集中處理站分離器磁翻板液位計沖洗裝置的研制
返回列表發布日期：2020-01-04 16:54:11 |
摘 要：分離器在生產過程中，為防止液位計不準確而發生生產事故，處理站定期組織人員對液位計進行清洗維護，在清洗過程中，需要停用分離器、多人配合，還存在高空作業潛在的風險。我們通過研制分離器液位計沖洗裝置，可以在不停用分離器情況下，一人15分鐘就能完成，并消除了高空作業帶來的風險，取得了良好的效果。
集中處理站是油田地面集輸系統中重要的組成部分，是對若干計量站或接轉站輸送的混合液進行油氣水分離、原油凈化外輸，天然氣處理、污水處理的綜合性站庫。油氣兩相分離器是原油處理系統前端裝置，分離器液位計目前廣泛采用磁翻板液位計，磁翻板液位計在就地實時顯示分離器液位的基礎上，利用液位傳感器可在中控室遠程監測并與現場氣動閥聯動，實現分離器液位自動控制。液位計顯示準確可靠是原油處理系統各項參數的基本保障。
1 問題的提出
1.1 液位計的結構及原理
磁翻板液位計由水包、磁性浮球、容納浮球的腔體、翻板箱（紅、白雙色磁性小翻板）等組成。液位計腔體，通過液位計下游管線、法蘭與水包組成一個連通器。上部開孔的水包安裝在分離器底部，水包內加裝的淡鹽水是確保被測介質與顯示機構相隔離。水包長時間在油水混合物里侵泡，會有油泥及其它等雜質沉積，極易造成液位計與水包的連通管線堵塞。若粘性較大的污油進入液位計腔體，容易使浮球上下移動卡阻，導致液位計顯示不準確，可能造成分離器發生氣線竄油等嚴重事故。（見圖 1）
1.2 液位計的沖洗作業
為保證液位計液位顯示準確可靠，集中處理站必須定期組織人員對液位計進行加水沖洗，以防液位計與水包的連通管線堵塞，并用淡鹽水替換出水包內的污水及浮油，以確保液位計顯示準確可靠。但在沖洗過程中存在以下問題：一是操作步驟繁瑣、必須停用分離器，用時比較長；二是操作需攀登到 2 m 以上的高度進行作業；三是至少需要 4 人配合才能完成。
在液位計加水沖洗之前，首先由運行人員對該分離器進行停用。在做好各項安全措施后，操作人員架設梯子關閉液位計上下流閥門，然后打開液位計下部閥門對液位計進行放空后關閉，然后卸掉液位計上部堵頭，一人扶梯子、一人遞水、一人從上部堵頭處往液位計腔體內加滿水后上緊堵頭，再打開液位計的上下流閥門將液位計腔體的水倒壓至水包內。
集中處理站常用的磁翻板液位計腔體直徑50 mm、高度 2 m，水包直徑 300 mm、水包高度 0.3 m，由些可計算清洗并替換液泣計和水包內部的水所需要的用量。
液位計腔體體積：
經過計算，水包容積是液位計腔體容積的 5.4 倍，因此每次對液位計腔體加滿水后，再將腔體的水倒壓入水包的操作步驟至少需重復 6 次，每次的操作時間為 13 分鐘左右，每清洗替換一臺分離器液位計及水包的操作過程均在 1.5 小時以上，工作效率低，并且存在安全隱患。
2 分離器液位計沖洗裝置的研制
2.1 設計思路
在分離器操作間內安裝一套液位計沖洗置換裝置，裝置的壓力平衡閥 5 通過管線與其中一臺分離器液位計上游管線相連；裝置的出水閥 6 通過出水管線分別與其它幾臺分離器液位計下游管線相連，一套液位計沖洗裝置就可滿足同一操作間內多臺分離器液位計的沖洗要求。為了保障設備完整性，不對分離器及液位計主體結構進行更改和焊接，只在分離器與液位計上下游法蘭之間加裝三通和控制閥，分別與液位計沖洗置換裝置的壓力平衡閥與出水閥相連（見圖 2）。
液位計沖洗置換時，先打開放空閥 4 及加水閥3 向裝置內加滿淡鹽水，關閉加水閥 3、放空閥 4，然后打開裝置的壓力平衡閥 5，保證了裝置內壓力與分離器內壓力相平衡；再打開出水閥 6 和待沖洗的液位計進水閥 7，利用液位差原理，就可以使裝置內的水由液位計下游管線進入液位計水包，將水包內的介質置換到分離器內，完成液位計下游管線的沖洗檢查和水包內介質的置換工作，從而達到沖洗檢查液位計的目的（見圖 3）
2.2 實施方案
經單位技術部門、安全部門審批，并出具技術變更方案，由專業隊伍制作液位計沖洗置換裝置。為了保證沖洗置換效果，裝置主體盛水容量應大于一臺液位計水包盛水容量；裝置主體上部安裝有放空閥、加水閥和壓力平衡閥，下部安裝有出水閥及低液位觀察閥；沖洗裝置安放在分離器操作間內，可滿足多臺分離器液位計沖洗條件；裝置安裝高度高于分離器液位計液位高度；為了便于向裝置內部進行加水操作，配套設有作業平臺。
2.2.1 沖洗裝置主體結構
選用 φ219×7mm 的螺旋鋼管制作，管材設計
承壓 1.6MPa，遠高于分離器工作壓力（0.3MPa），保
障裝置使用的安全性。
理論計算依據：
裝置直徑
D = φ219 × 7 = 219 - 7 × 2=205mm=0.205m （4）
參照相關規范：裝置設計容量應大于水包本身容積量的 1.2~1.5 倍計算。
沖洗裝置體積
裝 置 容 量 V3（49.48L）大 于 液 位 計 水 包 V1 （21.195L）的盛水總量，即可將水包內部的介質全部替換清洗一遍。
2.2.2 裝置管線、閥門等附件
選用 φ26×3 mm 無縫鋼管、DN20 快速球閥等配件。管線、閥件設計承壓 1.6 MPa，遠大于分離器工作壓力（0.3 MPa），保障了裝置使用的安全性。快速球閥便于開關操作，可快速將裝置內部的水壓入水包內。
2.2.3 操作平臺
選用鋼管、鋼板、角鐵焊接牢固、安全可靠，便于人員操作。經過測量，分離器的工作液位距地面高度為 1.7 m，裝置的安裝高度只需大于分離器液位運行高度就能順利壓水沖洗。為了便于人員操作，結合人員 160~180 cm 身高，確定了操作平臺高度為 1 m（見圖 4）。
3 現場應用
3.1 作業效果
集中處理站分離器操作間安裝液位計沖洗裝置驗收合格后，進行了多次現場操作驗證，取得了較好的效果。
加水沖洗過程中，不用停用分離器，保證安全平穩生產；在作業平臺上操作，消除了高處作業的風險；操作時間由原先的1.5小時降至目前的15分鐘，提高了工作效率；由 4人操作減少為 1~2人操作，減少了作業人數，降低了員工的勞動強度。（見圖5）。
3.2 效益評價
節約操作人工費用：
人工費用平均 180 元/天，每座百萬噸級集中處理站平均設置 4 臺分離器，每臺分離器平均每月清洗置換液位計及水包一次，每次 4 人操作 1.5 小 時。每年每座處理站分離器清洗置換液位計及水包的人工費用為：
4 臺×4 人/次×1.5 小時×12 次/臺·年×180元/天·人÷8 小時/天=6 480 元/年；改造費用：人工費用 320 元+材料費用 730 元= 1 050 元；年節省操作費用：6480 元-1 050 元=5 430 元。
4 結果
分離器液位計清洗裝置的研制，在液位計沖洗過程中，不用停用分離器，利用連通器壓力平衡原理，完成了液位計及水包內污水的快速沖洗和置換，實現了沖洗過程中分離器液位的實時顯示和遠程控制，同時縮短了沖洗操作時間，減少了操作人數，降低員工的勞動強度，提高了工作效率，并將高處作業轉變為常規作業，消除了高處作業在的安全隱患，為安全生產提供了保障，在油田地面集輸系統具有很好的推廣價值。
集中處理站是油田地面集輸系統中重要的組成部分，是對若干計量站或接轉站輸送的混合液進行油氣水分離、原油凈化外輸，天然氣處理、污水處理的綜合性站庫。油氣兩相分離器是原油處理系統前端裝置，分離器液位計目前廣泛采用磁翻板液位計，磁翻板液位計在就地實時顯示分離器液位的基礎上，利用液位傳感器可在中控室遠程監測并與現場氣動閥聯動，實現分離器液位自動控制。液位計顯示準確可靠是原油處理系統各項參數的基本保障。
1 問題的提出
1.1 液位計的結構及原理
磁翻板液位計由水包、磁性浮球、容納浮球的腔體、翻板箱（紅、白雙色磁性小翻板）等組成。液位計腔體，通過液位計下游管線、法蘭與水包組成一個連通器。上部開孔的水包安裝在分離器底部，水包內加裝的淡鹽水是確保被測介質與顯示機構相隔離。水包長時間在油水混合物里侵泡，會有油泥及其它等雜質沉積，極易造成液位計與水包的連通管線堵塞。若粘性較大的污油進入液位計腔體，容易使浮球上下移動卡阻，導致液位計顯示不準確，可能造成分離器發生氣線竄油等嚴重事故。（見圖 1）
為保證液位計液位顯示準確可靠，集中處理站必須定期組織人員對液位計進行加水沖洗，以防液位計與水包的連通管線堵塞，并用淡鹽水替換出水包內的污水及浮油，以確保液位計顯示準確可靠。但在沖洗過程中存在以下問題：一是操作步驟繁瑣、必須停用分離器，用時比較長；二是操作需攀登到 2 m 以上的高度進行作業；三是至少需要 4 人配合才能完成。
在液位計加水沖洗之前，首先由運行人員對該分離器進行停用。在做好各項安全措施后，操作人員架設梯子關閉液位計上下流閥門，然后打開液位計下部閥門對液位計進行放空后關閉，然后卸掉液位計上部堵頭，一人扶梯子、一人遞水、一人從上部堵頭處往液位計腔體內加滿水后上緊堵頭，再打開液位計的上下流閥門將液位計腔體的水倒壓至水包內。
集中處理站常用的磁翻板液位計腔體直徑50 mm、高度 2 m，水包直徑 300 mm、水包高度 0.3 m，由些可計算清洗并替換液泣計和水包內部的水所需要的用量。
液位計腔體體積：
2 分離器液位計沖洗裝置的研制
2.1 設計思路
在分離器操作間內安裝一套液位計沖洗置換裝置，裝置的壓力平衡閥 5 通過管線與其中一臺分離器液位計上游管線相連；裝置的出水閥 6 通過出水管線分別與其它幾臺分離器液位計下游管線相連，一套液位計沖洗裝置就可滿足同一操作間內多臺分離器液位計的沖洗要求。為了保障設備完整性，不對分離器及液位計主體結構進行更改和焊接，只在分離器與液位計上下游法蘭之間加裝三通和控制閥，分別與液位計沖洗置換裝置的壓力平衡閥與出水閥相連（見圖 2）。
經單位技術部門、安全部門審批，并出具技術變更方案，由專業隊伍制作液位計沖洗置換裝置。為了保證沖洗置換效果，裝置主體盛水容量應大于一臺液位計水包盛水容量；裝置主體上部安裝有放空閥、加水閥和壓力平衡閥，下部安裝有出水閥及低液位觀察閥；沖洗裝置安放在分離器操作間內，可滿足多臺分離器液位計沖洗條件；裝置安裝高度高于分離器液位計液位高度；為了便于向裝置內部進行加水操作，配套設有作業平臺。
2.2.1 沖洗裝置主體結構
選用 φ219×7mm 的螺旋鋼管制作，管材設計
承壓 1.6MPa，遠高于分離器工作壓力（0.3MPa），保
障裝置使用的安全性。
理論計算依據：
裝置直徑
D = φ219 × 7 = 219 - 7 × 2=205mm=0.205m （4）
參照相關規范：裝置設計容量應大于水包本身容積量的 1.2~1.5 倍計算。
沖洗裝置體積
2.2.2 裝置管線、閥門等附件
選用 φ26×3 mm 無縫鋼管、DN20 快速球閥等配件。管線、閥件設計承壓 1.6 MPa，遠大于分離器工作壓力（0.3 MPa），保障了裝置使用的安全性。快速球閥便于開關操作，可快速將裝置內部的水壓入水包內。
2.2.3 操作平臺
選用鋼管、鋼板、角鐵焊接牢固、安全可靠，便于人員操作。經過測量，分離器的工作液位距地面高度為 1.7 m，裝置的安裝高度只需大于分離器液位運行高度就能順利壓水沖洗。為了便于人員操作，結合人員 160~180 cm 身高，確定了操作平臺高度為 1 m（見圖 4）。
3.1 作業效果
集中處理站分離器操作間安裝液位計沖洗裝置驗收合格后，進行了多次現場操作驗證，取得了較好的效果。
加水沖洗過程中，不用停用分離器，保證安全平穩生產；在作業平臺上操作，消除了高處作業的風險；操作時間由原先的1.5小時降至目前的15分鐘，提高了工作效率；由 4人操作減少為 1~2人操作，減少了作業人數，降低了員工的勞動強度。（見圖5）。
節約操作人工費用：
人工費用平均 180 元/天，每座百萬噸級集中處理站平均設置 4 臺分離器，每臺分離器平均每月清洗置換液位計及水包一次，每次 4 人操作 1.5 小 時。每年每座處理站分離器清洗置換液位計及水包的人工費用為：
4 臺×4 人/次×1.5 小時×12 次/臺·年×180元/天·人÷8 小時/天=6 480 元/年；改造費用：人工費用 320 元+材料費用 730 元= 1 050 元；年節省操作費用：6480 元-1 050 元=5 430 元。
4 結果
分離器液位計清洗裝置的研制，在液位計沖洗過程中，不用停用分離器，利用連通器壓力平衡原理，完成了液位計及水包內污水的快速沖洗和置換，實現了沖洗過程中分離器液位的實時顯示和遠程控制，同時縮短了沖洗操作時間，減少了操作人數，降低員工的勞動強度，提高了工作效率，并將高處作業轉變為常規作業，消除了高處作業在的安全隱患，為安全生產提供了保障，在油田地面集輸系統具有很好的推廣價值。