LNG項目中低溫儀表的安裝與使用要點

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

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，并且在各個行業(yè)經(jīng)營生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。現(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項目運行中，低溫儀表作為項目運行中重要組成部分，進行儀表設(shè)備安裝中，必須提升對項目安裝質(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。LNG主要成為甲烷，且通常被存儲于-161.15 ℃低溫儲罐中，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。因此，為保證天然氣安全性與可靠性，應(yīng)加強項目安裝質(zhì)量把控，并選擇適合類型低溫儀表，以此保證項目安裝施工質(zhì)量[1]。

2 LNG項目低溫儀表選擇及安裝注意事項

2.1 溫度儀表

LNG處于常壓狀態(tài)下，其溫度為-162 ℃，在對其進行溫度測量中，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項目中，要想實現(xiàn)對儲罐溫度有效測量，應(yīng)在LNG儲罐內(nèi)部放置多點溫度計，以此完成相應(yīng)測量工作。通常而言，LNG儲罐內(nèi)壁、底部和吊頂?shù)任恢茫砂惭b多點溫度計，且冷卻和測量期間均不會對溫度測量結(jié)果產(chǎn)生影響。此外，測量期間還需要將儲罐多點溫度計設(shè)置在內(nèi)外罐間隙處，根據(jù)顯示的溫度參數(shù)值，利于加強對儲罐泄漏檢測。

放置溫度計時，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儲罐多點溫度計熱電阻末端固定于儲罐底部或內(nèi)壁，并間隔3 m設(shè)計一處膨脹彎，并配合使用安裝支架，將溫度計固定于罐壁上，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，使用多芯電纜傳輸至控制系統(tǒng)中。同時為確定LNG進料以及外輸管線是否存在泄漏現(xiàn)象，加強對重大事故預(yù)防力度，還應(yīng)將表面溫度計放置于公稱直徑≥8"的液相LNG管線處。同時應(yīng)于管道底部和頂部設(shè)置兩個測溫點，并將兩點間距離控制在100 m內(nèi)，而使用的溫度計應(yīng)為雙支熱電阻溫度計，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進行低溫液體液位測量中，可用方式包含多種，但在實際進行測量期間，結(jié)合LNG項目特點和使用情況，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儲罐中，可準(zhǔn)確測量低溫液體液位，測量時，應(yīng)于儲罐底部和頂部分別引出一條引壓管，并測量引壓管壓力差，確定儲罐內(nèi)部液柱靜壓力大小，以此判斷儲罐內(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發(fā)送至控制室，并顯示最終結(jié)果或根據(jù)結(jié)果進行報警處理，能夠?qū)崿F(xiàn)對儲罐或系統(tǒng)連鎖控制，該方式使用原理簡單，且靈活度、便捷度高，可對液位進行連續(xù)指示。而在實際進行操作期間，若引壓管內(nèi)部吹掃不到位，會引發(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)對引壓管進行拆卸處理，并對管道內(nèi)部進行清潔，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。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行測量。在使用低溫介質(zhì)的在線取壓操作中，為防止因為溫度過低而損壞變送器，還應(yīng)在氣化后進行測量。而在LNG發(fā)生氣化反應(yīng)時，其體積會按照1∶600體積比膨脹，瞬間產(chǎn)生巨大壓力進而對儀器造成不可預(yù)估損傷。因此，在進行氣化處理中，應(yīng)注意加強對氣化速度進行控制，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，利于加強對變送器膜盒保護力度。

一般的，在對壓力或差壓變送器進行安裝中，其導(dǎo)壓管走向為：氣態(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，需要對測量方式進行適當(dāng)調(diào)整，要求對管道或設(shè)備進行取壓期間，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

為選擇時適用于LNG項目的流量儀表，在選擇前應(yīng)加強對天然氣工程流程特點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，若主要使用流量儀表進行監(jiān)測控制，且對相應(yīng)數(shù)值精度要求不高，可選用轉(zhuǎn)子流量計或節(jié)流式流量計。若測量中主要用于交接計量，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，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，可對較高壓差結(jié)果進行準(zhǔn)確測量，且測量精度符合相關(guān)要求。

經(jīng)過對以往項目工程進行經(jīng)驗總結(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)濟性和實用性。由于孔板并無可動部件，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。同時在進行孔板安裝中，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)子流量計進行安裝中，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，進行流量測量實踐中，主要以玻璃管流量計和金屬轉(zhuǎn)子流量計，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)子流量計應(yīng)用于LNG測量中存在較高風(fēng)險故障，這就要求必須加強對安裝過程嚴(yán)格把控。首先，在進行安裝作業(yè)前，需要取出流量計中頂襯物，并加強對產(chǎn)品運輸中質(zhì)量控制，確保椎管不存在破損問題。并加強對浮子自由上下移動、技術(shù)參數(shù)檢查工作，在確保其處于正常狀態(tài)后進行安裝。其次，對新裝管路進行沖洗，確保無任何雜質(zhì)顆粒，降低成浮子卡住風(fēng)險。再次，把控好轉(zhuǎn)子流量計垂直度，并將其安裝于無振動反應(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，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)再次進行質(zhì)量檢查，以此保證轉(zhuǎn)子流量計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，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)保證組分實現(xiàn)分流氣化，以及氣化均勻性。

在對LNG產(chǎn)品進行連續(xù)取樣時，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，并對氣體組分進行實時分析。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，對色譜進行提前標(biāo)定。在進行預(yù)處理時，應(yīng)先將各個取樣管路取下，并使用2～3 kg取樣探頭，逐個吹掃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。同時還應(yīng)注意對色譜載氣使用情況進行定期檢查或更換，以此防止損壞檢測器。二是專業(yè)LNG深冷汽化器。在對LNG進行取樣和進行氣化處理中，不僅要求裝置結(jié)構(gòu)簡單，而且要求其成本低，具有較強經(jīng)濟性和實用性。采用該方式進行取樣中，需要使用汽化器裝置先進行氣化處理，然后將氣體輸送至儲氣筒或緩沖罐中，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)要求進行測量分析。

3 結(jié)語

在LNG項目中，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。在實際進行安裝中，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，同時還應(yīng)明確相應(yīng)安裝要點，保證裝置安裝到位，以此充分發(fā)揮裝置作用。