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LNG项目中磁浮子液位计的安装与使用要点

编辑: 来源: 发布日期:2019-12-30
    摘要
    从LNG项目特点来说,其介质具有低温性,在进行仪表的选择时,要重点做好仪表的低温检测原理分析,明确仪表安装方式以及注意事项。现结合项目实际经验,针对LNG项目中低温仪表的选用,及安装调试过程中遇到的问题,做简单的论述,总结了注意事项,为相关工程提供参考。

    引言
    纵观行业发展,博莱克威奇(BLACK&VEATCH)中型规模天然气液化技术始终处于lignxian地位,已经生产大约1.6亿吨液化天然气。该工艺不仅操作简单,设备使用数量少,运行效率高,而且投资和运营的成本较低。在已投产的液化天然气工厂生产中,大多应用PRICO单级混合制冷工艺。主要是因其具有液化天然气产能的优势,且原料气组分灵活。目前,在中国博莱克威奇和康泰斯,已建立23条液化天然气生产装置,在生产方面彰显了不错的优势,总产能已经超过12500t/d,并且处于不断增长的态势。

    1  LNG特点分析
    液化天然气为新型能源,属于清洁高效能源类型,因而备受企业青睐,被广泛应用于各行业。目前,LNG贸易在能源市场的地位不断提升,LNG接收站以及液化站的建设不断增加,如何选择低温仪表,成为项目建设的关注重点。在常压状态下,气态天然气可冷却到-162℃,也就是凝结成为LNG。LNG的主要组分为甲烷,一般情况下,被储存在112K(-161.15℃)、压力大小为0.1MPa左右的低温储罐内,LNG密度是标准状态下甲烷密度的600多倍。为保证天然气使用的安全性和可靠性,要做好项目建设的严格把控,选择适合的仪表。现结合具体项目,分析如何选择和安装低温仪表[1]。

    2  LNG项目中低温仪表的选择及安装注意事项
    2.1温度仪表
    在常压状态下,液化天然气的温度为-162℃,对LNG进行温度测量,多选择热电阻PT100温度传感器装置。热电阻PT100在低温状态下可以测量到-200℃,并且精度很高,性能比较稳定,具有较好的重复性。从LNG项目实际来说,储罐温度测量的实现,是在LNG储罐内部设置储罐多点温度计,进而完成相应的测量工作。一般来说,LNG储罐的内壁、底部以及吊顶等部位,都是储罐多点温度计的安装位置,在冷却过程以及具体操作时,均能开展温度监测。除此之外,LNG储罐的内外罐间隙,也会设置储罐多点温度计,基于温度参数的变化,实现储罐泄漏的监测。
 
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    以昆仑能源华油天然气四川广安液化天然气2万方储罐为例,在安装多点温度计过程中,内罐底部温度热电阻需要从内罐浮顶进入罐内,沿罐壁垂直向下固定在罐底部。如需夹层底部温度测量,则需要将温度热电阻沿外罐壁垂直而下,固定在罐底夹层的氮气管上,每间隔4m布置1个电缆固线器,如图1所示。

    然后利用多孔法兰(结合LNG项目的实际情况来选择法兰的孔数以及尺寸大小),将其接到LNG罐顶的温度变送器接线箱内部,再使用多芯电缆把4~20mA信号发送到控制系统。现场安装RTD热电阻建议选用双支,方便以后检修更换。图2为LNG储罐温度显示。
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    2.2  液位仪表
    从LNG低温测量实际来说,低温液体液位的测量,
可以选择的方法有很多。在实际运用中,要结合LNG项
目特点以及设备的具体情况,来选择zui为适合的方法[2]。以“时达绿能液化天然气100万标准立方米/天”项目的重烃分离罐液位为例,分析中小型液化天然气储槽以及低温压力容器的液位测量方法。目前,其主要采取以下方法:

    (1)差压法。在小型LNG储罐内,开展低温液体液位的测量,多采用差压法。该方法是从储罐底部以及顶部,各引出一个引压管,对两个引压管的压力差大小进行测量,也就是储罐内部液柱产生的静压力,进而确定储罐内部的液柱高度。根据现场显示的结果,也可以利用磁性浮子液位计,把采集的信号发送给中控室,zui终显示和报警,辅助储罐或者系统的控制联锁[3]。从方法的应用实际来说,此方法不仅原理简单,而且使用比较方便,能够连续指示液位。

    在现场实际操作过程中,由于引压管内部吹扫不干净,导致磁性液位计膜片变形,引起液位测量波动。解决方法:拆卸引压管,重新吹扫管道,清理膜片杂质,如图3所示。

    (2)低温型带真空夹套的磁浮子液位计。对小型低温压力容器,开展液位测量作业,可以使用此类液位计,其基于原结构,在测量筒以及平衡连接管外侧,设置了真空保温层。因此,即使平衡管以及测量筒内部的液体处于低温状态,由于外部设置了真空保温层,控制了低温液体以及外界空气温度因素的影响,避免液位计冷凝,进而消除了结冰的问题。在现场液位测量作业中,使用磁浮子液位计装置,因其结构简单,且观察清晰明了,进而在低温场合被广泛应用。

    现场磁翻板液位计(图4)由于储罐压力偏高,正常生产时为3MPa,导致磁翻版液位计浮子被压扁。解决方法:寻找能够生产耐高压低密度液位计浮子厂家。
 
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    2.3  流量仪表
    在选择流量仪表时,要结合天然气工程的流程特点以及工艺要求。开展低温介质流量的测量作业,如果用于监测控制,而且精度要求不是很高,可以选择节流式流量计,或者选择转子流量计。如果用于交接计量,而且精度要求比较高,则选择低温介质流量计。利用节流装置,进行LNG流量的测量,选择较高压差,能够确保测量的精准度,并且缩短上游侧必要的直管段长度。不过,若压力达到饱和蒸汽压时,液化天然气很容易发生闪蒸,基于此情况,应合理选择差压。

    鉴于以往的工程经验,孔板的选择不仅需要达到特定的技术要求,还得具有经济实用性[4]。因为孔板没有可动部件,所以不需要考虑润滑和摩擦问题,但需要注意的是,孔板的量程范围很小,只有1∶3,并且孔板适宜的zui小管径是DN50。在特殊工艺阶段,需要压降级别比较大时,也可以选择多级限流孔板,但是在安装过程中需要注意安装方向,小孔朝上游方向。


    不同于孔板,转子流量计采用变面积式测量原理,多用于液体及气体的测量,在恶劣的环境条件以及各类介质条件的流量测量实践中,它有着很大的优势。目前,多使用的是金属转子流量计和玻璃管流量计。在具体选择时,要做好特性分析,并且考虑其耐久性的优劣。LNG测量作业中,对于使用转子流量计时易发生的故障,必须严格把控。在安装转子流量计时,应注意以下几点:

    (1)在安装作业前,要将流量计中的顶衬物取出来,保证产品运输环节不会出现质量问题。除此之外,要检查好椎管是否存在破损的情况,检查浮子是否可以自由上下移动,确保正常后再进行安装。此外,要做好技术参数的检查,比如测量范围和精确度等。

    (2)对于新装管路,必须冲洗,确保管路中无杂质颗粒存留,以免造成浮子卡住。

    (3)转子流量计时,必须把控好垂直度。将其安装在无振动的管道上,其中心线和铅垂线路的夹角不得超过5°。由于大口径流量计质量大,为了避免出现管道弯曲的情况,必须采取有效的支撑措施或者其他措施。

    (4)完成安装作业后,要做好质量检测和检查,确保转子流量计的使用效果。

    2.4  分析仪表
    从使用的角度来说,LNG成品的组分分析,需要分析仪表的支撑。在进行LNG产品合格性的分析时,成品的组分为主要衡量指标。因为液态天然气属于超低温的液体混合物,为精准获取组分,必须确保组分的分流气化,并且保证气化的均匀性。就当前实际来说,LNG产品的连续取样,多运用以下方法:

    (1)利用电加热气化取样探头,把测量介质引入在线色谱分析仪,实时分析气体组分。在使用在线色谱分析仪(图5)时,需要配合标气及载气,提前对色谱进行标定。预处理部分,先把每个取样管路取下来吹扫5~10min(取样探头压力设定为2~3kg),保证没有杂质掺入,然后接上管线。要注意定期检查色谱载气(H2或者N2)使用情况,及时更换。如果更换不及时,在使用完之前,zui好停用色谱,防止烧坏检测器。

    (2)专业的LNG深冷汽化器。基于上述装置,实现LNG取样以及气化,不仅结构简单,而且成本比较低。通过该方法采取的试样,经过汽化器装置气化处理后,输送到储气筒或者缓冲罐,经过均匀混合后减压保温,送到色谱分析仪。按照取样相关规范,在进行LNG取样时,要尽量避免管线中介质气化,需要采取相应的措施,确保收集的气样具有代表性。因此,建议使用LNG深冷汽化器,进而确保分析的效率和质量[5]。
 
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    3  结语
    综上所述,在LNG项目中,选择低温仪表时,包括温度仪表和流量仪表等,要做好把控。在具体实践中,要结合LNG的特性选择适合的仪表。

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