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側(cè)裝磁翻板液位計(jì)在儲(chǔ)油罐等存儲(chǔ)容器中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2021-01-22 14:28:34??點(diǎn)擊次數(shù)：2503次
摘要：側(cè)裝磁翻板液位計(jì)廣泛應(yīng)用于塔河油田托甫臺(tái)區(qū)儲(chǔ)油罐、分離器、水套爐等各類液體存儲(chǔ)容器中，液位計(jì)的精度不僅關(guān)系到提取的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，而且直接影響著壓力容器能否安全運(yùn)行。目前塔河油田托甫臺(tái)區(qū)主要使用的液位計(jì)為側(cè)裝磁翻板液位計(jì)，本文根據(jù)托甫臺(tái)區(qū)的應(yīng)用實(shí)踐，分析側(cè)裝磁翻板液位計(jì)在使用過程中出現(xiàn)的問題，并提出了相應(yīng)的解決方案，達(dá)到了較好的效果，保障了生產(chǎn)安全平穩(wěn)運(yùn)行。
引言
側(cè)裝磁翻板液位計(jì)是一類專用于指示容器液位的儀器，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中。塔河油田托甫臺(tái)區(qū)塊在單井、計(jì)轉(zhuǎn)站的各個(gè)環(huán)節(jié)中均大量應(yīng)用了磁翻版液位計(jì)，通常需要安裝液位計(jì)的設(shè)備包括水套爐、分離器、儲(chǔ)油罐等。。對(duì)于水套爐，液量在總?cè)萘康?/3^-1/2為宜，低于這個(gè)水位，對(duì)原油的加熱效果變差，而高于這個(gè)水位，高溫蒸汽超過水套爐的承壓后可能會(huì)引發(fā)爆炸;對(duì)于儲(chǔ)油罐，側(cè)裝磁翻板液位計(jì)主要起到定量監(jiān)測(cè)油氣產(chǎn)量的作用，液位計(jì)讀值的準(zhǔn)確性直接影響著錄取生產(chǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性;此外，對(duì)于涉及高壓生產(chǎn)的流程，容器內(nèi)液位指示是否準(zhǔn)確對(duì)生產(chǎn)安全與效率具有重大意義。總之，液位計(jì)的性能至關(guān)重要，若液位指示不準(zhǔn)確，很可能導(dǎo)致設(shè)備損壞、甚至人員傷亡等安全事故，并嚴(yán)重影響油田生產(chǎn)。本文廣泛調(diào)研了側(cè)裝磁翻板液位計(jì)在實(shí)際生產(chǎn)中遇到的故障、分析了其形成原因，并據(jù)此給出了相應(yīng)的解決方案，有效提高了液位計(jì)的準(zhǔn)確度、可靠度，形成了快速排故能力。
1、側(cè)裝磁翻板液位計(jì)工作原理
側(cè)裝磁翻板液位計(jì)是根據(jù)國內(nèi)外同類產(chǎn)品加以消化提高且按照原化工部頒布的磁浮子液位計(jì)標(biāo)準(zhǔn)HG/T21584-95研制生產(chǎn)的產(chǎn)品。按照其安裝位置，側(cè)裝磁翻板液位計(jì)可以分為頂裝型和側(cè)裝型兩類。目前，托甫臺(tái)區(qū)塊密閉流程采用的是無護(hù)管頂裝型液位計(jì)(U11Z221/D-2400)，23口單井密閉流程中共一計(jì)使用87個(gè)。側(cè)裝磁翻板液位計(jì)主要利用阿基米德浮力原理和磁耦合原理設(shè)計(jì)而成，它的主要組成部分包括磁浮子、連桿、磁性頭、磁柱以及面板標(biāo)尺等(圖1)，磁柱正反兩面分別為紅色和白色，主要用于指示液面位置。液位計(jì)正常工作時(shí)，磁浮子一半體積浸沒在液體中，呈漂浮狀態(tài)，并且隨著液面的升降而同時(shí)升降。當(dāng)液面上升時(shí)，磁浮子帶動(dòng)連桿上的磁性頭向上運(yùn)動(dòng)，磁性頭與面板內(nèi)的磁柱發(fā)生物理反應(yīng)，產(chǎn)生扭矩，促使磁柱發(fā)生180°的翻轉(zhuǎn)，即由白色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色；當(dāng)液面下降時(shí)，根據(jù)相同的原理，磁柱由紅色翻轉(zhuǎn)為白色。因此，顯示面板上磁柱紅色和白色的分界線就指示了容器內(nèi)待測(cè)液體的液面位置。
2、常見問題
側(cè)裝磁翻板液位計(jì)在托甫臺(tái)區(qū)塊應(yīng)用的過程當(dāng)中，主要遇到連桿斷折、扶正套堵塞、磁柱斷續(xù)翻轉(zhuǎn)、磁性頭磁性減弱或消磁以及原油密度與預(yù)設(shè)密度有偏差等問題。
2.1連桿斷折
在使用過程中由于沒有護(hù)管等原因，連桿易造成彎曲斷折(圖2)，由于沒有多余連桿，現(xiàn)場(chǎng)只能連同液位計(jì)一并更換，因此造成了不必要的浪費(fèi)。
2.2浮球桶變形
在液體中浮球桶由于沒有護(hù)管保護(hù)，在使用過程中由于液體在罐內(nèi)不斷波動(dòng)，浮球桶在罐內(nèi)屬于無固定裝置，導(dǎo)致一浮球于連桿左右漂浮，碰撞拉筋易造成連桿彎曲(不銹鋼材質(zhì))，浮球桶變形，變形后無法還原，連桿浮球桶損壞，測(cè)量液位不準(zhǔn)。
2.3扶正套堵塞
扶正套的材料為塑料，在連桿的上下反復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中，易將砂粒及稠油帶至扶正套處，造成孔眼堵塞(圖3)，進(jìn)而阻礙了連桿的上下活動(dòng)，導(dǎo)致液位計(jì)無法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際液位變化瞬時(shí)復(fù)原，形成假液位，測(cè)量不準(zhǔn)確。
2.4磁柱斷續(xù)翻轉(zhuǎn)以及磁性頭磁性減弱或消磁
在現(xiàn)場(chǎng)使用中，經(jīng)常遇到磁柱斷斷續(xù)續(xù)翻轉(zhuǎn)的情況，即實(shí)際液位之下磁柱并不全為紅色，液位之上磁柱也并不全為一白色，形成多個(gè)紅、白磁柱的交界線，不能正確顯示液面高一度，影響讀數(shù)。發(fā)生這種情況的原因可能是磁柱上沾了油污或雜質(zhì)，使磁柱不能翻轉(zhuǎn)靈活;另外一種原因可能是磁柱消磁，磁性頭位于連桿的上端，浮球運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)磁性頭運(yùn)動(dòng)，當(dāng)磁性頭磁性減弱，致使它與磁柱之間的作用力減小，影響磁柱的正常翻轉(zhuǎn)。
2.5原油密度與預(yù)設(shè)密度有偏差
由于不同區(qū)塊原油密度存在差異，即使同一口單井，不同時(shí)期原油密度也不盡相同，因此，現(xiàn)場(chǎng)使用的液位計(jì)的設(shè)計(jì)密度不可避免地會(huì)與待測(cè)液體密度存在一定的偏差，造成磁浮子沉沒度不同，*終影響測(cè)量結(jié)果。例如，躍進(jìn)1集中拉油流程，側(cè)裝磁翻板液位計(jì)設(shè)計(jì)密度為0.85g/cm3，而躍進(jìn)區(qū)塊平均原油密度為0.87g/cm3，混合液密度更高。
根據(jù)浮子受力分析可知，在浮子重力G恒定的前提下，待測(cè)原油密度P油增大，磁浮子在待測(cè)原油中的排液量v浮減小，測(cè)量的液面位置比實(shí)際位置偏高，形成相對(duì)穩(wěn)定的系統(tǒng)誤差。同時(shí)，磁浮子隨液面變化產(chǎn)生的橫向浮動(dòng)頻率和幅度升高，帶動(dòng)連桿左右擺動(dòng)，由于沒有護(hù)管保護(hù)，*易造成連桿碰撞彎曲斷折以及浮球桶變形，這些問題同樣會(huì)引起測(cè)量不準(zhǔn)。浮球筒和連桿的損傷一般無法還原，使生產(chǎn)設(shè)備成本升高。
3、技術(shù)改良
3.1對(duì)于浮球桶變形，變形后無法還原問題，木文考慮更換浮球桶的材質(zhì)，以尼龍材質(zhì)代替原本不銹鋼材料。(圖4)PA66分子式H一(NH-(CH2)6-NH-CO-(CH2) 4-CO) n-OH，枯性較低，因此流動(dòng)性很好，這個(gè)性質(zhì)可以用來加工很薄的元件，它的粘度對(duì)溫度變化很敏感。PA66的收縮率在1%--2%之間，加入玻璃纖維添加.劑可以將收縮率降低到0.2%一1%0收縮率在流程方向和與流程方向相垂直方向上的相異是較大的。PA66對(duì)許多溶劑具有抗溶性，但對(duì)酸和其它一些氯化劑的抵抗力較弱。
浮子加上部連桿重量為1.25kg，試用井站原油密度為0.92g/cm'，根據(jù)阿基米德公式(本文采用g=9.8kg/s2):
通過上式可以看出，浮球桶進(jìn)入液體體積約為1/2左右，說明其對(duì)于密度為0.92g/c3的中到重質(zhì)油測(cè)量液位非常合適，避免了人工測(cè)量產(chǎn)生的人為誤差，更對(duì)于測(cè)量人員靠近罐口可能產(chǎn)生的危險(xiǎn)進(jìn)行了有效的規(guī)避。
3.2對(duì)于連桿容易折斷的問題，本文提出了采用加裝連桿保護(hù)器的做法，加裝的圓柱形連桿保護(hù)套由4根金屬桿組成，直徑為15mm，環(huán)繞連桿的環(huán)狀保護(hù)套直徑200mm，金屬保護(hù)套的加裝使連桿在上下移動(dòng)過程中減少擺動(dòng)和碰撞，大大降低了連桿所承受應(yīng)力，減少了材質(zhì)自身應(yīng)力改變而造成的變形或錯(cuò)斷，在儲(chǔ)集罐中的應(yīng)用可以看出，大大避免了連桿的斷裂形變等情況發(fā)生。
3.3對(duì)于磁柱斷續(xù)翻轉(zhuǎn)問題，主要是因?yàn)榇胖险戳擞臀刍螂s質(zhì)，使磁柱不能翻轉(zhuǎn)靈活；另一個(gè)原因是磁柱消磁，磁性頭位于連桿的上端，浮球運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)磁性頭運(yùn)動(dòng)，當(dāng)磁性頭磁性減弱，致使它與磁柱之間的作用力減小，影響磁柱的正常翻轉(zhuǎn)，從而不能準(zhǔn)確確認(rèn)液位高度。對(duì)于該缺點(diǎn)本文提到采用滑輪方式進(jìn)行改良和替代，使液位有了一定的準(zhǔn)確顯示，改良后液位計(jì)顯示和檢尺測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比，誤差±1%,該項(xiàng)改進(jìn)具有較高的應(yīng)用價(jià)值。
4、結(jié)論
側(cè)裝磁翻板液位計(jì)因成本低、指示清晰、使用簡便、可靠性高而廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中。在采油工作中，由于原油的密度的多變和粘度大等原因，故障較多，個(gè)給生產(chǎn)安全帶來隱患。本文總結(jié)了磁翻版液位計(jì)常出現(xiàn)的故障，并提出了相應(yīng)的改良方法。通過以上改良，保證了生產(chǎn)安全，提高了設(shè)備運(yùn)行效率，減少了設(shè)備損耗，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
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