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關于海上油氣田采油工程中現場儀表的選型介紹(下)
發表時間：2017-05-14 ??點擊次數：1027? 技術支持：1560-1403-222
四、壓力儀表
壓力是海洋石油生產中的重要參數之一，為了保證生產正常運行，對壓力進行正確的檢測是十分重要的。常見的壓力測量儀表按測壓原理可分為：液柱式壓力計、彈性式壓力計、電氣式壓力計。在海上生產設備中常見的壓力傳感元件為彈性形變型。以下以傳感元件為彈性形變型的彈性壓力表作具體介紹。
1.彈性壓力表
彈性壓力表可直接安裝在工藝設備、管線上作為現場壓力指示，是一種應用**、對工作環境不苛求、價格又便宜的壓力測量儀表。它結構簡單，牢固耐用，讀數可靠，準確穩定。其工作原理是根據彈性元件受壓后產生與被測壓力大小成比例的形變而制成的。彈性壓力表又分為以下幾種：
1.1波紋管壓力表
波紋管壓力表的彈性敏感元件是波紋管，波紋管受壓后有較大位移。該位移與所受壓力成正比。波紋管的位移可轉化為指針旋轉顯示出所受壓力值。
優點：輸出推力大，在低、中壓范圍使用好，價格適中。
缺點：對環境溫度的變化較敏感。多數情況下，僅靠波紋管的伸縮作用并不能夠提供足夠能量進行精確的測量需附加一個彈簧管來提高精確性。
1.2彈簧管壓力表
彈簧管壓力表的敏感元件是截面為橢圓形的彈性C形管，在C形管承受壓力時C形管自由端位移帶動指針來指示壓力。其結構如圖1-1所示，被測壓力由接頭6通入，迫使彈簧管1的自由端B向右上方擴張。自由端B的彈性形變位移由拉桿2使扇形齒輪3作逆時針偏轉，于是指針4通過同軸的中心齒輪3的帶動而作順時針偏轉，從而在面板5的刻度尺上顯示出被測壓力值。（見圖1-1）
彈簧管壓力表適用于測量不結晶、不凝固，對鋼、銅合金沒有腐蝕作用的液體、氣體介質的壓力。
其優點：結構簡單；價格便宜；有長期使用經驗；量程范圍大；精度高。
缺點：對沖擊、振動敏感；正、反行程有滯回現象。
1.3膜片壓力表
膜片壓力表的彈性敏感元件是帶有波紋的圓形膜片，當膜片受壓時一側會產生微小變形，以帶動聯軸指針指示壓力。膜片將被測介質與壓力表內部元件分隔開，以便不再受介質影響。其結構如圖1-2所示，膜片1在壓力P作用下，所產生的彈性形變位移由連桿2輸出，使鉸鏈塊3作順時針偏轉，經拉桿4和曲柄5托動轉軸6及指針7作逆時針偏轉，在刻度板8上顯示被測壓力值。
膜片壓力表適用于測量腐蝕性介質的壓力，更適合于測量易結晶或粘稠性介質的壓力。
膜片材料應根據被測介質的性質來選擇，如：316LSS、316SS、哈氏合金、蒙乃爾合金膜片等。
其優點：尺寸小、價格適中；可用于粘稠介質的測量。
缺點：抗震、抗沖擊性能不好；維修困難；測量壓力較低。
2.精度選擇
一般工業用壓力表1.5級或2.5級已足夠，科研或精密測量用0.5級或0.35級的精密壓力計或標準壓力表。
海洋石油工程中在滿足工藝要求的前提下，一般選用精度等級為1.0級或1.5級的壓力表。
3.測量范圍的選擇
3.1測量穩定的壓力時，正常操作壓力值應在儀表測量范圍上限值的1/3～2/3。
3.2測量脈動壓力（如：泵、壓縮機和風機等出口處壓力）時，正常操作壓力值應在儀表測量范圍上限值的1/3～1/2 。
3.3測量中、高壓力（大于4MP）時，正常操作壓力值不應超過儀表測量范圍上限值的1/2。
4.壓力表外形尺寸的選擇
現場就地指示的壓力表一般表面直徑選Φ100mm，在標準較高或照明條件較差的場合用表面直徑為Φ150mm至Φ200mm的。
在該項目中，由于罐體內介質大多為腐蝕性介質，所以經過比較，終選用了膜片壓力表。以文昌壓力入口燃氣洗滌器FPSO-V-3104為例，該容器所在工作區域為Class 1 Zone 2，操作壓力320KPaG，設計壓力850KPaG，操作溫度40℃，設計溫度70℃。容器內介質為油、氣、水。在滿足上述工藝參數的條件下，為該容器選用了精度為1.5級，量程為0～600KPaG，表盤直徑為Φ150mm的膜片式壓力表。
五、液位儀表
1.常用液位計的選型及技術說明
在設計選用液位測量儀表時，對一個設施中的每一個儲罐或容器都需要單獨研究，以便選擇正確的液位測量儀表。為了便于采購、操作和維修，設備的選擇應盡可能統一。但也不能因此使某些設備的功能減弱。
對液位計來說，只要能有效地工作，通常都選用簡單的。一般都推薦選用浮子式和沉筒式。
2.磁翻板液位計
2.1工作原理
磁翻板液位計屬浮子式液位計，它以磁性浮子為感測元件，并應用連通管原理，保證被測容器與測量管體間的液位相等。由于浮子與磁性色片內磁鐵的極性相反，所以，當測量管中的浮子隨被測液位等量變化時，就會吸引磁性色片翻動。磁性色片顏色會由白色翻為紅色（或其它顏色）。白色表示為無液，紅色表示為有液，以指示實際液面高度。
2.2特點
2.2.1適用范圍廣、安裝形式多樣，適合多種介質的液位測量。
2.2.2適宜于有腐蝕、有毒介質的應用場合。
2.2.3雙色指示、連續直觀、醒目、測量范圍大。
2.2.4耐振動性能好，能適應液位波動大的情況下工作。
2.2.5結構簡單，安裝方便，維護費用低。
沉筒更適宜用于高壓容器，因為它的結構比浮子更為堅固。該項目中的16臺容器屬常低壓容器，所以該項目選用了容器上常用于測量液位的磁翻板液位計。
六、結語
現場儀表的合理選型是儀表控制系統正常運行的基礎。只有儀表控制系統發揮良好的功能才能保障海上油氣田得以順利開發，從而保障海上油氣田的生產安全，確保人員、設施的安全。本文根據文昌、西江項目中容器所需功能并綜合考慮安全性、經濟性和實用性，為該項目中的16臺容器合理地選用了現場儀表。完善了儀表控制系統，為文昌、西江項目的正常運作提供了基本條件。
上一條：關于海上油氣田采油工程中現場儀表的選型介紹(上)
下一條：淺析差壓變送器等現場儀表在煤化工生產裝置中的典型故障
壓力是海洋石油生產中的重要參數之一，為了保證生產正常運行，對壓力進行正確的檢測是十分重要的。常見的壓力測量儀表按測壓原理可分為：液柱式壓力計、彈性式壓力計、電氣式壓力計。在海上生產設備中常見的壓力傳感元件為彈性形變型。以下以傳感元件為彈性形變型的彈性壓力表作具體介紹。
1.彈性壓力表
彈性壓力表可直接安裝在工藝設備、管線上作為現場壓力指示，是一種應用**、對工作環境不苛求、價格又便宜的壓力測量儀表。它結構簡單，牢固耐用，讀數可靠，準確穩定。其工作原理是根據彈性元件受壓后產生與被測壓力大小成比例的形變而制成的。彈性壓力表又分為以下幾種：
1.1波紋管壓力表
波紋管壓力表的彈性敏感元件是波紋管，波紋管受壓后有較大位移。該位移與所受壓力成正比。波紋管的位移可轉化為指針旋轉顯示出所受壓力值。
優點：輸出推力大，在低、中壓范圍使用好，價格適中。
缺點：對環境溫度的變化較敏感。多數情況下，僅靠波紋管的伸縮作用并不能夠提供足夠能量進行精確的測量需附加一個彈簧管來提高精確性。
1.2彈簧管壓力表
彈簧管壓力表的敏感元件是截面為橢圓形的彈性C形管，在C形管承受壓力時C形管自由端位移帶動指針來指示壓力。其結構如圖1-1所示，被測壓力由接頭6通入，迫使彈簧管1的自由端B向右上方擴張。自由端B的彈性形變位移由拉桿2使扇形齒輪3作逆時針偏轉，于是指針4通過同軸的中心齒輪3的帶動而作順時針偏轉，從而在面板5的刻度尺上顯示出被測壓力值。（見圖1-1）
彈簧管壓力表適用于測量不結晶、不凝固，對鋼、銅合金沒有腐蝕作用的液體、氣體介質的壓力。
其優點：結構簡單；價格便宜；有長期使用經驗；量程范圍大；精度高。
缺點：對沖擊、振動敏感；正、反行程有滯回現象。
1.3膜片壓力表
膜片壓力表的彈性敏感元件是帶有波紋的圓形膜片，當膜片受壓時一側會產生微小變形，以帶動聯軸指針指示壓力。膜片將被測介質與壓力表內部元件分隔開，以便不再受介質影響。其結構如圖1-2所示，膜片1在壓力P作用下，所產生的彈性形變位移由連桿2輸出，使鉸鏈塊3作順時針偏轉，經拉桿4和曲柄5托動轉軸6及指針7作逆時針偏轉，在刻度板8上顯示被測壓力值。
膜片壓力表適用于測量腐蝕性介質的壓力，更適合于測量易結晶或粘稠性介質的壓力。
膜片材料應根據被測介質的性質來選擇，如：316LSS、316SS、哈氏合金、蒙乃爾合金膜片等。
其優點：尺寸小、價格適中；可用于粘稠介質的測量。
缺點：抗震、抗沖擊性能不好；維修困難；測量壓力較低。
2.精度選擇
一般工業用壓力表1.5級或2.5級已足夠，科研或精密測量用0.5級或0.35級的精密壓力計或標準壓力表。
海洋石油工程中在滿足工藝要求的前提下，一般選用精度等級為1.0級或1.5級的壓力表。
3.測量范圍的選擇
3.1測量穩定的壓力時，正常操作壓力值應在儀表測量范圍上限值的1/3～2/3。
3.2測量脈動壓力（如：泵、壓縮機和風機等出口處壓力）時，正常操作壓力值應在儀表測量范圍上限值的1/3～1/2 。
3.3測量中、高壓力（大于4MP）時，正常操作壓力值不應超過儀表測量范圍上限值的1/2。
4.壓力表外形尺寸的選擇
現場就地指示的壓力表一般表面直徑選Φ100mm，在標準較高或照明條件較差的場合用表面直徑為Φ150mm至Φ200mm的。
在該項目中，由于罐體內介質大多為腐蝕性介質，所以經過比較，終選用了膜片壓力表。以文昌壓力入口燃氣洗滌器FPSO-V-3104為例，該容器所在工作區域為Class 1 Zone 2，操作壓力320KPaG，設計壓力850KPaG，操作溫度40℃，設計溫度70℃。容器內介質為油、氣、水。在滿足上述工藝參數的條件下，為該容器選用了精度為1.5級，量程為0～600KPaG，表盤直徑為Φ150mm的膜片式壓力表。
五、液位儀表
1.常用液位計的選型及技術說明
在設計選用液位測量儀表時，對一個設施中的每一個儲罐或容器都需要單獨研究，以便選擇正確的液位測量儀表。為了便于采購、操作和維修，設備的選擇應盡可能統一。但也不能因此使某些設備的功能減弱。
對液位計來說，只要能有效地工作，通常都選用簡單的。一般都推薦選用浮子式和沉筒式。
2.磁翻板液位計
2.1工作原理
磁翻板液位計屬浮子式液位計，它以磁性浮子為感測元件，并應用連通管原理，保證被測容器與測量管體間的液位相等。由于浮子與磁性色片內磁鐵的極性相反，所以，當測量管中的浮子隨被測液位等量變化時，就會吸引磁性色片翻動。磁性色片顏色會由白色翻為紅色（或其它顏色）。白色表示為無液，紅色表示為有液，以指示實際液面高度。
2.2特點
2.2.1適用范圍廣、安裝形式多樣，適合多種介質的液位測量。
2.2.2適宜于有腐蝕、有毒介質的應用場合。
2.2.3雙色指示、連續直觀、醒目、測量范圍大。
2.2.4耐振動性能好，能適應液位波動大的情況下工作。
2.2.5結構簡單，安裝方便，維護費用低。
沉筒更適宜用于高壓容器，因為它的結構比浮子更為堅固。該項目中的16臺容器屬常低壓容器，所以該項目選用了容器上常用于測量液位的磁翻板液位計。
六、結語
現場儀表的合理選型是儀表控制系統正常運行的基礎。只有儀表控制系統發揮良好的功能才能保障海上油氣田得以順利開發，從而保障海上油氣田的生產安全，確保人員、設施的安全。本文根據文昌、西江項目中容器所需功能并綜合考慮安全性、經濟性和實用性，為該項目中的16臺容器合理地選用了現場儀表。完善了儀表控制系統，為文昌、西江項目的正常運作提供了基本條件。
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