王海峰

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司遼東作業(yè)公司，天津 300450）

0 引言

燃?xì)鈮嚎s機(jī)是海上石油平臺(tái)生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，為透平發(fā)電機(jī)組提供壓縮燃?xì)狻Ｒ坏┤細(xì)鈮嚎s機(jī)停機(jī)，平臺(tái)發(fā)電機(jī)便會(huì)切換液體燃料或停機(jī)，同時(shí)低壓伴生氣會(huì)排放燃燒，嚴(yán)重影響平臺(tái)穩(wěn)定生產(chǎn)的同時(shí)增加了碳排放。

燃?xì)鈮嚎s機(jī)運(yùn)行時(shí)很明顯的特點(diǎn)就是區(qū)域高振動(dòng)，高振動(dòng)對(duì)機(jī)組的附屬檢測(cè)儀表產(chǎn)生了很大干擾，測(cè)量值嚴(yán)重失真，尤其是燃?xì)鈮嚎s機(jī)分液罐液位測(cè)量值跳變非常嚴(yán)重，進(jìn)而影響了壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

對(duì)液位測(cè)量值跳變問(wèn)題進(jìn)行分析處理，從而確保燃?xì)鈮嚎s機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。進(jìn)一步提高完整性的管理水平，為穩(wěn)定生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的保障。

1 工藝流程介紹

某海上石油平臺(tái)，生產(chǎn)分離器的伴生氣，流經(jīng)入口燃?xì)饫鋮s器和入口燃?xì)庀礈炱骱筮M(jìn)入到壓縮機(jī)橇內(nèi)的一級(jí)洗滌器處理后，再流入一級(jí)入口緩沖氣罐進(jìn)入一級(jí)壓縮機(jī)氣缸，經(jīng)一級(jí)壓縮后排至一級(jí)出口緩沖氣罐，然后經(jīng)一級(jí)冷卻器冷卻后進(jìn)入二級(jí)洗滌器，從二級(jí)洗滌器流出的燃料氣流入二級(jí)入口緩沖氣罐，吸入二級(jí)壓縮機(jī)氣缸，經(jīng)二級(jí)壓縮后排至二級(jí)出口緩沖氣罐，再經(jīng)二級(jí)冷卻器冷卻后排出橇外，經(jīng)燃料氣接收器緩沖洗滌、燃料氣過(guò)濾器過(guò)濾、燃料氣加熱器加熱后供平臺(tái)發(fā)電機(jī)使用（圖1）。

圖1 燃?xì)鈮嚎s機(jī)流程

2 機(jī)組運(yùn)行中存在的問(wèn)題

在燃?xì)鈮嚎s機(jī)運(yùn)行期間，操作人員發(fā)現(xiàn)一、二級(jí)分液罐液位計(jì)有不同程度的跳變，對(duì)壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行造成了很大影響。

依據(jù)操作人員反映液位計(jì)跳變的情況，對(duì)近兩年壓縮機(jī)關(guān)斷次數(shù)及原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（表1）。

表1 2016—2017 年度壓縮機(jī)停機(jī)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

從上述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)停機(jī)原因71.4%都是液位計(jì)跳變導(dǎo)致。一旦燃?xì)鈮嚎s機(jī)停機(jī)，平臺(tái)發(fā)電機(jī)便會(huì)切換液體燃料或停機(jī)，增加運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)低壓伴生氣會(huì)排放燃燒，嚴(yán)重影響平臺(tái)穩(wěn)定生產(chǎn)的同時(shí)增加了碳排放。

2.1 原因分析

（1）液位計(jì)門(mén)檻電壓不合適。本燃?xì)鈮嚎s機(jī)采用的是KTEK 公司生產(chǎn)的磁致伸縮式液位變送器，此液位計(jì)如果出現(xiàn)輸出偶爾上升或者下降達(dá)到報(bào)警值，這可能是信號(hào)丟失或門(mén)檻電壓設(shè)置不當(dāng)，通過(guò)門(mén)檻電壓調(diào)節(jié)電位計(jì)來(lái)對(duì)門(mén)檻電壓進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。通過(guò)調(diào)節(jié)，液位計(jì)跳變現(xiàn)象依然存在，機(jī)組還是不能正常運(yùn)行。

（2）模塊故障。此類(lèi)型液位計(jì)變送器都是模塊化的，并且電子元件都是包含在可更換的模塊中，初步懷疑模塊出現(xiàn)故障，導(dǎo)致測(cè)量值失真?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)變送器模塊進(jìn)行更換，更換后跳變還是存在。

（3）振動(dòng)干擾。燃?xì)鈮嚎s機(jī)區(qū)域最明顯的特點(diǎn)就是高振動(dòng)，壓縮機(jī)撬內(nèi)尤其嚴(yán)重。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量液位計(jì)處振動(dòng)值達(dá)到了（5.0～5.5）mm/s，而對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)其他罐體液位計(jì)振動(dòng)值均在0.15 左右，據(jù)此判斷振動(dòng)對(duì)其測(cè)量值有很大干擾。

現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)安裝減震塊來(lái)消除振動(dòng)干擾，減震塊確實(shí)有緩解跳變的作用，但是還是會(huì)出現(xiàn)幅度較大跳變停機(jī)現(xiàn)象（圖2）。對(duì)生產(chǎn)平臺(tái)來(lái)說(shuō)，哪怕只有那么一次非正常停機(jī)也是不能夠接受的。單純靠減震塊數(shù)量的增加來(lái)抗震，儼然不妥。

圖2 液位計(jì)減震塊安裝位置及跳變曲線

從以上3 個(gè)方面分析，問(wèn)題還是沒(méi)有很好解決，但仔細(xì)分析機(jī)組運(yùn)行中存在的問(wèn)題是由于高振動(dòng)使磁致伸縮式液位計(jì)出現(xiàn)這種跳變現(xiàn)象，于是嘗試使用新型液位計(jì)來(lái)解決數(shù)據(jù)跳變問(wèn)題。

2.2 問(wèn)題處理

鑒于前期問(wèn)題的排查分析，得出高振動(dòng)對(duì)燃?xì)鈮嚎s機(jī)洗滌罐液位測(cè)量值產(chǎn)生極大干擾，計(jì)劃液位計(jì)換型。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)液位計(jì)參數(shù)采集，開(kāi)始著手液位計(jì)自主選型工作。通過(guò)資料收集，本次液位計(jì)計(jì)劃采用差壓式液位變送器來(lái)替代目前這種磁致伸縮式液位計(jì)。

差壓式液位計(jì)測(cè)量原理：差壓式液位測(cè)量方法的理論依據(jù)是流體靜力學(xué)原理，是利用容器內(nèi)的液位改變時(shí)，液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的，即罐體中任意一點(diǎn)的靜壓力PA與其自由表面上的壓力PB之間的差值ΔP，等于液體密度ρ、重力加速度g 和液體高度差H 的乘積（圖3）。即ΔP=PA-PB=ρgH。其中，PA和PB為兩處的靜壓力，ΔP 為A 處的差壓。

在一般情況下，被測(cè)介質(zhì)的密度和重力加速度都是已知的，因此，差壓與液位的高度H 成正比，這樣就把測(cè)量液位高度的問(wèn)題變成了測(cè)量差壓的問(wèn)題，通過(guò)測(cè)量差壓ΔP 即可求出被測(cè)液位高度H。由于燃?xì)鈮嚎s機(jī)設(shè)備高振動(dòng)的特殊性，本次差壓式液位計(jì)采用雙法蘭帶毛細(xì)管式液位變送器，通過(guò)毛細(xì)管壓力傳導(dǎo)，將變送器固定到撬內(nèi)振動(dòng)較小區(qū)域或固定到撬外，消除振動(dòng)影響。并且雙法蘭式差壓變送器還可以解決高黏度、易凝固、易結(jié)晶、腐蝕性、含有懸浮介質(zhì)的液位測(cè)量問(wèn)題。

結(jié)合差壓式液位計(jì)正負(fù)遷移的調(diào)試方法，液位計(jì)調(diào)試完成后，燃?xì)鈮嚎s機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，通過(guò)控制盤(pán)觀察液位曲線情況，較為平穩(wěn)。通過(guò)本方案的實(shí)施，很好地解決了燃?xì)鈮嚎s機(jī)洗滌罐液位測(cè)量跳變失真的問(wèn)題。

圖3 差壓式液位測(cè)量示意

2.3 效果驗(yàn)證

改造換型施工后，對(duì)優(yōu)化后的效果進(jìn)行測(cè)試檢驗(yàn)：對(duì)燃?xì)鈮嚎s機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行測(cè)試，通過(guò)控制盤(pán)觀察洗滌罐液位曲線情況，曲線變化非常平穩(wěn)，基本沒(méi)有較大范圍變化，通過(guò)對(duì)機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的測(cè)試，效果良好，沒(méi)有出現(xiàn)一次由于液位計(jì)跳變導(dǎo)致的燃?xì)鈮嚎s機(jī)停機(jī)的情況，液位計(jì)跳變故障停機(jī)率從整改之前的71.4%降低到了0%，實(shí)現(xiàn)了壓縮機(jī)高振動(dòng)區(qū)域檢測(cè)儀表的穩(wěn)定運(yùn)行，確保不發(fā)生跳變導(dǎo)致的停機(jī)事件。平穩(wěn)運(yùn)行曲線如圖4。

圖4 洗滌罐液位曲線

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)近半年的運(yùn)行測(cè)試，洗滌罐液位計(jì)測(cè)量值穩(wěn)定，本次改造收到良好效果。有效地消除了高振動(dòng)的影響，確保了機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，助力平臺(tái)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，節(jié)能減排，為藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)以及實(shí)現(xiàn)千萬(wàn)噸級(jí)大油田、清潔渤海貢獻(xiàn)綿薄之力。