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關(guān)于海上油氣田采油工程中現(xiàn)場儀表的選型介紹(下)
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四、壓力儀表
壓力是海洋石油生產(chǎn)中的重要參數(shù)之一，為了保證生產(chǎn)正常運行，對壓力進(jìn)行正確的檢測是十分重要的。常見的壓力測量儀表按測壓原理可分為：液柱式壓力計、彈性式壓力計、電氣式壓力計。在海上生產(chǎn)設(shè)備中常見的壓力傳感元件為彈性形變型。以下以傳感元件為彈性形變型的彈性壓力表作具體介紹。
1.彈性壓力表
彈性壓力表可直接安裝在工藝設(shè)備、管線上作為現(xiàn)場壓力指示，是一種應(yīng)用**、對工作環(huán)境不苛求、價格又便宜的壓力測量儀表。它結(jié)構(gòu)簡單，牢固耐用，讀數(shù)可靠，準(zhǔn)確穩(wěn)定。其工作原理是根據(jù)彈性元件受壓后產(chǎn)生與被測壓力大小成比例的形變而制成的。彈性壓力表又分為以下幾種：
1.1波紋管壓力表
波紋管壓力表的彈性敏感元件是波紋管，波紋管受壓后有較大位移。該位移與所受壓力成正比。波紋管的位移可轉(zhuǎn)化為指針旋轉(zhuǎn)顯示出所受壓力值。
優(yōu)點：輸出推力大，在低、中壓范圍使用好，價格適中。
缺點：對環(huán)境溫度的變化較敏感。多數(shù)情況下，僅靠波紋管的伸縮作用并不能夠提供足夠能量進(jìn)行精確的測量需附加一個彈簧管來提高精確性。
1.2彈簧管壓力表
彈簧管壓力表的敏感元件是截面為橢圓形的彈性C形管，在C形管承受壓力時C形管自由端位移帶動指針來指示壓力。其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示，被測壓力由接頭6通入，迫使彈簧管1的自由端B向右上方擴(kuò)張。自由端B的彈性形變位移由拉桿2使扇形齒輪3作逆時針偏轉(zhuǎn)，于是指針4通過同軸的中心齒輪3的帶動而作順時針偏轉(zhuǎn)，從而在面板5的刻度尺上顯示出被測壓力值。（見圖1-1）
彈簧管壓力表適用于測量不結(jié)晶、不凝固，對鋼、銅合金沒有腐蝕作用的液體、氣體介質(zhì)的壓力。
其優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單；價格便宜；有長期使用經(jīng)驗；量程范圍大；精度高。
缺點：對沖擊、振動敏感；正、反行程有滯回現(xiàn)象。
1.3膜片壓力表
膜片壓力表的彈性敏感元件是帶有波紋的圓形膜片，當(dāng)膜片受壓時一側(cè)會產(chǎn)生微小變形，以帶動聯(lián)軸指針指示壓力。膜片將被測介質(zhì)與壓力表內(nèi)部元件分隔開，以便不再受介質(zhì)影響。其結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，膜片1在壓力P作用下，所產(chǎn)生的彈性形變位移由連桿2輸出，使鉸鏈塊3作順時針偏轉(zhuǎn)，經(jīng)拉桿4和曲柄5托動轉(zhuǎn)軸6及指針7作逆時針偏轉(zhuǎn)，在刻度板8上顯示被測壓力值。
膜片壓力表適用于測量腐蝕性介質(zhì)的壓力，更適合于測量易結(jié)晶或粘稠性介質(zhì)的壓力。
膜片材料應(yīng)根據(jù)被測介質(zhì)的性質(zhì)來選擇，如：316LSS、316SS、哈氏合金、蒙乃爾合金膜片等。
其優(yōu)點：尺寸小、價格適中；可用于粘稠介質(zhì)的測量。
缺點：抗震、抗沖擊性能不好；維修困難；測量壓力較低。
2.精度選擇
一般工業(yè)用壓力表1.5級或2.5級已足夠，科研或精密測量用0.5級或0.35級的精密壓力計或標(biāo)準(zhǔn)壓力表。
海洋石油工程中在滿足工藝要求的前提下，一般選用精度等級為1.0級或1.5級的壓力表。
3.測量范圍的選擇
3.1測量穩(wěn)定的壓力時，正常操作壓力值應(yīng)在儀表測量范圍上限值的1/3～2/3。
3.2測量脈動壓力（如：泵、壓縮機和風(fēng)機等出口處壓力）時，正常操作壓力值應(yīng)在儀表測量范圍上限值的1/3～1/2 。
3.3測量中、高壓力（大于4MP）時，正常操作壓力值不應(yīng)超過儀表測量范圍上限值的1/2。
4.壓力表外形尺寸的選擇
現(xiàn)場就地指示的壓力表一般表面直徑選Φ100mm，在標(biāo)準(zhǔn)較高或照明條件較差的場合用表面直徑為Φ150mm至Φ200mm的。
在該項目中，由于罐體內(nèi)介質(zhì)大多為腐蝕性介質(zhì)，所以經(jīng)過比較，終選用了膜片壓力表。以文昌壓力入口燃?xì)庀礈炱鱂PSO-V-3104為例，該容器所在工作區(qū)域為Class 1 Zone 2，操作壓力320KPaG，設(shè)計壓力850KPaG，操作溫度40℃，設(shè)計溫度70℃。容器內(nèi)介質(zhì)為油、氣、水。在滿足上述工藝參數(shù)的條件下，為該容器選用了精度為1.5級，量程為0～600KPaG，表盤直徑為Φ150mm的膜片式壓力表。
五、液位儀表
1.常用液位計的選型及技術(shù)說明
在設(shè)計選用液位測量儀表時，對一個設(shè)施中的每一個儲罐或容器都需要單獨研究，以便選擇正確的液位測量儀表。為了便于采購、操作和維修，設(shè)備的選擇應(yīng)盡可能統(tǒng)一。但也不能因此使某些設(shè)備的功能減弱。
對液位計來說，只要能有效地工作，通常都選用簡單的。一般都推薦選用浮子式和沉筒式。
2.磁翻板液位計
2.1工作原理
磁翻板液位計屬浮子式液位計，它以磁性浮子為感測元件，并應(yīng)用連通管原理，保證被測容器與測量管體間的液位相等。由于浮子與磁性色片內(nèi)磁鐵的極性相反，所以，當(dāng)測量管中的浮子隨被測液位等量變化時，就會吸引磁性色片翻動。磁性色片顏色會由白色翻為紅色（或其它顏色）。白色表示為無液，紅色表示為有液，以指示實際液面高度。
2.2特點
2.2.1適用范圍廣、安裝形式多樣，適合多種介質(zhì)的液位測量。
2.2.2適宜于有腐蝕、有毒介質(zhì)的應(yīng)用場合。
2.2.3雙色指示、連續(xù)直觀、醒目、測量范圍大。
2.2.4耐振動性能好，能適應(yīng)液位波動大的情況下工作。
2.2.5結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，維護(hù)費用低。
沉筒更適宜用于高壓容器，因為它的結(jié)構(gòu)比浮子更為堅固。該項目中的16臺容器屬常低壓容器，所以該項目選用了容器上常用于測量液位的磁翻板液位計。
六、結(jié)語
現(xiàn)場儀表的合理選型是儀表控制系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)。只有儀表控制系統(tǒng)發(fā)揮良好的功能才能保障海上油氣田得以順利開發(fā)，從而保障海上油氣田的生產(chǎn)安全，確保人員、設(shè)施的安全。本文根據(jù)文昌、西江項目中容器所需功能并綜合考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性和實用性，為該項目中的16臺容器合理地選用了現(xiàn)場儀表。完善了儀表控制系統(tǒng)，為文昌、西江項目的正常運作提供了基本條件。
上一條：關(guān)于海上油氣田采油工程中現(xiàn)場儀表的選型介紹(上)
下一條：淺析差壓變送器等現(xiàn)場儀表在煤化工生產(chǎn)裝置中的典型故障
壓力是海洋石油生產(chǎn)中的重要參數(shù)之一，為了保證生產(chǎn)正常運行，對壓力進(jìn)行正確的檢測是十分重要的。常見的壓力測量儀表按測壓原理可分為：液柱式壓力計、彈性式壓力計、電氣式壓力計。在海上生產(chǎn)設(shè)備中常見的壓力傳感元件為彈性形變型。以下以傳感元件為彈性形變型的彈性壓力表作具體介紹。
1.彈性壓力表
彈性壓力表可直接安裝在工藝設(shè)備、管線上作為現(xiàn)場壓力指示，是一種應(yīng)用**、對工作環(huán)境不苛求、價格又便宜的壓力測量儀表。它結(jié)構(gòu)簡單，牢固耐用，讀數(shù)可靠，準(zhǔn)確穩(wěn)定。其工作原理是根據(jù)彈性元件受壓后產(chǎn)生與被測壓力大小成比例的形變而制成的。彈性壓力表又分為以下幾種：
1.1波紋管壓力表
波紋管壓力表的彈性敏感元件是波紋管，波紋管受壓后有較大位移。該位移與所受壓力成正比。波紋管的位移可轉(zhuǎn)化為指針旋轉(zhuǎn)顯示出所受壓力值。
優(yōu)點：輸出推力大，在低、中壓范圍使用好，價格適中。
缺點：對環(huán)境溫度的變化較敏感。多數(shù)情況下，僅靠波紋管的伸縮作用并不能夠提供足夠能量進(jìn)行精確的測量需附加一個彈簧管來提高精確性。
1.2彈簧管壓力表
彈簧管壓力表的敏感元件是截面為橢圓形的彈性C形管，在C形管承受壓力時C形管自由端位移帶動指針來指示壓力。其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示，被測壓力由接頭6通入，迫使彈簧管1的自由端B向右上方擴(kuò)張。自由端B的彈性形變位移由拉桿2使扇形齒輪3作逆時針偏轉(zhuǎn)，于是指針4通過同軸的中心齒輪3的帶動而作順時針偏轉(zhuǎn)，從而在面板5的刻度尺上顯示出被測壓力值。（見圖1-1）
彈簧管壓力表適用于測量不結(jié)晶、不凝固，對鋼、銅合金沒有腐蝕作用的液體、氣體介質(zhì)的壓力。
其優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單；價格便宜；有長期使用經(jīng)驗；量程范圍大；精度高。
缺點：對沖擊、振動敏感；正、反行程有滯回現(xiàn)象。
1.3膜片壓力表
膜片壓力表的彈性敏感元件是帶有波紋的圓形膜片，當(dāng)膜片受壓時一側(cè)會產(chǎn)生微小變形，以帶動聯(lián)軸指針指示壓力。膜片將被測介質(zhì)與壓力表內(nèi)部元件分隔開，以便不再受介質(zhì)影響。其結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，膜片1在壓力P作用下，所產(chǎn)生的彈性形變位移由連桿2輸出，使鉸鏈塊3作順時針偏轉(zhuǎn)，經(jīng)拉桿4和曲柄5托動轉(zhuǎn)軸6及指針7作逆時針偏轉(zhuǎn)，在刻度板8上顯示被測壓力值。
膜片壓力表適用于測量腐蝕性介質(zhì)的壓力，更適合于測量易結(jié)晶或粘稠性介質(zhì)的壓力。
膜片材料應(yīng)根據(jù)被測介質(zhì)的性質(zhì)來選擇，如：316LSS、316SS、哈氏合金、蒙乃爾合金膜片等。
其優(yōu)點：尺寸小、價格適中；可用于粘稠介質(zhì)的測量。
缺點：抗震、抗沖擊性能不好；維修困難；測量壓力較低。
2.精度選擇
一般工業(yè)用壓力表1.5級或2.5級已足夠，科研或精密測量用0.5級或0.35級的精密壓力計或標(biāo)準(zhǔn)壓力表。
海洋石油工程中在滿足工藝要求的前提下，一般選用精度等級為1.0級或1.5級的壓力表。
3.測量范圍的選擇
3.1測量穩(wěn)定的壓力時，正常操作壓力值應(yīng)在儀表測量范圍上限值的1/3～2/3。
3.2測量脈動壓力（如：泵、壓縮機和風(fēng)機等出口處壓力）時，正常操作壓力值應(yīng)在儀表測量范圍上限值的1/3～1/2 。
3.3測量中、高壓力（大于4MP）時，正常操作壓力值不應(yīng)超過儀表測量范圍上限值的1/2。
4.壓力表外形尺寸的選擇
現(xiàn)場就地指示的壓力表一般表面直徑選Φ100mm，在標(biāo)準(zhǔn)較高或照明條件較差的場合用表面直徑為Φ150mm至Φ200mm的。
在該項目中，由于罐體內(nèi)介質(zhì)大多為腐蝕性介質(zhì)，所以經(jīng)過比較，終選用了膜片壓力表。以文昌壓力入口燃?xì)庀礈炱鱂PSO-V-3104為例，該容器所在工作區(qū)域為Class 1 Zone 2，操作壓力320KPaG，設(shè)計壓力850KPaG，操作溫度40℃，設(shè)計溫度70℃。容器內(nèi)介質(zhì)為油、氣、水。在滿足上述工藝參數(shù)的條件下，為該容器選用了精度為1.5級，量程為0～600KPaG，表盤直徑為Φ150mm的膜片式壓力表。
五、液位儀表
1.常用液位計的選型及技術(shù)說明
在設(shè)計選用液位測量儀表時，對一個設(shè)施中的每一個儲罐或容器都需要單獨研究，以便選擇正確的液位測量儀表。為了便于采購、操作和維修，設(shè)備的選擇應(yīng)盡可能統(tǒng)一。但也不能因此使某些設(shè)備的功能減弱。
對液位計來說，只要能有效地工作，通常都選用簡單的。一般都推薦選用浮子式和沉筒式。
2.磁翻板液位計
2.1工作原理
磁翻板液位計屬浮子式液位計，它以磁性浮子為感測元件，并應(yīng)用連通管原理，保證被測容器與測量管體間的液位相等。由于浮子與磁性色片內(nèi)磁鐵的極性相反，所以，當(dāng)測量管中的浮子隨被測液位等量變化時，就會吸引磁性色片翻動。磁性色片顏色會由白色翻為紅色（或其它顏色）。白色表示為無液，紅色表示為有液，以指示實際液面高度。
2.2特點
2.2.1適用范圍廣、安裝形式多樣，適合多種介質(zhì)的液位測量。
2.2.2適宜于有腐蝕、有毒介質(zhì)的應(yīng)用場合。
2.2.3雙色指示、連續(xù)直觀、醒目、測量范圍大。
2.2.4耐振動性能好，能適應(yīng)液位波動大的情況下工作。
2.2.5結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，維護(hù)費用低。
沉筒更適宜用于高壓容器，因為它的結(jié)構(gòu)比浮子更為堅固。該項目中的16臺容器屬常低壓容器，所以該項目選用了容器上常用于測量液位的磁翻板液位計。
六、結(jié)語
現(xiàn)場儀表的合理選型是儀表控制系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)。只有儀表控制系統(tǒng)發(fā)揮良好的功能才能保障海上油氣田得以順利開發(fā)，從而保障海上油氣田的生產(chǎn)安全，確保人員、設(shè)施的安全。本文根據(jù)文昌、西江項目中容器所需功能并綜合考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性和實用性，為該項目中的16臺容器合理地選用了現(xiàn)場儀表。完善了儀表控制系統(tǒng)，為文昌、西江項目的正常運作提供了基本條件。
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