海洋平臺壓力表及附件設(shè)計選型

屈會智 仇長明

摘 要：文章主要介紹了海洋油氣生產(chǎn)平臺壓力表技術(shù)選型的相關(guān)要求，以及壓力表附件（過壓保護(hù)器、阻尼器、散熱器）的合理選型配置。

關(guān)鍵詞：壓力表；過壓保護(hù)器；散熱器；阻尼器

中圖分類號：U664.84 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）20-0012-02

1 背景概述

近年來，我國從渤海、東海、黃海、南海形成一條海洋采油/氣平臺的新型能源供給之路。我國海洋國土面積遼闊，資源豐富，海洋石油、天然氣儲量巨大，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源進(jìn)口比例不斷增加，海洋石油和天然氣的開采將是有效的補充，緩解了我國形勢嚴(yán)峻的能源危機(jī)。

海洋采油/氣平臺的設(shè)計、建造、運輸、安裝、調(diào)試是一個綜合的系統(tǒng)工程。筆者有幸參與了部分國內(nèi)和國外的海洋平臺儀表專業(yè)的工程設(shè)計工作。壓力表作為海洋平臺使用最多、最廣泛的基礎(chǔ)儀表之一，其選型是一項重要的工作，如果選用不當(dāng)，不僅不能正確反映壓力的大小，還可能引起生產(chǎn)事故。

2 壓力表選型要求

在海洋平臺上，設(shè)備、儀表均處于高濕、鹽霧等惡劣的氣候條件下，相對陸地上的設(shè)備、儀表，對于性能、質(zhì)量的要求更為苛刻。

2.1 壓力表生產(chǎn)企業(yè)要求

企業(yè)要有ISO9001：2008/GB/T19001-2008質(zhì)量體系認(rèn)證；明確的認(rèn)證機(jī)構(gòu)；要有海洋平臺使用業(yè)績；還有需要提供生產(chǎn)使用標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 主要技術(shù)指標(biāo)

①殼體材質(zhì)：一般為316 SS。

②元件形式：一般為Bourdon。

③元件材質(zhì)：根據(jù)接液情況來定，一般介質(zhì)為316 SS，海水為MONEL，腐蝕性介質(zhì)要選用哈氏合金。

④精度：一般為1.0級。

⑤超壓保護(hù)：一般為130%。

2.3 一般技術(shù)指標(biāo)

①工藝連接形式：一般為1/2"NPTM。

②表盤尺寸：一般為100 mm（4 inch）/150 mm（6 inch）。

③爆破點的位置：一般在背部。

④測量范圍：壓力表量程的選擇不僅要根據(jù)被測壓力的大小，而且還應(yīng)考慮被側(cè)壓力變化的速度，其量程需要有足夠的余地，實際工作中可按以下原則進(jìn)行：測量穩(wěn)定壓力時，最大工作壓力不應(yīng)超過量程的2/3；測量脈動壓力，最大工作壓力不應(yīng)超過量程的1/2；測量高壓時，最大工作壓力不應(yīng)超過量程3/5。為了保證測量的準(zhǔn)確度，最小工作壓力不應(yīng)低于量程的1/3。

⑤玻璃類型：防震碎。

⑥充液類型：一般為硅油。

2.4 安裝形式

直接安裝或遠(yuǎn)程安裝需要裝配表閥來與工藝管線隔離，參照典型安裝圖，壓力表直接安裝典型圖，如圖1所示，壓力表遠(yuǎn)程安裝典型圖，如圖2所示。

3 壓力表附件的選用

在海上平臺壓力表數(shù)據(jù)表設(shè)計過程中，關(guān)于壓力表安裝附件的選擇一直以來沒有形成一個統(tǒng)一的原則，而且對于安裝附件的配置考慮的也不完整，存在配置過度的情況。一方面造成了設(shè)計文件的不規(guī)范，影響了設(shè)計質(zhì)量，另一方面也造成了材料的不必要的浪費。

壓力表的安裝附件主要有過壓保護(hù)器，阻尼器和散熱器。

3.1 過壓保護(hù)器

3.1.1 目前壓力表安裝附件的使用現(xiàn)狀

如果量程不能包住設(shè)計壓力即選擇使用過壓保護(hù)裝置；如果是使用在泵前或泵后的壓力表，則選用阻尼裝置；溫度在80～200 ℃之間時即使用散熱裝置。這就造成了安裝附件使用的過于頻繁，一方面沒必要，另一方面造成不必要的浪費。

過壓保護(hù)器是對壓力表過壓時起到保護(hù)作用的一種裝置，它是利用波紋管和調(diào)節(jié)彈簧來設(shè)定保護(hù)器的壓力設(shè)定值，當(dāng)被測壓力達(dá)到設(shè)定值時，波紋管或活塞帶動壓力切斷系統(tǒng)，使壓力表與工藝介質(zhì)系統(tǒng)隔斷，從而達(dá)到保護(hù)壓力表的目的；當(dāng)壓力低于保護(hù)器設(shè)定值時，在波紋管和彈簧力的作用下，自動回復(fù)原位，接通壓力表。

3.1.2 過壓保護(hù)器配置的基本原則

一般情況下，如果操作壓力為滿量程1/3～2/3的量程不能包含設(shè)計壓力，但量程提高一檔或兩檔時即可包含設(shè)計壓力，這時則應(yīng)選用提檔后的量程，而避免使用過壓保護(hù)器；如果通過量程提檔無法實現(xiàn)量程包含設(shè)計壓力時，壓力表則需配置過壓保護(hù)裝置，以保證壓力表在超量程時不致?lián)p壞。

另外，壓力表本身具有130%的超壓保護(hù)功能，但這只能保證壓力表在瞬間超壓時不致?lián)p壞，所以當(dāng)操作壓力為滿量程1/3～2/3的量程不能包含設(shè)計壓力但設(shè)計壓力在130%范圍內(nèi)時也應(yīng)通過量程提檔來解決。

3.2 阻尼器

阻尼器是對壓力的緩沖，主要用在有強(qiáng)烈的流體脈沖的環(huán)境，以緩解壓力表指針的頻繁變化。一般情況下，對于泵進(jìn)出口脈動情況比較嚴(yán)重時才需配置阻尼器，以減小流體脈動對壓力表造成的損壞。如果相關(guān)專業(yè)已經(jīng)考慮泵的脈動情況比較嚴(yán)重，在泵的進(jìn)出口已經(jīng)配置了阻尼裝置，這時壓力表就無需再配置阻尼器。

通常情況下海洋平臺各系統(tǒng)中阻尼器使用情況，見表1。

往復(fù)泵流量和壓力不穩(wěn)定，有較大脈動，所以對于這種類型的泵后壓力表需要選用阻尼器，以減小由于脈動而對壓力表壽命產(chǎn)生的影響。

3.3 散熱器

散熱器主要用于控制由于介質(zhì)溫度過高而對壓力表的正常使用所產(chǎn)生的影響。

目前常用的散熱裝置有兩種常用的形式，一種是虹吸管，主要通過熱阻隔達(dá)到散熱的目的，主要用在測量蒸汽的環(huán)境中；另外一種是散熱器，通過盤旋彎管達(dá)到散熱的目的，是目前海上平臺使用比較多的散熱裝置。

散熱器配置的基本原則：一般對于介質(zhì)溫度雖已超過80℃但又不是很高的情況下，可以利用隔離球閥和儀表閥的散熱作用，就無需選擇散熱裝置了；對于介質(zhì)溫度比較高（超過120 ℃）時就需要使用散熱裝置了；如果介質(zhì)溫度太高（超過160 ℃）或者太低（低于-70 ℃）時就需要遠(yuǎn)程安裝了，以防止由于溫度過高或過低對人和設(shè)備造成的傷害。

綜上所述，壓力表附件應(yīng)本著保證設(shè)計質(zhì)量和節(jié)約成本的原則有效的選擇。

4 結(jié) 語

安全生產(chǎn)無小事，在海洋油氣生產(chǎn)領(lǐng)域安全尤為重要，雖是小小的一塊壓力表，如果在設(shè)計階段沒有引起足夠的重視，選擇不當(dāng)，可能導(dǎo)致重大的安全事故。希望通過以上介紹分析，能夠為工程設(shè)計人員在壓力表及附件的選型時提供幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李良貿(mào)，張以民.溫度、壓力、流量、液位常用測量儀表使用指南[M].北京：中國計量出版社，1988.