降低高振動設(shè)備檢測儀表故障率

王海峰

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

0 引言

燃氣壓縮機是海上石油平臺生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，為透平發(fā)電機組提供壓縮燃氣。一旦燃氣壓縮機停機，平臺發(fā)電機便會切換液體燃料或停機，同時低壓伴生氣會排放燃燒，嚴重影響平臺穩(wěn)定生產(chǎn)的同時增加了碳排放。

燃氣壓縮機運行時很明顯的特點就是區(qū)域高振動，高振動對機組的附屬檢測儀表產(chǎn)生了很大干擾，測量值嚴重失真，尤其是燃氣壓縮機分液罐液位測量值跳變非常嚴重，進而影響了壓縮機的穩(wěn)定運行。

對液位測量值跳變問題進行分析處理，從而確保燃氣壓縮機穩(wěn)定運行。進一步提高完整性的管理水平，為穩(wěn)定生產(chǎn)提供強有力的保障。

1 工藝流程介紹

某海上石油平臺，生產(chǎn)分離器的伴生氣，流經(jīng)入口燃氣冷卻器和入口燃氣洗滌器后進入到壓縮機橇內(nèi)的一級洗滌器處理后，再流入一級入口緩沖氣罐進入一級壓縮機氣缸，經(jīng)一級壓縮后排至一級出口緩沖氣罐，然后經(jīng)一級冷卻器冷卻后進入二級洗滌器，從二級洗滌器流出的燃料氣流入二級入口緩沖氣罐，吸入二級壓縮機氣缸，經(jīng)二級壓縮后排至二級出口緩沖氣罐，再經(jīng)二級冷卻器冷卻后排出橇外，經(jīng)燃料氣接收器緩沖洗滌、燃料氣過濾器過濾、燃料氣加熱器加熱后供平臺發(fā)電機使用（圖1）。

圖1 燃氣壓縮機流程

2 機組運行中存在的問題

在燃氣壓縮機運行期間，操作人員發(fā)現(xiàn)一、二級分液罐液位計有不同程度的跳變，對壓縮機的穩(wěn)定運行造成了很大影響。

依據(jù)操作人員反映液位計跳變的情況，對近兩年壓縮機關(guān)斷次數(shù)及原因進行統(tǒng)計（表1）。

表1 2016—2017 年度壓縮機停機數(shù)據(jù)統(tǒng)計

從上述統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，發(fā)現(xiàn)壓縮機停機原因71.4%都是液位計跳變導致。一旦燃氣壓縮機停機，平臺發(fā)電機便會切換液體燃料或停機，增加運營成本，同時低壓伴生氣會排放燃燒，嚴重影響平臺穩(wěn)定生產(chǎn)的同時增加了碳排放。

2.1 原因分析

（1）液位計門檻電壓不合適。本燃氣壓縮機采用的是KTEK 公司生產(chǎn)的磁致伸縮式液位變送器，此液位計如果出現(xiàn)輸出偶爾上升或者下降達到報警值，這可能是信號丟失或門檻電壓設(shè)置不當，通過門檻電壓調(diào)節(jié)電位計來對門檻電壓進行適當調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)，液位計跳變現(xiàn)象依然存在，機組還是不能正常運行。

（2）模塊故障。此類型液位計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，導致測量值失真?，F(xiàn)場對變送器模塊進行更換，更換后跳變還是存在。

（3）振動干擾。燃氣壓縮機區(qū)域最明顯的特點就是高振動，壓縮機撬內(nèi)尤其嚴重。經(jīng)現(xiàn)場實際測量液位計處振動值達到了（5.0～5.5）mm/s，而對比現(xiàn)場其他罐體液位計振動值均在0.15 左右，據(jù)此判斷振動對其測量值有很大干擾。

現(xiàn)場通過安裝減震塊來消除振動干擾，減震塊確實有緩解跳變的作用，但是還是會出現(xiàn)幅度較大跳變停機現(xiàn)象（圖2）。對生產(chǎn)平臺來說，哪怕只有那么一次非正常停機也是不能夠接受的。單純靠減震塊數(shù)量的增加來抗震，儼然不妥。

圖2 液位計減震塊安裝位置及跳變曲線

從以上3 個方面分析，問題還是沒有很好解決，但仔細分析機組運行中存在的問題是由于高振動使磁致伸縮式液位計出現(xiàn)這種跳變現(xiàn)象，于是嘗試使用新型液位計來解決數(shù)據(jù)跳變問題。

2.2 問題處理

鑒于前期問題的排查分析，得出高振動對燃氣壓縮機洗滌罐液位測量值產(chǎn)生極大干擾，計劃液位計換型。通過現(xiàn)場液位計參數(shù)采集，開始著手液位計自主選型工作。通過資料收集，本次液位計計劃采用差壓式液位變送器來替代目前這種磁致伸縮式液位計。

差壓式液位計測量原理：差壓式液位測量方法的理論依據(jù)是流體靜力學原理，是利用容器內(nèi)的液位改變時，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，這樣就把測量液位高度的問題變成了測量差壓的問題，通過測量差壓ΔP 即可求出被測液位高度H。由于燃氣壓縮機設(shè)備高振動的特殊性，本次差壓式液位計采用雙法蘭帶毛細管式液位變送器，通過毛細管壓力傳導，將變送器固定到撬內(nèi)振動較小區(qū)域或固定到撬外，消除振動影響。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)的液位測量問題。

結(jié)合差壓式液位計正負遷移的調(diào)試方法，液位計調(diào)試完成后，燃氣壓縮機啟動運行，通過控制盤觀察液位曲線情況，較為平穩(wěn)。通過本方案的實施，很好地解決了燃氣壓縮機洗滌罐液位測量跳變失真的問題。

圖3 差壓式液位測量示意

2.3 效果驗證

改造換型施工后，對優(yōu)化后的效果進行測試檢驗：對燃氣壓縮機長時間運行測試，通過控制盤觀察洗滌罐液位曲線情況，曲線變化非常平穩(wěn)，基本沒有較大范圍變化，通過對機組長時間運行的測試，效果良好，沒有出現(xiàn)一次由于液位計跳變導致的燃氣壓縮機停機的情況，液位計跳變故障停機率從整改之前的71.4%降低到了0%，實現(xiàn)了壓縮機高振動區(qū)域檢測儀表的穩(wěn)定運行，確保不發(fā)生跳變導致的停機事件。平穩(wěn)運行曲線如圖4。

圖4 洗滌罐液位曲線

3 結(jié)語

經(jīng)過近半年的運行測試，洗滌罐液位計測量值穩(wěn)定，本次改造收到良好效果。有效地消除了高振動的影響，確保了機組的穩(wěn)定運行，助力平臺穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，節(jié)能減排，為藍天保衛(wèi)戰(zhàn)以及實現(xiàn)千萬噸級大油田、清潔渤海貢獻綿薄之力。