季度檢查和保養內容

如表5顯示，每年對變送器，顯示表，調節閥，關斷閥，安全閥等設備的功能測試，防爆控制箱的第三方年度檢查。壓力容器和管線要求每年一次年度NDT（Non-destructive Test，無損檢測）和防腐掛片檢測，罐類壓力容器每五年還需要一次壓力測試。

閑置設備本身處于待用狀態，無運行消耗和磨損，日常維護基本能保障設備的完好性。在實際管理過程中，由于設備零件本身的生命周期有限，在正常封存過程中也會有少量設備零件因氣候變化、意外事故及零件自身生命周期等原因造成損壞和消耗。由于閑置設備本身不產生經濟效益，維修策略以節省資金為主，保證設備完好的最低要求為指導，以點修、局部維修替代大修和中修的維修管理方式。

表5 南山終端LPG生產系統設備年度校驗和檢測內容

4 結語

氮氣吹掃、惰化封存石油石化生產系統，安全、環保、成本低，在石油領域應用廣泛。閑置設備的管理以養為主，年度檢測為輔的管理方式，降低管理成本。封存質量的關鍵在于惰化流程和檢測標準的控制。閑置設備的完整性是系統惰化封存管理的核心，最容易出的問題是系統中惰性氣體的泄漏和日常維護管理不到位，發現問題及時整改并防止故障擴大化是閑置設備管理的關鍵，充分利用好日常維護和年度檢修，保障閑置設備的完整可用，防止油氣田設備資產流失，為區域油氣生產開發或新油氣接入生產備用做好準備。