天然氣海洋平臺(tái)金屬管浮子流量計(jì)流量測(cè)算與調(diào)試

上海上儀股份公司天然氣海洋平臺(tái)金屬管浮子流量計(jì)的供給對(duì)象主要包括工藝?yán)鋮s、發(fā)電機(jī)組冷卻、甲板沖洗、衛(wèi)生沖洗等單元，以及次氯酸鈉發(fā)生裝置、海水淡化裝置、自動(dòng)反沖洗裝置等，工藝?yán)鋮s和發(fā)電機(jī)冷卻用水量較大，其余裝置用水量較小，金屬管浮子流量計(jì)的流量需要根據(jù)各單元和裝置的用水量進(jìn)行測(cè)算。金屬管浮子流量計(jì)調(diào)試之前，先進(jìn)行海水提升泵的單機(jī)調(diào)試，包括外觀檢查、功能測(cè)試、啟動(dòng)測(cè)試、性能測(cè)試，測(cè)試各項(xiàng)性能均符合設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行平臺(tái)整個(gè)海水管網(wǎng)的調(diào)試。金屬管浮子流量計(jì)調(diào)試作業(yè)需要多專業(yè)人員相互配合，協(xié)同完成。

天然氣海洋平臺(tái)上，為維持正常生產(chǎn)作業(yè)及平臺(tái)常駐人員日常生活，需要較大的用水量。由于平臺(tái)距離陸地較遠(yuǎn)，通常有幾十到幾百公里不等，難以將大量淡水運(yùn)至平臺(tái)。在平臺(tái)上，除海洋平臺(tái)工作人員生活用水外，其他涉及生產(chǎn)用水通常使用海水代替。海洋平臺(tái)金屬管浮子流量計(jì)是通過(guò)海水提升泵將海水輸送至海水管路，再通過(guò)閥門(mén)控制供給各單元使用，主要包括工藝介質(zhì)冷卻、發(fā)電機(jī)組冷卻、甲板沖洗、海水淡化、生活樓衛(wèi)生單元沖洗、公用站等裝置及設(shè)施，金屬管浮子流量計(jì)流量需根據(jù)各單元的海水需求量進(jìn)行測(cè)算。金屬管浮子流量計(jì)調(diào)試工作是保障金屬管浮子流量計(jì)能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵一環(huán)，調(diào)試時(shí)先進(jìn)行海水提升泵的單機(jī)調(diào)試，待海水提升泵各項(xiàng)性能符合設(shè)計(jì)要求后，再進(jìn)行整個(gè)海水管網(wǎng)的系統(tǒng)調(diào)試。

1金屬管浮子流量計(jì)流量測(cè)算

在天然氣平臺(tái)上，金屬管浮子流量計(jì)是公用系統(tǒng)中的重要組成部分，不僅在維持正常生產(chǎn)作業(yè)及平臺(tái)常駐人員日常生活中起重要作用，也是平臺(tái)消防系統(tǒng)管網(wǎng)壓力的保障。國(guó)內(nèi)平臺(tái)金屬管浮子流量計(jì)常用材質(zhì)有銅鎳管、玻璃鋼管、雙相鋼管、不銹鋼管等[1-4]，金屬管浮子流量計(jì)供給用戶很多，但主要用于工藝?yán)鋮s裝置和發(fā)電機(jī)組冷卻，工藝?yán)鋮s和發(fā)電機(jī)組冷卻裝置屬于海水持續(xù)不間斷用戶，其余如甲板沖洗、次氯酸鈉發(fā)生裝置、海水淡化裝置、生活樓衛(wèi)生單元沖洗、自動(dòng)反沖洗裝置等，均屬于海水間斷用戶。

1.1 工藝?yán)鋮s用水

天然氣平臺(tái)工藝處理過(guò)程中，天然氣需要做降溫處理，用低溫海水與天然氣通過(guò)換熱器進(jìn)行熱交換，是一種非常廉價(jià)的處理方式。海水的流率與需要處理的換熱量、海水進(jìn)出口溫差及海水比熱容有關(guān)，換熱量通過(guò)物料及熱量平衡模擬測(cè)算得出。

1.2發(fā)電機(jī)組冷卻用水

天然氣平臺(tái)上，發(fā)電機(jī)組一般包括燃?xì)獍l(fā)電機(jī)、應(yīng)急發(fā)電機(jī)和備用柴油發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)組由缸套冷卻水進(jìn)行冷卻，缸套冷卻水通過(guò)與外部循環(huán)介質(zhì)進(jìn)行熱交換，使溫度保持在一定范圍值內(nèi)。不同發(fā)電機(jī)缸套冷卻水冷卻方式有所不同，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組通常采用風(fēng)冷冷卻，備用柴油發(fā)電機(jī)和燃?xì)獍l(fā)電機(jī)采用海水冷卻[6]。海水用量通常由廠家提供，如未提供，可根據(jù)平臺(tái)上所需發(fā)電機(jī)的功率進(jìn)行估算，通常每千瓦所需的冷卻海水量為0.0436~0.0462m3/h[7]。以麗水36-1海洋平臺(tái)為例，該平臺(tái)位于東海海域，水深84.1m，為天然氣中心平臺(tái)，配備生活樓，天然氣設(shè)計(jì)處理量為120×104m3/d（20℃，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓），正常運(yùn)行生產(chǎn)時(shí)，平臺(tái)電力由燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組供給，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組額定功率為1100kW，可測(cè)算出所需海水量約為48m3/h。

1.3甲板沖洗及其他用水

由于每個(gè)平臺(tái)處理量有所不同，在設(shè)計(jì)時(shí)海水用量會(huì)有差異。通常甲板沖洗的流率設(shè)計(jì)為10~20m3/h，其他用戶包括海水淡化、自動(dòng)反沖洗裝置、次氯酸鈉發(fā)生器、污水處理裝置等，用水量較小。金屬管浮子流量計(jì)的流量，需要根據(jù)用水情況測(cè)算出較大用水量和較小用水量。

2金屬管浮子流量計(jì)調(diào)試

金屬管浮子流量計(jì)調(diào)試通常在海上完成，先進(jìn)行海水提升泵的單機(jī)調(diào)試，確認(rèn)海水提升泵各項(xiàng)性能參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求后，再進(jìn)行整個(gè)金屬管浮子流量計(jì)管網(wǎng)調(diào)試[8]。金屬管浮子流量計(jì)排海管線有常開(kāi)和常閉兩條管線：常開(kāi)管線上有壓力控制閥PV，通過(guò)金屬管浮子流量計(jì)管網(wǎng)壓力變送器PT信號(hào)反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度大小，保證管網(wǎng)壓力始終處于設(shè)定值；常閉管線上有手動(dòng)截止閥，留作備用。

2.1海水提升泵單機(jī)調(diào)試

海水提升泵單機(jī)調(diào)試時(shí)，為提高工效，所有海水不進(jìn)入海水管網(wǎng)，通過(guò)排海管線排放至海中；為保持海水提升泵出口壓力穩(wěn)定，壓力控制閥PV始終處于關(guān)閉狀態(tài)，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)手動(dòng)截止閥開(kāi)度調(diào)節(jié)泵出口壓力。

單機(jī)調(diào)試前需召開(kāi)工作安全分析會(huì)，明確調(diào)試中存在的各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)及安全措施，并準(zhǔn)備調(diào)試過(guò)程中需要的各種工機(jī)具，主要包括兆歐表、萬(wàn)用表、鉗形電流表、振動(dòng)儀、噪音儀、紅外線測(cè)溫儀、活動(dòng)扳手等。

正式調(diào)試時(shí)主要進(jìn)行外觀檢查、功能測(cè)試、啟動(dòng)測(cè)試和運(yùn)行測(cè)試。

（1）外觀檢查。外觀檢查有些工作需要在海水提升泵安裝之前進(jìn)行，包括電動(dòng)機(jī)冷卻液加注以及泵軸對(duì)中等；其他檢查項(xiàng)在安裝完成后進(jìn)行，包括海水提升泵的銘牌和證書(shū)齊全，泵的旋轉(zhuǎn)方向正確，管線安裝符合圖紙要求，螺栓緊固可靠，接地正確，次氯酸鈉管線安裝正確，電纜接線正確，供電電壓正常等。

（2）功能測(cè)試。功能測(cè)試包括海水提升泵控制面板上所有按鈕及指示燈的功能測(cè)試，以及海水提升泵至中控的信號(hào)指示測(cè)試?？刂泼姘迳系闹甘疽话惆▎?dòng)、停止和錯(cuò)誤三種，在不啟動(dòng)海水提升泵的情況下，可通過(guò)模擬信號(hào)測(cè)試完成。

（3）啟動(dòng)測(cè)試。測(cè)試之前，通常將海水排放管路旁路上的截止閥調(diào)節(jié)至1/4開(kāi)度左右，進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)測(cè)試，確認(rèn)海水提升泵可正常運(yùn)轉(zhuǎn)后再進(jìn)行啟動(dòng)測(cè)試。通過(guò)控制面板啟動(dòng)海水提升泵，確認(rèn)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，并測(cè)試啟動(dòng)電流和啟動(dòng)電壓。

（4）運(yùn)行測(cè)試。將海水排放管路旁路上的截止閥調(diào)節(jié)至1/4開(kāi)度，啟動(dòng)海水提升泵，確保海水提升泵運(yùn)行穩(wěn)定，確認(rèn)管路無(wú)泄漏后通過(guò)調(diào)節(jié)排海管路截止閥開(kāi)度來(lái)控制流量，分別在額定流量50%、100%、110%的狀況下運(yùn)行15、60、15min，流量可通過(guò)排海管路流量計(jì)讀出，記錄每種工況下海水提升泵的出口壓力、電流、電壓、振動(dòng)等參數(shù)。

2.2系統(tǒng)調(diào)試

（1）準(zhǔn)備階段。在金屬管浮子流量計(jì)調(diào)試之前，應(yīng)保證海水提升泵、自動(dòng)反沖洗濾器等設(shè)備已經(jīng)調(diào)試完成，并且金屬管浮子流量計(jì)無(wú)泄漏。為提高工效，在調(diào)試開(kāi)始前通過(guò)臨時(shí)管線將壓縮空氣接入金屬管浮子流量計(jì)，進(jìn)行低壓氣密檢查以快速發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)并進(jìn)行整改，將調(diào)試時(shí)海水泄漏風(fēng)險(xiǎn)降至較低。正式調(diào)試時(shí)，關(guān)閉排海管路旁路閥門(mén)，同時(shí)打開(kāi)排海管路壓力控制閥，使用壓力控制閥調(diào)節(jié)管網(wǎng)壓力；確保金屬管浮子流量計(jì)各個(gè)分支的閥門(mén)關(guān)閉；確保金屬管浮子流量計(jì)的管線、閥門(mén)等安裝正確，并與設(shè)計(jì)圖紙一致。

（2）調(diào)試階段。啟動(dòng)海水提升泵，確保海水提升泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常，使壓力穩(wěn)定在設(shè)計(jì)壓力值；緩慢打開(kāi)進(jìn)入自動(dòng)反沖洗濾器的閥門(mén)，使海水進(jìn)入金屬管浮子流量計(jì)管路，確認(rèn)海水管路充滿、壓力穩(wěn)定且無(wú)泄漏后分別緩慢打開(kāi)金屬管浮子流量計(jì)至各個(gè)分支的閥門(mén)，確保無(wú)泄漏。在調(diào)試過(guò)程中記錄海水提升泵的出口壓力、電流、電壓、振動(dòng)等參數(shù)。

3金屬管浮子流量計(jì)調(diào)試常見(jiàn)問(wèn)題分析

3.1海水提升泵電動(dòng)機(jī)絕緣低

在測(cè)量海水提升泵電動(dòng)機(jī)時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)絕緣過(guò)低的情況，主要因?yàn)楹Ｋ嵘玫陌惭b是在海上完成，由于海上濕度較大，電纜接頭纏繞的絕緣膠帶受潮或控制柜受潮所致。為避免絕緣過(guò)低情況，在安裝過(guò)程中應(yīng)注意防潮保護(hù)，安裝后及時(shí)關(guān)閉控制柜。

3.2出水量小

調(diào)試過(guò)程中，海水提升泵啟動(dòng)后，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)出水量極小甚至不出水的情況，通常是由于相序接反，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)造成的。泵反轉(zhuǎn)時(shí)，也會(huì)有極少量的水流出，但出口壓力很小。因此，在安裝過(guò)程中，不僅要重視電纜的保護(hù)，也要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙接線，在泵啟動(dòng)之前做好相序檢查。

3.3局部泄漏

金屬管浮子流量計(jì)調(diào)試時(shí)，常常出現(xiàn)局部泄漏，泄漏點(diǎn)主要集中在閥門(mén)、盲板、儀表安裝處。在調(diào)試之前應(yīng)細(xì)致檢查整個(gè)系統(tǒng)，特別是螺栓是否緊固到位，使用壓縮空氣進(jìn)行低壓氣密測(cè)試，將液體泄漏可能性降至較低。在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)應(yīng)緩慢打開(kāi)進(jìn)入海水管網(wǎng)的閥門(mén)，如出現(xiàn)泄漏及時(shí)關(guān)閉并解決。

3.4排海管路振動(dòng)較大

海水提升泵抽出的海水，一部分進(jìn)入海水管網(wǎng)，另一部分通過(guò)排海管線排放至海中。排海管路材質(zhì)通常為玻璃鋼，雖然玻璃鋼管線具有耐腐蝕、耐沖刷、抗老化、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，但承受壓力較低，且施工工藝復(fù)雜[9-10]。由于排海的水量比較大，對(duì)排海管路的沖擊很大，設(shè)計(jì)時(shí)通常在排海管路水平段使用2個(gè)止推支架，垂直段使用1個(gè)導(dǎo)向支架，但導(dǎo)向支架對(duì)管路的固定作用較小，導(dǎo)致排海管線振動(dòng)較大，容易損壞。為減小排海管路振動(dòng)幅度，建議在水平管路上再增加1個(gè)止推支架，提高固定作用，或者將排海管路的材質(zhì)設(shè)計(jì)為銅鎳管，提高機(jī)械強(qiáng)度。

4結(jié)束語(yǔ)

金屬管浮子流量計(jì)流量的測(cè)算依據(jù)是各單元的用水量，主要有工藝?yán)鋮s、發(fā)電機(jī)組冷卻、甲板沖洗、衛(wèi)生單元沖洗、殺菌裝置、海水淡化裝置、自動(dòng)反沖洗裝置等，工藝?yán)鋮s和發(fā)電機(jī)冷卻用水量較大，可分別依據(jù)平臺(tái)換熱量和功率指標(biāo)測(cè)算得到，其余裝置用水量較小。金屬管浮子流量計(jì)的調(diào)試設(shè)備主要是海水提升泵，單機(jī)調(diào)試時(shí)所有海水不進(jìn)入海水管網(wǎng)，壓力控制閥始終處于關(guān)閉狀態(tài)，通過(guò)調(diào)節(jié)手動(dòng)截止閥開(kāi)度完成單機(jī)調(diào)試。在金屬管浮子流量計(jì)調(diào)試前，上海上儀股份公司通過(guò)臨時(shí)管線將壓縮空氣接入金屬管浮子流量計(jì)，進(jìn)行低壓氣密檢查可快速發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，提高工作效率。