【摘要】 目前多井集氣站普遍通過(guò)撬裝自動(dòng)排液裝置排放生產(chǎn)污水，污水計(jì)量采用金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)，在近幾年的運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題：一是金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)不適應(yīng)污水的大流量排放 , 污水?dāng)y天然氣沖擊導(dǎo)致流量計(jì)損壞。二是撬裝自動(dòng)排液裝置設(shè)備費(fèi)偏高。本文針對(duì)上述問(wèn)題，分析分離器排液系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)思路，通過(guò)完善自動(dòng)排液系統(tǒng)設(shè)計(jì)，達(dá)到降低建設(shè)投資的目的。

 

引言

        由于當(dāng)前污水處理的站點(diǎn)大多使用自動(dòng)排放污水的技術(shù)，在某種程度上緩解了排除污水的壓力，在金屬管道鋪平的運(yùn)行中，污水得到廣泛的處理。但是隨著該項(xiàng)技術(shù)廣泛的應(yīng)用到生產(chǎn)中，很多弊端也逐漸暴露出來(lái)。該項(xiàng)技術(shù)很難滿足大范圍的污水排放，而且長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行處理，還可能造成設(shè)備大范圍損壞，維修成本較高。現(xiàn)今的污水處理工作已經(jīng)離不開(kāi)分離器排液系統(tǒng)，所以急需要對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

 

一、排液系統(tǒng)簡(jiǎn)介

        自動(dòng)排液裝置主要由以下三部分組成 : 磁翻板液位計(jì)、控制箱、閥組撬裝系統(tǒng)，其工作流程如下：

        自動(dòng)排液裝置的儀表風(fēng)管線、液位計(jì)、控制箱、閥門撬裝均使用了電熱帶進(jìn)行伴熱。并在其下游采用金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)用以計(jì)量排放污水液量。

 

        就目前來(lái)講，主要的排液系統(tǒng)可以按照不同功能和性能，大致分成三類：

 

        機(jī)械式排液系統(tǒng) : 這類排液系統(tǒng)主要承擔(dān)對(duì)污水管道的梳理功能，主要通過(guò)放氣閥和浮筒等設(shè)備進(jìn)行連接，在整體上有著容器自動(dòng)排液化的效果，這類機(jī)器明顯具有體積大的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)功能較為繁多復(fù)雜，承擔(dān)的任務(wù)量較重，必須在滿足污水處理工作維護(hù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行處理液體的計(jì)量而且還要兼顧對(duì)系統(tǒng)整體的監(jiān)控功能，這類系統(tǒng)大多適用于大型的工程維護(hù)中，對(duì)于后期污水的處理工作，同時(shí)在監(jiān)控工作中占據(jù)一定的優(yōu)勢(shì)，可以說(shuō)是比較兼顧的分離器排液系統(tǒng)。

 

        電控式排液系統(tǒng)：這種系統(tǒng)的主要特點(diǎn)就是圍繞不同種類的電輸出信號(hào)對(duì)執(zhí)行門進(jìn)行屏蔽，能夠控制閥門在一段時(shí)間內(nèi)的開(kāi)閉，這種獨(dú)特的系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)致其能夠應(yīng)用在較為繁瑣的施工場(chǎng)地，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化排液，然而在該種系統(tǒng)沒(méi)有處在穩(wěn)定的電流環(huán)境中，電控式排液系統(tǒng)運(yùn)行就會(huì)受到一定的阻礙，就比較容易發(fā)生事故。并且電控式系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)還較難實(shí)現(xiàn)，不能在電動(dòng)執(zhí)行的閥門中進(jìn)行優(yōu)化。

 

        氣控式排液系統(tǒng)：這種系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)就是在電容式和機(jī)械式排液系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加以改進(jìn)，完善了以上兩種系統(tǒng)的漏洞，更加符合安全生產(chǎn)的需求，在一定程度上也緩解了電控式排液系統(tǒng)的復(fù)雜性，能夠在施工進(jìn)行時(shí)進(jìn)行全面的運(yùn)轉(zhuǎn)，并進(jìn)行液位調(diào)整。但是該種系統(tǒng)的設(shè)備成本較高，需要經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)，大大提高了生產(chǎn)成本，就目前來(lái)說(shuō)應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如前兩種廣泛。

 

二、自動(dòng)排液系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題及優(yōu)化思路

        對(duì)于自動(dòng)化排液系統(tǒng)的應(yīng)用，很多工程上都采用了這種自動(dòng)化的系統(tǒng)設(shè)備，大大提高了生產(chǎn)效率，保護(hù)了周圍環(huán)境，在人力物力上也有一定程度的節(jié)約。但是在自動(dòng)排液裝置投產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，暴露出了一些問(wèn)題，使生產(chǎn)受到一定程度的制約，總結(jié)歸納為以下三方面：

 

（一）污水含雜質(zhì)較多，影響磁翻板液位計(jì)計(jì)量

原因分析：

一是在低溫工作環(huán)境下，排水孔道不能夠維持正常溫度的環(huán)境下，液位計(jì)發(fā)生凍堵現(xiàn)象，難以實(shí)現(xiàn)液位的調(diào)整；

二是由于污水內(nèi)雜質(zhì)較多，在次孔道內(nèi)堵塞在一起，堆積后造成腔體內(nèi)徑變小，使浮子無(wú)法通過(guò)，排水孔道被嚴(yán)重堵塞，難以維持正常的生態(tài)計(jì)量，導(dǎo)致液位計(jì)讀數(shù)不準(zhǔn)確。

 

優(yōu)化思路：

        一是緊貼液位計(jì)柱壁豎直纏繞 4 根電熱帶，電熱帶不能與液位計(jì)檢測(cè)桿和磁轉(zhuǎn)柱接觸，防止溫度過(guò)高損壞電

子器件；

        二是定期對(duì)液位計(jì)進(jìn)行清洗，加裝雷達(dá)液位計(jì)，使用PLC 系統(tǒng)對(duì)排液裝置進(jìn)行控制，可以在某種程度上降低對(duì)系統(tǒng)設(shè)備方面的要求，這對(duì)于簡(jiǎn)單的污水處理優(yōu)化方面，能夠承擔(dān)一定的風(fēng)險(xiǎn)，在整體的機(jī)械承擔(dān)角度，還能夠起到一定的緩沖作用。

 

        對(duì)于污水的處理效果也能夠在維持穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，關(guān)于設(shè)備的維護(hù)方面還是要按照規(guī)定的章程進(jìn)行，否則難以保證設(shè)備在該工程體制下能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。污水中所含雜質(zhì)也會(huì)按照系統(tǒng)內(nèi)壁孔道的優(yōu)化被排出來(lái)。能夠?qū)υ擃惖膬?yōu)化作用起到更好的效果，維持在穩(wěn)定的系統(tǒng)排除污水的范圍中。

 

（二）金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)不能適應(yīng)污水大流量排放

        原因分析：目前污水計(jì)量使用的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)是適用于低流速小流量的介質(zhì)測(cè)量。其設(shè)計(jì)量程為 5m 3 /h，而實(shí)際應(yīng)用中，自動(dòng)排液撬屬于間歇性排水，每秒排水達(dá)到 5kg，遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)量程。污水的大流量排放，其內(nèi)部攜天然氣及較多雜質(zhì)對(duì)金屬浮子進(jìn)行沖擊，造成儀表故障、損壞，導(dǎo)致無(wú)法對(duì)污水排放量進(jìn)行精確計(jì)量。在金屬管符子的流量計(jì)算中，我們大致上也可以按照傳統(tǒng)的工程計(jì)量方式進(jìn)行處理，導(dǎo)致污水不能夠從該類大流量管道中排放，污水的進(jìn)程受到影響。

 

優(yōu)化思路：使用渦街流量計(jì)計(jì)量污水見(jiàn)圖 2，渦街流量計(jì)

        主要具有壓力損失小，量程范圍大，精度高，在測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響的特點(diǎn)。對(duì)于流速波動(dòng)較大的排放工況適應(yīng)性更強(qiáng)。經(jīng)過(guò)對(duì)排液量的實(shí)測(cè)，每秒非常大排水量達(dá)到 5kg。

 

        通過(guò)公式：M 流量 =V 流速 ×T 計(jì)算得出，非常大排水量為18m3/h。按照實(shí)際非常大值應(yīng)為儀表量程非常大值的 2/3，確定渦街流量計(jì)的量程范圍應(yīng)為 0 ～ 24m 3 /h。

 

（三）撬裝設(shè)備存在一定不適應(yīng)性且投資偏高

        原因分析：一是自動(dòng)排液裝置儀表風(fēng)管線在較低溫度下易結(jié)冰凍堵；二是儀表風(fēng)中的雜質(zhì)易堵塞調(diào)壓閥或者電磁閥；三是自動(dòng)排液裝置的儀表風(fēng)接自站內(nèi)自用氣系統(tǒng)，排液后就地放空，存在一定的安全隱患。對(duì)于整體環(huán)境中有一定的封堵作用，不能在安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上進(jìn)行撬裝設(shè)備的完善，難以適應(yīng)工程建設(shè)的發(fā)展，對(duì)于儀表自動(dòng)化通風(fēng)設(shè)施的維護(hù)方面有著粗略的優(yōu)化作用，但是整體上來(lái)說(shuō)并沒(méi)有太多的改進(jìn)。整體的自動(dòng)化排液技術(shù)方面沒(méi)有過(guò)于明顯的優(yōu)化效果，對(duì)于整體的防爆技術(shù)方面仍然存在一定的漏洞。

 

        優(yōu)化思路：將自動(dòng)排液裝置由撬裝式改為散裝式見(jiàn)圖 2，分離器液面上部的壓力非常大可達(dá) 7MPa，當(dāng)設(shè)備正常工作時(shí)，節(jié)流截止閥、氣動(dòng)閥和閘閥均處于開(kāi)啟狀態(tài)，當(dāng)分離器液位達(dá)到排液高點(diǎn)時(shí)，電動(dòng)閥開(kāi)啟，開(kāi)始排液，液體經(jīng)節(jié)流截止閥限流降壓，經(jīng)氣動(dòng)閥和電動(dòng)閥后排至常壓污水罐，當(dāng)液位達(dá)到排液低點(diǎn)時(shí)，電動(dòng)閥關(guān)閉。當(dāng)電動(dòng)閥出現(xiàn)故障，比如排液過(guò)程中，突然斷電，此時(shí)氣動(dòng)閥動(dòng)作，并切斷排液管路，防止高壓氣體排出。另外，設(shè)置旁通閥，可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排污。就可以在一定程度上降低自動(dòng)化處理的弊端，減少疏水閥的開(kāi)閉效果，在整體的集中化控制中占有一定的優(yōu)勢(shì)。電控式的集中化處理方式的體積較為龐大，對(duì)整體運(yùn)算的處理方面不夠完善，所以要結(jié)合手動(dòng)的電控系統(tǒng)設(shè)置，在聯(lián)動(dòng)氣控式裝配的基礎(chǔ)上進(jìn)行整合。才能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求，在對(duì)應(yīng)的散裝式撬裝排液系統(tǒng)中保持一定的穩(wěn)定性，承擔(dān)相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)分離器排液系統(tǒng)起到相當(dāng)?shù)膬?yōu)化作用。

 

三、散裝排液系統(tǒng)主要功能及特點(diǎn)

（一）散裝排液系統(tǒng)主要功能

        散裝排液系統(tǒng)主要由控制執(zhí)行單元、檢測(cè)單元組成，其功能如下：執(zhí)行單元功能：一是電動(dòng)切斷閥能實(shí)現(xiàn)間歇操作，根據(jù)PLC 系統(tǒng)設(shè)定的高低液位聯(lián)鎖點(diǎn)，打開(kāi) / 關(guān)閉電動(dòng)閥；二是氣動(dòng)單作用氣缸球閥作為輔助閥門，平時(shí)在全開(kāi)狀態(tài)，只在電動(dòng)閥故障狀態(tài)下由 PLC 系統(tǒng)控制動(dòng)作，根據(jù)設(shè)定的高低液位聯(lián)鎖點(diǎn)，打開(kāi) / 關(guān)閉氣動(dòng)控制閥；三是采用電動(dòng)切斷球閥與氣動(dòng)單作用氣缸球閥級(jí)聯(lián)這種方式，能盡量減小故障的發(fā)生，達(dá)到高可靠性的要求。

 

        檢測(cè)單元功能：一是選用雷達(dá)液位計(jì)實(shí)現(xiàn)液位遠(yuǎn)傳，進(jìn)入值班室控制系統(tǒng)顯示、報(bào)警、聯(lián)鎖，控制系統(tǒng)對(duì)液位精度要求較高，雷達(dá)液位計(jì)能夠達(dá)到要求，而磁浮子液位計(jì)精度不能達(dá)到系統(tǒng)要求，適合現(xiàn)場(chǎng)就地顯示。二是為避免自動(dòng)排液系統(tǒng)故障影響集氣站生產(chǎn)，氣田已建站場(chǎng)均設(shè)置了手動(dòng)排液系統(tǒng)作為備用，當(dāng)雷達(dá)液位計(jì)出現(xiàn)故障時(shí)，可根據(jù)磁浮子液位計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)液位指示進(jìn)行手動(dòng)排污。

 

（二）散裝排液系統(tǒng)主要有以下特點(diǎn)：

        一是在故障狀態(tài)下，可快速切斷排液管路，安全性更高；

        二是采用電動(dòng)球閥作為主要切斷和開(kāi)關(guān)閥門，受污水內(nèi)雜質(zhì)沖擊影響較小；

        三是氣動(dòng)單作用氣缸球閥作為緊急切斷閥，氣源來(lái)自氮?dú)鈿馄浚�取消了接自站�?nèi)自用氣系統(tǒng)的氣源管線，且開(kāi)啟時(shí)氮?dú)饩偷胤趴諢o(wú)安全隱患；

        四是自動(dòng)排液裝置由撬裝改為散裝后，每套設(shè)備可節(jié)省投資 6 萬(wàn)元，能夠在很大程度上節(jié)約成本，緩解排液裝置造成的壓力，對(duì)污水采取更加優(yōu)化的處理方式，在檢測(cè)單元上達(dá)到技術(shù)要求，降低液位故障，在維持氣田電站穩(wěn)定的情況下，按照對(duì)應(yīng)的指示方式進(jìn)行系統(tǒng)的整體性優(yōu)化。

 

四、結(jié)論

        （一）自動(dòng)排液裝置在氣田應(yīng)用以來(lái)，能夠適應(yīng)氣田生產(chǎn)的需要。

        （二）針對(duì)生產(chǎn)中暴露的不適應(yīng)性，分別在污水計(jì)量裝置與撬裝式設(shè)計(jì)上做出優(yōu)化，技術(shù)可行，降投資效果明顯，可作為今后氣田建設(shè)常規(guī)設(shè)計(jì)推廣。