隨著國(guó)內(nèi)外油氣田的不斷開發(fā)及利用, 各種先進(jìn)、安全、合理的控制方案不斷應(yīng)用于各天然氣凈化廠及類似工程, 但一座廠站安全、平穩(wěn)、高效地運(yùn)行不僅僅取決于此, 現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備的選型及安裝也至關(guān)重要, 將直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行及后期工廠工作人員的操作、維護(hù)及管理。

  對(duì)于環(huán)境溫度低于零度的寒冷地區(qū), 用于測(cè)量環(huán)境溫度下易凍結(jié)的濕氣或液體介質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備, 一般應(yīng)設(shè)置保溫伴熱措施, 這部分儀表設(shè)備在冬季運(yùn)行的好壞一定程度上受制于保溫伴熱的效果, 更嚴(yán)重的可能引起控制回路故障、裝置運(yùn)行受阻。因此, 在寒冷環(huán)境下盡量選取不需伴熱或伴熱部位較少的儀表設(shè)備, 一方面減少了外部環(huán)境對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)元件測(cè)量結(jié)果的影響, 提高了測(cè)量精度;另一方面也減少了全廠能耗, 更減少了工廠維護(hù)人員的工作量。

  長(zhǎng)嶺氣田地面建設(shè)工程廠址位于吉林省松原市, 冬季較低環(huán)境溫度為-39℃, 主要包括集氣、脫碳、脫水、凈化、二氧化碳增壓、二氧化碳干燥裝置, 還包括了供熱裝置、水處理各裝置、儲(chǔ)罐及裝車系統(tǒng)等公用工程及其它輔助生產(chǎn)設(shè)施, 其液位類儀表主要設(shè)置于各類過(guò)濾/分離器、塔、儲(chǔ)罐及水池上。根據(jù)工藝生產(chǎn)要求, 同一設(shè)備一般設(shè)置就地顯示儀表及遠(yuǎn)傳儀表兩種類型, 以便于現(xiàn)場(chǎng)就地觀測(cè)、操作及中控室遠(yuǎn)程監(jiān)控, 同時(shí)可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)兩種液位計(jì)進(jìn)行對(duì)比, 了解設(shè)備真實(shí)液位情況。

  按照測(cè)量方法不同, 液位測(cè)量?jī)x表主要分為:直接式液位測(cè)量?jī)x表 (玻璃板 (管) 式液位計(jì)) 、差壓式液位測(cè)量?jī)x表 (壓力式、吹氣式、差壓式液位計(jì)) 、浮力式液位測(cè)量?jī)x表 (浮球式、浮筒式、磁性翻板式液位計(jì)) 、電氣式液位測(cè)量?jī)x表 (電接點(diǎn)式、磁致伸縮式、電容式液位計(jì)) 、超聲波液位測(cè)量?jī)x表、雷達(dá)液位計(jì)、放射性液位計(jì)等[1,2]。

  液位儀表的選擇應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的特性、操作條件、測(cè)量范圍以及對(duì)精度的要求、外部環(huán)境的影響等因素綜合考慮, 同時(shí)結(jié)合概預(yù)算的情況, 適當(dāng)選擇。但作為一個(gè)整體工程, 全廠儀表的選型在可能的情況下盡量統(tǒng)一, 減少種類, 以減少備品備件, 便于管理。

  目前, 天然氣凈化廠常用的就地液位計(jì)一般選用玻璃板式液位計(jì)及磁浮子液位計(jì)兩種, 在寒冷地區(qū)兩種液位計(jì)的取樣閥及筒體均需全部保溫伴熱。常規(guī)玻璃板式液位計(jì)受介質(zhì)潔凈度影響較大, 介質(zhì)較臟的情況下不便于現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè), 磁浮子液位計(jì)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)不受介質(zhì)潔凈度的影響, 并可在不增加設(shè)備開口的情況下, 外夾磁致伸縮變送器將液位信號(hào)上傳至中控室控制系統(tǒng), 進(jìn)行顯示及報(bào)警。因此, 長(zhǎng)嶺氣田凈化廠就地液位儀表除去高溫部分選用玻璃板液位計(jì)外 (高溫可導(dǎo)致磁浮子消磁) , 其余部分基本全部選用磁浮子液位計(jì)。

  對(duì)于過(guò)程檢測(cè)及控制的遠(yuǎn)傳液位儀表, 天然氣凈化廠中常用的有浮筒液位計(jì)和差壓式液位計(jì)。差壓式液位計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、度高、測(cè)量范圍寬、穩(wěn)定性好、線性、便于安裝與維護(hù), 便于運(yùn)輸, 價(jià)格也優(yōu)于浮筒液位計(jì)[3]。浮筒的測(cè)量范圍一般宜選在2000mm以內(nèi), 但差壓式液位計(jì)測(cè)量范圍很寬。因此, 長(zhǎng)嶺氣田凈化廠各類帶壓的分離設(shè)備、塔、儲(chǔ)罐上安裝的基本全部為差壓式液位計(jì)。液位變送器現(xiàn)場(chǎng)液晶指示器選取耐-40℃環(huán)境低溫的材質(zhì), 以保證裝置運(yùn)行時(shí)巡檢人員的正常巡視。

  目前, 各凈化廠常用的承壓設(shè)備上所用的差壓式液位計(jì)主要有傳統(tǒng)式的差壓液位變送器和膜片式的雙法蘭差壓變送器。傳統(tǒng)式差壓液位變送器是利用容器內(nèi)的液位改變時(shí), 由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理來(lái)進(jìn)行液位測(cè)量的。膜片式雙法蘭差壓變送器由壓力測(cè)量膜片、過(guò)程連接件、毛細(xì)管、填充液和差壓變送器組成, 液位產(chǎn)生的壓力由測(cè)量膜片經(jīng)毛細(xì)管中的填充液傳遞給變送器, 經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)輸出。
 

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帶遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)

一、帶遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)組成

生產(chǎn)由主體、磁浮子、傳感器、變送器和翻板指示器五部分組成。

二、特點(diǎn)

1. 磁翻板液位計(jì)的zui顯著特點(diǎn)是液體介質(zhì)與指示器完全隔離，所以在任何情況下都非常安全、可靠、耐用，而且各種型號(hào)的液位計(jì)配上液位報(bào)警、控制開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)液位上、下限位報(bào)警控制。

2. 配上變送器或干簧-電阻式液位變送器，可將液位，界位信號(hào)轉(zhuǎn)換成二線制4-20mADC標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離指示、檢測(cè)、記錄傳達(dá)到PLC系統(tǒng)控制。

三、技術(shù)指標(biāo)

1、量程范圍（mm）：299～80999

2、介質(zhì)密度（g/cm3）：0.49～1.99

3、介質(zhì)粘度： ≤0.019Pa.S

4、工作溫度℃：-39.9～349.99

5、壓力等級(jí)（MPa）：≤31.99

6、測(cè)量精度（mm）：≤±9.99

7、安裝方式：側(cè)裝式、頂裝式、底裝式 

8、防護(hù)等級(jí)：IP64.99

9、防爆等級(jí)：ibⅡCT4（本安型）、dⅡBT4（隔爆型） 

10、傳輸方式：4～20mA 或 開關(guān)量 

11、接口法蘭：PN4.0　DN25　HG20593（側(cè)裝式）

四、基本參數(shù)

1. 測(cè)量范圍：300mm～8000mm（＞8000mm）

2. 顯示方式：1.現(xiàn)場(chǎng)直讀; 2.上、下限報(bào)警(輸出信號(hào):常開/常閉、保持型)

3. 介質(zhì)溫度：-20℃～150℃、150℃～480℃

4. 測(cè)量精度：≤±10mm.

5. 介質(zhì)密度：液位：ρ≥0.5g/cm3     界位：ρ1-ρ2≥0.25g/cm3

6. 公稱壓力：0～2.45Mpa、2.45Mpa～9.6Mpa

7. 防護(hù)等級(jí)：IP65

8. 電源引入口：M20×1.5（內(nèi)螺紋）

9. 防爆形式、防爆標(biāo)志:隔爆型:dIIBT4

五、選型

六、功能

磁性限位開關(guān)：

常開型：高于報(bào)警點(diǎn)合并

常閉型：高于報(bào)警點(diǎn)斷開

開關(guān)容量：250VAC1A（阻性）250VAC0.3A（感性）

開關(guān)壽命：100000次

液位變送器：

輸出電流：4-20mADC

分辨率：±1-±10mm

負(fù)載電阻：500Ω（24VDC供電時(shí)）

傳送距離：＞3000m

工作電源：16-30VDC

智能液位變送器：

輸出電流：4-20ADC

分辨率：0.2mm

負(fù)載電阻：500Ω（24VDC供電時(shí)）

傳送距離：＞3000m

工作電源：16-30VDC

七、安裝維護(hù)

安裝

1．為防止遠(yuǎn)輸或搬遠(yuǎn)過(guò)程中浮子上下移動(dòng)造成損壞，特用液位計(jì)出廠配套的校正磁鋼在主導(dǎo)管外側(cè)(貼有彩色標(biāo)識(shí))將磁性浮子吸祝所以在收到產(chǎn)品或安裝后，請(qǐng)將校正磁鋼取下，以便浮子能隨液位上下移動(dòng)，使用前若磁翻柱翻轉(zhuǎn)顏色不一致，可用校正磁鋼將其有吸順，儀表即可正常工作。

2．液位計(jì)安裝完畢后，需用磁鋼進(jìn)行校正，對(duì)磁翻柱導(dǎo)引一次，使零位以下顯示有紅色，零位以上顯示為白色。 

3.液位計(jì)投入遠(yuǎn)行時(shí)，應(yīng)先打開上引液管閥門，然后，漫漫開啟下引液管閥門，讓液體介質(zhì)平穩(wěn)地進(jìn)入主導(dǎo)管，避免液體介質(zhì)帶著浮子急速上升，造成磁翻柱翻轉(zhuǎn)失靈或翻亂(若遇此現(xiàn)象，可用磁鋼重新校正)。

維護(hù) 

1.液位計(jì)筒體內(nèi)不應(yīng)有固體雜質(zhì)和磁雜質(zhì)進(jìn)入，以免對(duì)浮子造成卡阻及減弱浮力。 

2.根據(jù)介質(zhì)情況，可定期清洗主導(dǎo)管，清洗管內(nèi)沉積雜質(zhì)。

  安裝方式如圖1、圖2所示。

  其中, ρ1:被測(cè)介質(zhì)密度;ρ2:隔離液密度;ρ3:毛細(xì)管中填充液密度。

  差壓液位變送及雙法蘭差壓變送器計(jì)算結(jié)果為:

計(jì)算量程:

總遷移量: 

  遷移后測(cè)量范圍:-B~-B+△P1

  圖1中, 差壓液位變送器需設(shè)置隔離罐, 其中要充滿隔離液, 因受被測(cè)介質(zhì)溫度或外界其他因素的影響, 裝置實(shí)際運(yùn)行中有可能造成隔離液損失 (H1減小) 或隔離液中進(jìn)入其他組份致使其密度特性發(fā)生變化 (ρ2變化) , ***終會(huì)造成差壓變送器零點(diǎn)漂移, 測(cè)量差壓不準(zhǔn), 導(dǎo)致***終測(cè)量液位誤差較大;另外當(dāng)介質(zhì)不潔凈含有雜質(zhì)時(shí), 也可能造成引壓管線堵塞, 致使測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偏差。同時(shí), 在裝置實(shí)際運(yùn)行中, 外觀無(wú)法判斷隔離液是否損失, 如損失, 必須及時(shí)填充, 在操作上也比較麻煩。

  圖2中, 膜片式雙法蘭差壓變送器的毛細(xì)管中的填充液 (ρ3) , 與被測(cè)介質(zhì)完全隔離, 不存在損失及介質(zhì)污染、引壓管線堵塞的問(wèn)題, 測(cè)量穩(wěn)定。該儀表在測(cè)量介質(zhì)具有雜質(zhì)、腐蝕性、粘度大、易結(jié)晶、易氣化、易凝固的液體[4,5]的液位測(cè)量上更具優(yōu)勢(shì)。

  傳統(tǒng)式差壓液位變送器雖然是一項(xiàng)成熟的技術(shù), 但受介質(zhì)工況條件、實(shí)際安裝及外部環(huán)境影響較大, 而膜片式雙法蘭差壓變送器很好地解決了這些問(wèn)題。

  對(duì)于常壓罐可選用膜片式單法蘭差壓變送器或雷達(dá)液位計(jì), 水池上可選用浮力式液位計(jì)和雷達(dá)液位計(jì)。

  寒冷環(huán)境下, 圖1中與被測(cè)介質(zhì)及隔離液接觸的所有管線均需要保溫伴熱, 且需要保證伴熱效果。如果保溫伴熱稍不穩(wěn)定, 就可能造成直徑較小的引壓管線的某一部分凍堵, 致使測(cè)量結(jié)果失效, 影響裝置平穩(wěn)及安全運(yùn)行, 而圖2中雙法蘭毛細(xì)管中的填充液種類較多, 可根據(jù)環(huán)境溫度或介質(zhì)溫度的不同而選取不同種類。長(zhǎng)嶺工程選取了可耐-40℃低溫的硅油, 所以在冬天寒冷天氣情況下, 毛細(xì)管部分不需要保溫伴熱, 僅需將取樣球閥處保溫伴熱即可。保溫伴熱圖如圖3、圖4所示。

  液位類儀表取源口的位置, 首先應(yīng)滿足工藝要求的測(cè)量范圍, 能夠涵蓋***高到較低液位, 選在液位變化靈敏, 且檢測(cè)元件不應(yīng)受物料沖擊的位置。直接式液位測(cè)量?jī)x表、浮力式液位測(cè)量?jī)x表、電氣式液位測(cè)量?jī)x表在設(shè)備上的上下取源口應(yīng)在同一垂直面上, 但差壓式測(cè)量?jī)x表上下取源口不受此限制, 可不在同一垂直面上。

  差壓變送器測(cè)量液位時(shí), 儀表安裝高度不應(yīng)高于下部取源口, 膜片式雙法蘭差壓變送器安裝位置不受取源口位置的限制, 可安裝在任何高度[6]。

  雖然膜片式雙法蘭差壓變送器安裝在任何高度對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響, 但是如果液位測(cè)量范圍不大的情況下, 建議其儀表安裝高度***好也不高于下取源口, 是因?yàn)楫?dāng)安裝高于下部取壓點(diǎn)時(shí), 正膜盒在空罐或者罐是負(fù)壓的時(shí)候受壓非常大, 容易將正膜盒壓變形, 變形之后膜盒的線性就會(huì)發(fā)生變化, 零點(diǎn)漂移較大[7], 導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。但當(dāng)液位測(cè)量范圍較大時(shí), 且罐體空罐極少的情況下, 為減小毛細(xì)管的長(zhǎng)度, 膜片式雙法蘭差壓變送器可安裝在上下取源口中間位置。因毛細(xì)管較細(xì)且長(zhǎng), 安裝時(shí)需對(duì)其進(jìn)行保護(hù)固定, 盡量借助設(shè)備上的各種支撐或單獨(dú)設(shè)置支架固定, 過(guò)長(zhǎng)的毛細(xì)管需繞成圈捆扎后固定好。

  儀表安裝位置盡量靠近爬梯或者安裝于操作平臺(tái)上, 便于巡檢及維護(hù)。罐體間如果設(shè)置有罐間閥室, 儀表檢測(cè)設(shè)備盡量安裝在閥室內(nèi)。

  用于測(cè)量環(huán)境溫度低于0℃的易凍結(jié)的濕氣或液體介質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備, 應(yīng)設(shè)置保溫伴熱措施。伴熱方式一般有3種:蒸汽伴熱、熱水伴熱、電伴熱。

  蒸汽伴熱優(yōu)點(diǎn)是升溫速度快, 伴熱范圍較大, 基本不受管線長(zhǎng)度影響。缺點(diǎn)是管路安裝不方便, 特別是復(fù)雜管線及不規(guī)則設(shè)備的場(chǎng)合, 且溫度較難控制, 對(duì)于小口徑管線和復(fù)雜管線, 伴熱管要繞來(lái)繞去, 使用時(shí)間一長(zhǎng)彎頭處容易泄露, 冬季需要大量人力物力來(lái)維護(hù)。

  熱水伴熱跟蒸汽伴熱差不多, 其缺點(diǎn)還有溫升較慢, 伴熱范圍小;另外, 冬季還要考慮它的防凍防凝、裝置停車倒空問(wèn)題。

  電伴熱優(yōu)點(diǎn)是升溫速度快, 發(fā)熱均勻, 可以遠(yuǎn)控, 控溫準(zhǔn)確, 安裝簡(jiǎn)便、可靠性高, 電伴熱無(wú)泄漏, 有利于環(huán)境保護(hù), 特別適合小口徑或復(fù)雜管線及不規(guī)則設(shè)備的伴熱;缺點(diǎn)是一次性投資較高。

  液位計(jì)本體及液位類儀表取樣閥、自控閥門如果用蒸汽伴熱, 一般需要選擇夾套式結(jié)構(gòu), 項(xiàng)目成本增加較大。另外, 用于儀表設(shè)備的安裝管線口徑都比較小且安裝不那么規(guī)則, 彎點(diǎn)較多, 蒸汽伴熱或熱水伴熱容易出現(xiàn)凍堵及泄漏情況, 冬季維護(hù)起來(lái)較困難。故長(zhǎng)嶺項(xiàng)目伴熱方式選用電伴熱。

  隨著科技的發(fā)展, 相較蒸汽伴熱及熱水伴熱, 電伴熱產(chǎn)品越來(lái)越多的應(yīng)用于各行各業(yè)中。

  對(duì)于熱流體 (如蒸汽、熱水或其它高溫物料) 及冷流體的儀表檢測(cè)系統(tǒng), 應(yīng)采用絕熱保溫。當(dāng)采用絕熱保溫方式可保證儀表和管線正常工作時(shí)都應(yīng)該采用絕熱保溫, 不必伴熱[8], 但采用了管線伴熱或電伴熱的場(chǎng)所都應(yīng)進(jìn)行保溫。

  電伴熱線的纏繞方式應(yīng)盡可能使散熱體必要時(shí)可以拆除進(jìn)行維修或更換而不損壞伴熱線或影響其它線路, 設(shè)備上及口徑稍大的管線一般采用螺旋纏繞, 口徑很小的儀表引壓管線可采用與管線平行敷設(shè)。平行敷設(shè)時(shí), 電伴熱線盡量安裝在管線側(cè)面或側(cè)下方。

  電伴熱線施工測(cè)試后, 應(yīng)立即進(jìn)行保溫層的安裝, 施工時(shí)必須確保保溫材料的干燥。

  液位的測(cè)量在天然氣凈化廠生產(chǎn)過(guò)程控制中占有重要的地位, 液位測(cè)量的穩(wěn)定, 可使生產(chǎn)達(dá)到高效、優(yōu)質(zhì)、低耗, 同時(shí)也是確保生產(chǎn)安全運(yùn)行的必要條件。

  液位測(cè)量?jī)x表選擇種類較多, 但應(yīng)結(jié)合實(shí)際的使用環(huán)境, 根據(jù)介質(zhì)的特性、操作條件、測(cè)量范圍以及對(duì)精度的要求、概預(yù)算的情況, 適當(dāng)選取。