LNG項(xiàng)目中低溫儀表的安裝與使用要點(diǎn)

張如林(新地能源工程技術(shù)有限公司，河北 廊坊 065000)

1 LNG特點(diǎn)

LNG是近年來廣泛使用的新型清潔高效能源，已經(jīng)成為備受企業(yè)青睞能源，并且在各個(gè)行業(yè)經(jīng)營生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)階段，在能源市場中，隨著LNG貿(mào)易地位不斷提升，使得各種LNG接收站和液化站項(xiàng)目建設(shè)工程不斷增加，滿足了更多企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展需要。但在LNG項(xiàng)目運(yùn)行中，低溫儀表作為項(xiàng)目運(yùn)行中重要組成部分，進(jìn)行儀表設(shè)備安裝中，必須提升對項(xiàng)目安裝質(zhì)量重視程度。通常處于常壓狀態(tài)下，氣態(tài)形式天然氣溫度可冷卻到-162 ℃，最終凝結(jié)成LNG，整體具有低溫性特點(diǎn)。LNG主要成為甲烷，且通常被存儲(chǔ)于-161.15 ℃低溫儲(chǔ)罐中，內(nèi)部壓力一般在0.1 MPa，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下LNG密度約為甲烷的600多倍，導(dǎo)致LNG具有易燃易爆特點(diǎn)。因此，為保證天然氣安全性與可靠性，應(yīng)加強(qiáng)項(xiàng)目安裝質(zhì)量把控，并選擇適合類型低溫儀表，以此保證項(xiàng)目安裝施工質(zhì)量[1]。

2 LNG項(xiàng)目低溫儀表選擇及安裝注意事項(xiàng)

2.1 溫度儀表

LNG處于常壓狀態(tài)下，其溫度為-162 ℃，在對其進(jìn)行溫度測量中，應(yīng)選擇熱電阻PT100溫度傳感器裝置，而該裝置在低溫狀態(tài)下，測量結(jié)果為-200 ℃，并且具有較高精度，且具有良好穩(wěn)定性和重復(fù)性。LNG項(xiàng)目中，要想實(shí)現(xiàn)對儲(chǔ)罐溫度有效測量，應(yīng)在LNG儲(chǔ)罐內(nèi)部放置多點(diǎn)溫度計(jì)，以此完成相應(yīng)測量工作。通常而言，LNG儲(chǔ)罐內(nèi)壁、底部和吊頂?shù)任恢茫砂惭b多點(diǎn)溫度計(jì)，且冷卻和測量期間均不會(huì)對溫度測量結(jié)果產(chǎn)生影響。此外，測量期間還需要將儲(chǔ)罐多點(diǎn)溫度計(jì)設(shè)置在內(nèi)外罐間隙處，根據(jù)顯示的溫度參數(shù)值，利于加強(qiáng)對儲(chǔ)罐泄漏檢測。

放置溫度計(jì)時(shí)，為保證其在相應(yīng)位置固定性和穩(wěn)定性，還應(yīng)使用集熱塊，將LNG儲(chǔ)罐多點(diǎn)溫度計(jì)熱電阻末端固定于儲(chǔ)罐底部或內(nèi)壁，并間隔3 m設(shè)計(jì)一處膨脹彎，并配合使用安裝支架，將溫度計(jì)固定于罐壁上，并經(jīng)多孔法蘭，將其接入罐頂溫度變送器接線箱內(nèi)，然后將4～20 mA信號(hào)，使用多芯電纜傳輸至控制系統(tǒng)中。同時(shí)為確定LNG進(jìn)料以及外輸管線是否存在泄漏現(xiàn)象，加強(qiáng)對重大事故預(yù)防力度，還應(yīng)將表面溫度計(jì)放置于公稱直徑≥8"的液相LNG管線處。同時(shí)應(yīng)于管道底部和頂部設(shè)置兩個(gè)測溫點(diǎn)，并將兩點(diǎn)間距離控制在100 m內(nèi)，而使用的溫度計(jì)應(yīng)為雙支熱電阻溫度計(jì)，然后使用集熱塊，將兩支熱電阻末端固定于管道頂部和底部，并通過安裝固定支架方式，將熱電阻接線盒固定于管道上[2]。

2.2 液位儀表

在對LNG進(jìn)行低溫液體液位測量中，可用方式包含多種，但在實(shí)際進(jìn)行測量期間，結(jié)合LNG項(xiàng)目特點(diǎn)和使用情況，為保證測量結(jié)果準(zhǔn)確性，還應(yīng)選擇適合方式。現(xiàn)階段，在進(jìn)行測量中常用方式主要由以下幾種：一是差壓法。該方式主要應(yīng)用于小型LNG儲(chǔ)罐中，可準(zhǔn)確測量低溫液體液位，測量時(shí)，應(yīng)于儲(chǔ)罐底部和頂部分別引出一條引壓管，并測量引壓管壓力差，確定儲(chǔ)罐內(nèi)部液柱靜壓力大小，以此判斷儲(chǔ)罐內(nèi)部液柱高度。而根據(jù)對現(xiàn)場測量結(jié)果，可使用差壓變送器將獲取的信號(hào)發(fā)送至控制室，并顯示最終結(jié)果或根據(jù)結(jié)果進(jìn)行報(bào)警處理，能夠?qū)崿F(xiàn)對儲(chǔ)罐或系統(tǒng)連鎖控制，該方式使用原理簡單，且靈活度、便捷度高，可對液位進(jìn)行連續(xù)指示。而在實(shí)際進(jìn)行操作期間，若引壓管內(nèi)部吹掃不到位，會(huì)引發(fā)液位變送器膜片變形，造成測量異常。因此，在測量期間，還應(yīng)對引壓管進(jìn)行拆卸處理，并對管道內(nèi)部進(jìn)行清潔，確保膜片無任何雜質(zhì)。二是低溫型帶真空夾套磁浮子液位計(jì)。該方式主要適用于測量小型低溫壓力容器液位，測量中需要在原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，將真空保溫層，設(shè)置于測量筒和平衡連接管外側(cè)，設(shè)該設(shè)計(jì)方式與平衡管、測量筒液體為低溫狀態(tài)有關(guān)，通過安置真空保溫層，可加強(qiáng)對外界空氣溫度因素和低溫液體控制力度，能夠有效防止液位計(jì)發(fā)生冷凝、結(jié)冰現(xiàn)象。

2.3 壓力儀表

該類儀表應(yīng)用于LNG項(xiàng)目中，其操作溫度通常為-162 ℃，測量方式主要為分體式在線取壓法。同時(shí)為減少資金成本，LNG工廠中，通常對LNG介質(zhì)的壓力、液位和流量等相關(guān)指標(biāo)，使用壓力或差壓變送器工具進(jìn)行測量。在使用低溫介質(zhì)的在線取壓操作中，為防止因?yàn)闇囟冗^低而損壞變送器，還應(yīng)在氣化后進(jìn)行測量。而在LNG發(fā)生氣化反應(yīng)時(shí)，其體積會(huì)按照1∶600體積比膨脹，瞬間產(chǎn)生巨大壓力進(jìn)而對儀器造成不可預(yù)估損傷。因此，在進(jìn)行氣化處理中，應(yīng)注意加強(qiáng)對氣化速度進(jìn)行控制，使其緩慢的氣化。在此過程中，需要使用限流孔板法蘭，將其作用承插焊-法蘭轉(zhuǎn)換接頭，并與兩面接口分別為2 mm小孔和12"TUBE管承插焊孔管道設(shè)備連接，這種方式能夠在極大程度上降低LNG氣化速度，利于加強(qiáng)對變送器膜盒保護(hù)力度。

一般的，在對壓力或差壓變送器進(jìn)行安裝中，其導(dǎo)壓管走向?yàn)椋簹鈶B(tài)介質(zhì)向上引壓，液態(tài)介質(zhì)向下引壓。若在LNG由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)后測量壓力，需要對測量方式進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，要求對管道或設(shè)備進(jìn)行取壓期間，應(yīng)根據(jù)液態(tài)介質(zhì)，根據(jù)水平向下5°方式進(jìn)行取壓，由于LNG氣化速度較快，還應(yīng)快速垂直向上引壓，并保證并引要高度3 000 mm/min，并在實(shí)現(xiàn)充分氣化后，將壓力或差壓變送器與閥組相連接。

2.4 流量儀表

為選擇時(shí)適用于LNG項(xiàng)目的流量儀表，在選擇前應(yīng)加強(qiáng)對天然氣工程流程特點(diǎn)和工藝要求了解程度，以此為基礎(chǔ)確定適合類型流量儀表。在測量低溫介質(zhì)流量時(shí)，若主要使用流量儀表進(jìn)行監(jiān)測控制，且對相應(yīng)數(shù)值精度要求不高，可選用轉(zhuǎn)子流量計(jì)或節(jié)流式流量計(jì)。若測量中主要用于交接計(jì)量，且對測量結(jié)果具有較高精度要求，應(yīng)選用低溫介質(zhì)流量計(jì)，以此保證測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠性。若使用流量儀表作為節(jié)流裝置中組成部分，要求在儀表在測量LNG流量時(shí)，可對較高壓差結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確測量，且測量精度符合相關(guān)要求。

經(jīng)過對以往項(xiàng)目工程進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在選擇孔板是，及要求其與特定技術(shù)要求相符合，又要保證其具有經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。由于孔板并無可動(dòng)部件，因此無需考慮潤滑和摩擦方面問題產(chǎn)生的負(fù)面影響。但由于孔板量程范圍較小，為1∶3，且適合的最小管徑為DN50，這就需要特殊工藝階段中，若降壓較大，應(yīng)選用多級限流孔板。同時(shí)在進(jìn)行孔板安裝中，還應(yīng)提升對安裝方向重視，并保證小孔方向朝上游。

在對轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行安裝中，與孔板不同，主要依托于變面積式測量原理，主要測量液體及氣體，其在各類介質(zhì)條件或惡劣環(huán)境條件測量中有著明顯使用優(yōu)勢，可發(fā)揮重要測量作用。現(xiàn)階段，進(jìn)行流量測量實(shí)踐中，主要以玻璃管流量計(jì)和金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)，在具體使用中，還應(yīng)明確不同測量方式使用優(yōu)勢和不足。

由于將轉(zhuǎn)子流量計(jì)應(yīng)用于LNG測量中存在較高風(fēng)險(xiǎn)故障，這就要求必須加強(qiáng)對安裝過程嚴(yán)格把控。首先，在進(jìn)行安裝作業(yè)前，需要取出流量計(jì)中頂襯物，并加強(qiáng)對產(chǎn)品運(yùn)輸中質(zhì)量控制，確保椎管不存在破損問題。并加強(qiáng)對浮子自由上下移動(dòng)、技術(shù)參數(shù)檢查工作，在確保其處于正常狀態(tài)后進(jìn)行安裝。其次，對新裝管路進(jìn)行沖洗，確保無任何雜質(zhì)顆粒，降低成浮子卡住風(fēng)險(xiǎn)。再次，把控好轉(zhuǎn)子流量計(jì)垂直度，并將其安裝于無振動(dòng)反應(yīng)管道上，且要求鉛垂線路與中心線間夾角≤5°。若測量中使用大口徑流量計(jì)，為防止其質(zhì)量較大引發(fā)管道彎曲，還應(yīng)配合使用相應(yīng)支撐工具。最后，在安裝結(jié)束后，應(yīng)再次進(jìn)行質(zhì)量檢查，以此保證轉(zhuǎn)子流量計(jì)在裝置中測量作用得以發(fā)揮。

2.5 分析儀表

從LNG成品使用方面而言，為發(fā)揮其作用，應(yīng)加強(qiáng)對分析儀表重視，利用其功能為LNG裝置作用發(fā)揮提供支持。在分析LNG產(chǎn)品合格性時(shí)，其主要衡量指標(biāo)為成品的組分。由于LNG屬于超低溫液體混合物，為保證組分精確性，應(yīng)保證組分實(shí)現(xiàn)分流氣化，以及氣化均勻性。

在對LNG產(chǎn)品進(jìn)行連續(xù)取樣時(shí)，常用方法主要有以下兩種：一是借助電加熱氣化取樣探頭，將測量介質(zhì)引入在線色譜分析儀中，并對氣體組分進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。而使用在線色譜分析儀期間，為保證測量結(jié)果，還應(yīng)配合使用標(biāo)氣及載氣，對色譜進(jìn)行提前標(biāo)定。在進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，應(yīng)先將各個(gè)取樣管路取下，并使用2～3 kg取樣探頭，逐個(gè)吹掃5～10 min，以此保證管路中不含任何雜質(zhì)，吹掃合格后連接管線。同時(shí)還應(yīng)注意對色譜載氣使用情況進(jìn)行定期檢查或更換，以此防止損壞檢測器。二是專業(yè)LNG深冷汽化器。在對LNG進(jìn)行取樣和進(jìn)行氣化處理中，不僅要求裝置結(jié)構(gòu)簡單，而且要求其成本低，具有較強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。采用該方式進(jìn)行取樣中，需要使用汽化器裝置先進(jìn)行氣化處理，然后將氣體輸送至儲(chǔ)氣筒或緩沖罐中，經(jīng)過混勻和減壓保溫處理后，使用色譜分析儀，并根據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行測量分析。

3 結(jié)語

在LNG項(xiàng)目中，相比于工藝管道安裝，對低溫工藝管道安裝具有較高要求。因此，為保證裝置安裝質(zhì)量，應(yīng)提升對低溫儀表安裝重視程度。在實(shí)際進(jìn)行安裝中，應(yīng)先選擇好適合類型低溫儀表，包括溫度儀表和流量儀表等，確保其符合LNG裝置對儀表要求，同時(shí)還應(yīng)明確相應(yīng)安裝要點(diǎn)，保證裝置安裝到位，以此充分發(fā)揮裝置作用。