原油管道用新型消氣器的研制及應(yīng)用

顧春琳，鐘 良，李 林，袁龍春

（中國石化集團(tuán)管道儲運(yùn)公司徐州管道技術(shù)作業(yè)分公司，江蘇徐州 221008）

0 引言

在原油輸送過程中，由于各種原因，會造成油品中含有一定量的泡狀氣、揮發(fā)氣和吸入氣，隨同油品一起通過流量計(jì)參與計(jì)量，使本來有較高計(jì)量精度的流量計(jì)出現(xiàn)假值，失去了流量計(jì)的真實(shí)精度；而且對含氣量造成的計(jì)量誤差的不確定性無法進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償。另外，氣體在流量計(jì)上部會形成渦流死區(qū)，不僅影響精度，而且會增加磨損。各輸油管道中間輸油站以前使用的消氣器在提高計(jì)量精度方面還不能盡如人意，而且在使用過程中還出現(xiàn)了排氣時(shí)同時(shí)排出少量原油介質(zhì)的現(xiàn)象，不僅造成原油浪費(fèi)，還影響了輸油站的生產(chǎn)環(huán)境。因此，根據(jù)各輸油站的生產(chǎn)使用要求，研制了新型消氣器。

1 新型消氣器工作原理

1.1 消氣器結(jié)構(gòu)

消氣器通過法蘭與原油管道連接在一起，原油通過入口接管進(jìn)入消氣器，消氣后的原油從出口流出。消氣器由主體結(jié)構(gòu)和其上的雙級金屬口浮球自動(dòng)排氣閥通過法蘭聯(lián)結(jié)組成，主體結(jié)構(gòu)起分離原油中氣體的作用，雙級金屬口浮球自動(dòng)排氣閥起排放分離出氣體的作用，其數(shù)量根據(jù)需要選擇，一般為2～4個(gè)。

1.2 主體結(jié)構(gòu)工作原理

主體結(jié)構(gòu)中的消氣結(jié)構(gòu)主要有中間直立擋板和斜面內(nèi)筒兩種形式，本新型消氣器采用的是斜面內(nèi)筒形式，其工作原理是：主體結(jié)構(gòu) （見圖1）通過底座1安裝在基礎(chǔ)上，與原油管道通過法蘭相聯(lián)結(jié)。帶壓原油從入口2進(jìn)入外筒體容腔3，與內(nèi)筒體8斜擋板發(fā)生碰撞，氣體從原油中分離，原油流向發(fā)生改變，與氣體向上流動(dòng)，在容腔3頂端分流（氣體積聚在外筒體容腔3頂部，原油轉(zhuǎn)向向下進(jìn)入內(nèi)筒體8，通過出口9流出）。氣體繼續(xù)上升，經(jīng)過除沫器5至頂部聚集，形成氣相空間。隨著氣體空間的擴(kuò)大，液體界面下降，降至一定高度時(shí)，氣體通過安裝在維修口6上的截止閥7流向雙級金屬口浮球自動(dòng)排氣閥，排出氣體；隨著氣體排出，液體界面上升，使浮球閥自動(dòng)關(guān)閉。如此反復(fù)動(dòng)作，持續(xù)排氣。

1.3 雙級金屬口浮球自動(dòng)排氣閥工作原理

常用的排氣閥為單閥體結(jié)構(gòu)，直接裝配在主體結(jié)構(gòu)頂部維修口法蘭蓋上，中間沒有截止閥，通過浮球自身重力和液面浮力控制排氣閥啟閉，容易在排氣的同時(shí)排出輸送介質(zhì)。雙級金屬口浮球自動(dòng)排氣閥 （見圖2）為雙閥體結(jié)構(gòu)，安裝在主體結(jié)構(gòu)的截止閥上。該裝置為大、小雙口排氣結(jié)構(gòu)，大閥體2和小閥體17分別與大閥蓋6和小閥蓋11組成一個(gè)密閉空間，當(dāng)原油進(jìn)入大閥體2和小閥體17時(shí)，大浮筒1和小浮筒12浮起，通過大杠桿3和小杠桿15推動(dòng)大閥4和小閥13沿大閥座5和小閥座14滑動(dòng)，使排氣閥關(guān)閉。當(dāng)分離出來的氣體不斷聚集在排氣閥的上部，迫使液面下降到一定程度時(shí)，小浮筒12拉動(dòng)小閥13離開小閥座14，從小排氣管16排出氣體；如排氣閥內(nèi)氣體量較多使液面繼續(xù)下降時(shí)，大浮筒1拉開大閥4從大排氣管7大量排氣。排氣完成后，液面上升，大浮筒1和小浮筒12浮起，關(guān)閉大閥4和小閥13。如此反復(fù)動(dòng)作，不斷排出氣體。

圖1 消氣器主體結(jié)構(gòu)

圖2 雙級金屬口浮球自動(dòng)排氣閥結(jié)構(gòu)

2 消氣器主要性能參數(shù)

各輸油站輸油主管道管徑為300～900 mm，設(shè)計(jì)壓力為2.5～10MPa，原油流量為200～1000m3/h，原油溫度25～50℃，根據(jù)輸油站不同的輸油量要求可選擇不同型號的消氣器。消氣器上的排氣閥可根據(jù)輸油量和原油中含氣量的多少進(jìn)行選擇，一般為2～4個(gè)。排氣閥的額定壓力和輸油管道內(nèi)原油壓力相匹配，排氣閥排氣壓力為0～4.0 MPa。

3 新型消氣器消氣性能驗(yàn)證

將新型消氣器和常用消氣器串聯(lián)在一起 （見圖3），圖中3塊流量計(jì)選用同型號同規(guī)格的板式流量計(jì)，精度等級0.2級，皆在檢定有效期內(nèi)。檢驗(yàn)時(shí)工藝管路通油足夠長時(shí)間 （實(shí)際試驗(yàn)通油3 h），在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，流量計(jì)1、流量計(jì)2和流量計(jì)3的通油量分別為Q1、Q2和Q3，則消除氣體的量△Q1和△Q2分別為：

△Q1=Q1-Q2； △Q2=Q1-Q3

△Q1、 △Q2占總量 Q1的百分比 η1、 η2分別為：

η1=△Q1/Q1；η2=△Q2/Q1

式中 η1——常用消氣器消氣率；

η2——新型消氣器消氣率。

試驗(yàn)中使用的新型消氣器型號為XQ500/5.0-2000，設(shè)計(jì)壓力 5.0 MPa，進(jìn)出口管徑 500 mm，試驗(yàn)過程中各流量計(jì)讀數(shù)分別為：Q1=3378.65m3，Q2=3 216.47 m2，Q3=3 101.60 m3。由此計(jì)算得出：

η1=4.8%， η2=8.2%

即新型消氣器的消氣率比常用消氣器提高了3.4%，計(jì)量精度明顯提高，降低了計(jì)量損失。

圖3 新型消氣器性能驗(yàn)證工藝示意

4 應(yīng)用效果

2010年10月在湛江港—廉江原油管道工程中安裝了型號為XQ800/2.5-2000的消氣器；2011年4月在儀征—日照原油管道工程中安裝了型號為XQ800/4.0-2400的消氣器。這些新型消氣器在使用過程中至今未出現(xiàn)排氣閥排油現(xiàn)象，流量計(jì)運(yùn)行穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重磨損，使用效果良好。