海水管線外夾套式超聲波流量計(jì)故障解決方法

李超平

（中海福建天然氣有限責(zé)任公司，福建 莆田 351100）

0 引言

福建LNG 接收站使用ORV（開架式海水汽化器）汽化LNG，以實(shí)現(xiàn)氣態(tài)天然氣的高壓外輸。要進(jìn)行穩(wěn)定的高壓外輸，首先要保證有足夠的海水加熱LNG，所以，對(duì)海水流量的測(cè)量與控制就顯得非常重要。流量計(jì)量設(shè)備采用外夾套式海水超聲波流量計(jì)（以下簡(jiǎn)稱“超聲波流量計(jì)”）。但隨著高壓外輸?shù)倪M(jìn)行，超聲波流量計(jì)逐漸出現(xiàn)運(yùn)行不穩(wěn)定、無法進(jìn)行測(cè)量等故障?？旖萦行У亟鉀Q故障，準(zhǔn)確地把握超聲波流量計(jì)的維護(hù)方式與周期，對(duì)于保證福建LNG接收站穩(wěn)定安全運(yùn)行具有重要的意義。

1 改造預(yù)案

圖1是超聲波流量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)的安裝實(shí)物，圖2是實(shí)物安裝示意圖。超聲波流量計(jì)的工作原理為發(fā)射端發(fā)射超聲波信號(hào)，接收端接收到從發(fā)射端發(fā)出的信號(hào)，將接收到的信號(hào)信息與靜態(tài)時(shí)的信號(hào)信息進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)的差異就可以計(jì)算出海水的流速，進(jìn)而計(jì)算出海水的流量。

在實(shí)際使用中，每臺(tái)ORV 對(duì)應(yīng)2 臺(tái)超聲波流量計(jì)，一臺(tái)作為DCS 信號(hào)在DCS 界面上顯示，另一臺(tái)作為ESD信號(hào)，信號(hào)直接進(jìn)ESD系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖。圖3為超聲波聯(lián)鎖控制流程示意圖。超聲波聯(lián)鎖控制的作用在于防止海水泵突然停車使LNG 進(jìn)入下游管線中導(dǎo)致重大事故發(fā)生。

圖1 超聲波流量計(jì)實(shí)際安裝位置圖

圖2 超聲波流量計(jì)安裝示意圖

圖3 ORV海水流量控制邏輯圖

1.1 改造方案設(shè)計(jì)思路

圖4為改造方案設(shè)計(jì)圖。由圖4所示，海水泵出口壓力表測(cè)量到的壓力信號(hào)PT 值先傳入DCS 機(jī)柜，再將信號(hào)傳入ESD 機(jī)柜，進(jìn)而在ESD 系統(tǒng)中進(jìn)行連鎖控制。

圖4 改造方案設(shè)計(jì)圖

根據(jù)圖4 可以得到圖5 的接線圖。圖5 中E、F、G、H分別為ORV A、B、C、D海水流量信號(hào)接線端子，帶紅色標(biāo)記的A、B、C、D 分別代表的是海水泵A、B、C、D出口壓力表4對(duì)信號(hào)線。

圖5 現(xiàn)場(chǎng)與機(jī)柜接線圖

第一個(gè)半個(gè)月內(nèi)開海水泵A，使用的是ORV B，需要將“A”對(duì)信號(hào)線接到接線端子“F”上。以此類推，運(yùn)行海水泵C 與ORV D，只需要將“C”對(duì)信號(hào)線接到接線端子“H”上。根據(jù)不同的組合，通知專業(yè)儀表人員更換接線端子即可。

1.2 設(shè)定值整定

從數(shù)據(jù)表中可以得到海水泵出口與ORV 海水流量計(jì)的量程范圍，詳細(xì)數(shù)值參見表1與表2。

表1與表2中的設(shè)定聯(lián)鎖臨界值均為估值。以表1和表2的設(shè)定聯(lián)鎖臨界值為例，如果預(yù)設(shè)定臨界值為200 kPa，則高壓外輸跳車的臨界值為1 700 m3，只需將跳車值設(shè)定為1 700 m3即可。工藝條件不同，跳車臨界值設(shè)定也不同。

表1 海水泵出口壓力整定表

表2 ORV海水流量整定表

按照改造方案，在正常運(yùn)行過程中，11-FIT-1022／2022／3022／4022在DCS畫面上顯示的值為2 890～3 145 m3（與海水出口壓力值有關(guān)），顯然這個(gè)值是不準(zhǔn)確的。在進(jìn)行海水流量調(diào)節(jié)時(shí)，只能查看功能不穩(wěn)定的11-FIT-1021／2021／3021／4021讀數(shù)。

2 解決辦法

圖6 耦合劑失效圖

實(shí)施在預(yù)改造方案的同時(shí)，還進(jìn)行著經(jīng)過一系列功能恢復(fù)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)超聲波流量計(jì)不能正常工作的主要原因是耦合劑失效，如圖6所示。使用聚四氟乙烯脂代替超聲波流量原配耦合劑其實(shí)是一個(gè)比較好的選擇。經(jīng)過試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)聚四氟乙烯脂放在露天下1個(gè)月可以保持性能不變，這足以證明聚四氟乙烯脂可以作為超聲波流量計(jì)的耦合劑，并且可以保證半年進(jìn)行1 次維護(hù)。為使超聲波流量計(jì)使用更加穩(wěn)定，還可以在安裝好的超聲波流量計(jì)探頭四周加一層黃油以解決耦合劑流動(dòng)造成耦合劑的不足。

3 結(jié)論

通過對(duì)超聲波流量計(jì)故障的研究與試驗(yàn)，證明廠家隨機(jī)配備的耦合劑存在一定的問題，主要表現(xiàn)在耦合劑的流動(dòng)性大，由于重力的作用會(huì)造成超聲波探頭與管道的耦合度不夠，使超聲波流量計(jì)無法正常使用而形成故障。原配的耦合劑為進(jìn)口產(chǎn)品，其價(jià)格偏高，產(chǎn)品有效期短，不能一次性大量采購，需要頻繁采購且采購周期長(zhǎng)，不能很好地滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的要求。然而，聚四氟乙烯脂卻不存在這些問題，國(guó)內(nèi)就能夠采購，而且價(jià)格便宜，粘度大，不會(huì)變質(zhì)，可以一次性大量采購。實(shí)踐證明，以聚四氟乙烯脂代替超聲波原配耦合劑，設(shè)備故障率降低，維護(hù)周期延長(zhǎng)，節(jié)省了大量的時(shí)間，能夠較好地滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的要求。我們認(rèn)為，使用聚四氟乙烯脂代替超聲波耦合劑是一個(gè)大膽的嘗試，是進(jìn)口特殊設(shè)備易耗品國(guó)產(chǎn)化的一種嘗試，對(duì)于其他的設(shè)備改造或檢修具有一定的啟發(fā)意義。