電伴熱磁翻板液位計在油田三相分離器中應用的技術分析

一、本文背景：　　
磁翻板液位計作為直觀性的液位計，在化工油田等領域的使用量還是相當可觀的，并且其可以通過加裝遠傳系統來輸出遠傳控制信號，針對某些冬季溫度很低的使用地域，也可以通過加裝套裝實現電加熱或是蒸汽加熱的方式防止由于溫度過低而導致的所測介質凍結。本文所舉的此案例就是相當典型的一個，通過磁翻板液位計一系列的改造措施，有效地解決了氣溫降低時液體介質凝結的難題。

此油田當初設計的三相分離器投產使用至今，擔負著4個采油隊的產出液處理任務，處理綜合液量20000m3/d，天然氣產氣量31000m3/d左右。采油廠實施分隊計量工作以來，對油氣分離器的氣液分離質量要求也越來越高。三相分離器作為油氣分離設備，其工作質量的好壞直接關系著后續處理設備的正常運行，對全站的平穩運行和各項指標的控制也起著重要作用。
　　
三相分離器一直使用的，用于觀測內部油水介質液面的儀表是磁翻板液位計，投產至今發揮了重要的作用。但是有一個難題一直在困擾著工作人員，那就是運行過程中每當氣候轉冷，磁翻板液位計的適應性變差，常常出現液位計失靈或指示假液位的現象，這對于分離器的現場操作和安全運行造成了非常大的影響。具體表現為油室、水室液位調節高度無法顯示，現場操作難度加大，對操作工人的操作技能提出更高的要求，同時液位計無液位顯示時需要對液位計內凍結液體進行放空清掃或用熱水解凍，增加了操作人員的勞動強度和工作區域的污染。
　　
為了解決上述問題，經過多次的現場試驗，發現分離器本體壓力（0.19MPa）大于污水出口管線壓力（0.13MPa），分離器冬季來液溫度為52℃～54℃，坨五站原油凝固點為23℃，如果利用污水給磁翻板液位計伴熱，完全可以保證其正常工作。為此，設計了分離器磁翻板液位計污水伴熱系統，下面對伴熱系統進行詳述。

二、磁翻板液位計結構組成
　　磁翻板液位計污水伴熱系統主要由主體伴熱器、PPR流程連接管、來水、回水控制閥、放空閥、保溫材料五大部分組成。
　　2.1 主體伴熱器
　　主體伴熱器是磁翻板液位計污水伴熱系統中重要的伴熱部件，它由污水循環腔體、散熱片組件、污水進出口接頭組成的一個由不銹鋼材料制作的主要伴熱部件（圖2），它安裝在磁翻板液位計本體后部，其半月形結構緊密貼合在液位計本體上。由于主體伴熱器采用了不銹鋼材料制作，可以有效地降低污水對其造成的腐蝕，從而延長了使用壽命。
　　2.2 PPR流程連接管
　　為了延長磁翻板液位計污水伴熱系統使用壽命，增加主體伴熱器伴熱污水流量，避免連接管線因腐蝕、結垢等原因造成的穿孔及場區污染事故，選擇了DN25PPR熱熔管。由于PPR熱熔管具有耐高溫（軟化溫度為131.5℃，長期工作溫度<70℃）、承受壓力高（1.9MPa）、耐腐蝕、機械強度大，同時具有良好的保溫性能，導熱系數約為金屬管的1/200，降低了輸送污水過程中的熱能損耗，流程連接簡單、迅速等特點，因此在磁翻板液位計污水伴熱系統流程中選擇了PPR管件。
　　2.3進出口控制閥
　　磁翻板液位計污水伴熱系統來水管連接在分離器出水凡爾進口管，回水管連接在分離器出水凡爾出口管，為了保證分離器安全正常運行，避免分離器發生因伴熱系統流程故障而停運的事故，在伴熱污水來水管線和回水管線上安裝了DN25截止閥。
　　2.4磁翻板液位計污水伴熱系統保溫
　　為了減少磁翻板液位計污水伴熱系統內污水熱量的散失，提高伴熱效果，在伴熱系統流程連接完成后，使用了保溫棉和鋁箔紙對其保溫，確保了伴熱系統的保溫效果。
　　2.5磁翻板液位計污水伴熱系統放空閥
　　磁翻板液位計污水伴熱系統安裝過程中，預留放空閥及放空頭，以便投運或堵塞時放空氣體和雜物。當氣溫轉暖停用時，打開系統放空閥放凈伴熱系統內污水，減少伴熱系統管件及閥門的腐蝕。

三、磁翻板液位計工作原理及使用方法
　　3.1工作原理
　　磁翻板液位計污水伴熱系統原理示意圖見圖3。具有一定壓力（0.2MPa～0.22MPa）和溫度（52℃～54℃）的污水，從分離器出水凡爾進口管連接的截止閥通過PPR管進入主體伴熱器對磁翻板液位計腔體進行換熱，同時對磁翻板液位計腔體和污水伴熱本體聯合實施保溫措施，污水在主體伴熱器內部循環換熱后，在磁翻板液位計本體內的液體形成一個穩定的溫度場（35℃～37℃），污水通過主體伴熱器出口流出，回到壓力較低的（0.11 MPa～0.13MPa）分離器出水凡爾出口管，經分隊計量污水流量計計量后，進入原油一級沉降罐。
　　3.22使用方法
　　（1）首先打開污水伴熱系統回水控制閥；
　　（2）檢查各處管線、彎頭、閥門無滲漏；
　　（3）打開放空閥，放凈管內及系統內氣體；
　　（4）出水后，關閉放空閥；
　　（5）打開污水伴熱系統來水控制閥；
　　（6）用手觸摸污水伴熱系統表面溫度是否上升；
　　（7）污水伴熱系統內伴熱污水走水后進入正常運行；
　　（8）運行過程中如發現伴熱系統溫度較低、磁翻板液位計凍堵時，關閉系統來水控制閥，打開放空閥，放凈堵塞物后打開來水控制閥；
　　（9）當氣溫轉暖，磁翻板液位計不需要伴熱保溫時，關閉伴熱系統進出口控制閥，打開放空閥放凈伴熱系統內污水。

四、磁翻板液位計使用效果
　　4.1現場應用效果分析
　　磁翻板液位計污水伴熱系統使用后運行正常，各項運行參數達到了預期效果（表1）。在2011年1月～2012年3月伴熱系統使用期間，三相分離器磁翻板液位計凍堵次數由原來66次，降為3次。
　　現場測溫發現磁翻板液位計本體內部液體溫度保持在39℃左右，污水伴熱系統可以有效的避免三相分離器磁翻板液位計在使用環境溫度低于10℃以下時，因凍結凝固而出現假液位的現象，達到了設計要求，使用效果明顯，有效的保證了三相分離器安全運行。且流程安裝方便、防腐耐用，可靠性強，安全環保。
　　　4.2經濟效益計算
如果三相分離器磁翻板液位計使用電伴熱帶伴熱保溫，按每米用電40W.h，每套磁翻板液位計使用10米伴熱帶計算，磁翻板液位計安裝使用污水伴熱系統后，采油廠聯合站每年可節約電費3.36萬元。