天然气集输常见自动化仪表可靠性分析
甘霖 郑磊 邱俊阳
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甘霖 郑磊 邱俊阳,. 天然气集输常见自动化仪表可靠性分析[J]. 天然气进展,20236. DOI:10.12721/ccn.2023.157053.
摘要: 天然气作为日常生活中的一种重要燃料,给人们的正常生活带来了诸多便利,尤其在城市化发展进程逐年加快的背景下,人们对天然气的需求量与日俱增,这就给天然气的收集与输送工作增加了难度,尤其是天然气集输系统中常见仪表的可靠性直接关系到天然气的输送与使用安全,如果温度、压力、液位、浓度监测等自动化仪表出现运行故障,那么天然气集输过程也受到严重影响,甚至引发燃烧、爆炸等事故。因此,本文将着重围绕天然气集输系统常见的自动化仪表类型以及仪表的可靠性指标予以解读。
关键词: 天然气集输;自动化仪表;可靠性
DOI:10.12721/ccn.2023.157053
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所谓天然气集输主要是将气井当中采出的天然气进行汇集、处理和输送的全过程,由于天然气属于可燃性气体,并且当空气中的浓度超标以后,将极易引发爆炸事故。因此,在天然气输送过程中,需要利用一些监测类仪表对集输系统以及天然气的温度、压力、液位、浓度等指标进行监测,进而为安全风险隐患的排除提供更加准确有参考数据。

一、天然气集输系统常见的自动化仪表

与其它可燃性气体相比,天然气是一种较为安全的燃气,但是,天然气在汇集与输送过程中,如果温度、压力、浓度等物理性指标超标,那么天然气也极易发生燃烧或者爆炸事故,因此,为了保障天然气集输安全,需要对气体的各项指标进行有效监测。目前,在对天然气的安全性能进行监测的自动化仪表主要包括温度仪表、压力仪表、液位仪表以及浓度监测仪表。

温度仪表以热电阻及热电偶这两种接触式仪表为主,其中,热电阻主要是测量温度相对较低的介质,比如管输天然气的温度,而热电偶则适用于温度较高的介质,比如脱水装置中的灼烧炉温度。出于对测量灵敏性与稳定性的考虑,天然气集输系统采用的温度仪表大多为铠装铂热电阻,该仪表能够准确的获取天然气介质的温度变化数据。压力仪表以压力变送器为主,较为常见的类型包括电容式与单晶硅谐振式智能型变送器。以单晶硅谐振式智能压力变送器为例,该仪表可以对天然气开采、分离、调压、计量、增压、脱水等环节产生的压力或者压差进行准确测量,与传统的压力变送器相比,这种变送器具有稳定性好、测量精度高、量程范围广等特点,因此,在天然气集输系统中得到普遍推广和应用。液位仪表以浮筒式、雷达式、差压式液位变送器为主,其功能是对分离器污水与脱水过程中甘醇的液位进行测量,在天然气集输系统中,使用频率较高的是差压式液位计,这种自动化仪表通过容器内液位的变化情况对甘醇的液位状态进行监测,相比于其它类型的仪表,差压液位计的测量精度较高。而气体浓度监测仪表主要是对天然气当中的甲烷及硫化氢等有毒气体的浓度进行监测,仪器类型主要包括可燃气体检测仪与硫化氢气体专用检测仪,一旦有毒有害气体浓度超标,浓度监测仪表将自动发出预警信号[1]

二、天然气集输常见自动化仪表可靠性的影响因素

(一)操作方法的影响因素

在操作和使用各种监测型仪表时,由于操作人员违反了操作规程,以至于测量数据的精准度受到严重影响。比如对于一些经验较为丰富的操作人员来说,在面对一些新型的自动化仪表时,常常凭借自身的经验去尝试着操作和使用,但是,由于新型仪表的结构机理与工作原理与传统的仪表存在较大差异,因此,这种“经验式”的盲目操作方法,将大幅降低测量数据的准确度。

(二)管理模式的影响因素

由于天然气集输系统中的自动化仪表始终处于长时间运转状态,这不仅影响了仪表的使用寿命,同时,监测精度也将大打折扣。另外,在管理仪表过程中,由于管理部门仪表日常检查与保养的重要性,以至于一些小问题逐渐演变成为大故障,在这种情况下,自动化仪表的功能性也将逐步丧失。因此,对仪表进行定期检查、维护与保养是保障仪表可靠性的一条有效路径。

(三)技术水平的影响因素

自动化仪表对操作人员的专业技术水平提出了更加严格的要求,但是,就目前仪表操作和使用的技术队伍来说,许多岗位人员并未经过专业训练,甚至所学的专业与自动化仪表也毫无关系。如果操作人员在这种情况下去操作和使用自动化仪表,那么仪表的监测精度以及可靠性都将受到影响。

三、提高天然气集输常见自动化仪表可靠性的有效措施

(一)温度仪表的可靠性分析

在安装温度仪表时,如果外界水流进入到仪表内部,仪表的各个元器件将极易出现烧损的情况,为了避免这种情况的发生,在连接防爆探头时,应当根据安装说明使其精准入位,防止出现连接偏差。在电缆接线工序结束后,安装人员应当及时对电缆的预留长度进行检查,如果预留长度超过标准值,那么在仪表恢复使用过程中,电缆极易受损。另外,如果铂电阻插入过深,那么温度仪表的测量精度也会受到影响,进而产生较大的测量误差,针对这种情况,现场操作人员应当严格控制铂电阻的插入深度。

(二)压力仪表的可靠性分析

以压力变送器为例,为了提高压力变送器的可靠性与稳定性,操作人员应当做好以下几项工作:第一,理清安装顺序,注意安装要点,由于压力变送器本身具有防爆系统,如果安装程序混乱,防爆接头的连接紧密性将受到严重影响,这时,压力变送器也将出现较大的测量误差。因此,在安装过程中,操作人员应当严格执行安装标准,以确保防爆接头的连接紧密性。第二,如果压力变送器外壳未接地,或者接地螺丝未紧固,压力变送器的测量精度将受到严重影响。因此,在压力变送器接地操作中,操作人员应当有计划、有步骤、有次序的对仪表进行接地处理,并在接地作业结束后对接地情况进行检查与校正,以避免出现接地不良现象[2]

(三)液位仪表的可靠性分析

以浮筒式液位仪表及差压式液位仪表为例,为了增强浮筒式液位仪表的可靠性,在设置仪表液位时,操作人员应当全面考虑仪表所处的外界环境,如果天然气的介质当中含有大量的杂质,那么浮筒的上下移动状态将受到影响,进而出现较大的测量偏差。因此,操作人员首先需要对仪表弹簧及牛立管的使用状态进行多次测试,以保证二者始终处于正常的使用状态。其次,由于天然气的介质密度、筒体压力与实际情况存在较大差异,为了确保测量精度,操作人员应当以浮力的计算公式为基准,计算出介质的密度值,以获取精准的筒体浮力值。最后,由于浮筒式液位仪表的筒体与大气直接接触,这就严重影响了液体的流速,针对这种情况,操作人员应对筒体进行有效防护,以减少筒体与空气的接触面积。对于差压式液位仪表来说,为了提高监测数据的准确性,操作人员应当以液柱压强的计算公式为基准,来确定和判断液柱高度的影响因素,然后根据分析结果,获取更加精准的压力差,这对仪表可靠性的提升将起到关键性作用。

(四)浓度监测仪表的可靠性分析

浓度监测仪表主要包括可燃气体检测仪与硫化氢检测仪,为了增强这种仪表的可靠性,保证天然气中有毒有害气体的浓度始终处于标准范围之内,操作人员应当做好仪表的安装及接地工作。首先,在仪表安装过程中,应当确保防爆接头的紧密连接,为了延长仪表的使用寿命,在选择防爆接线材质时,尽量选择优质材料。仪表安装完毕,需要及时对接头位置的紧密性进行检查。其次,在接地过程中,操作人员应当严格执行仪表接地标准,将仪表外壳及端子分别与强电和弱电两处接地网面相接,这样才能保证接地效果。

结束语:

温度、压力、液位、浓度监测等自动化仪表的可靠性与天然气集输过程的安全性息息相关,因此,天然气集输单位应当根据仪表类型,针对性的制订仪表可靠性保障措施,一方面,可以最大限度的降低仪表的监测误差,另一方面,也能够延长自动化仪表的使用寿命,进而为天然气的终端用户提供更加高效、更加安全、更加满意的服务。

参考文献:

[1]潘磊.天然气集输常见自动化仪表可靠性分析[J].化工设计通讯,2018,44(04):105-106.

[2]张晓龙.天然气管道压气站安全仪表系统的应用分析[J].中国设备工程,2021(04):100-102.