电伴热磁翻板液位计在油田三相分离器中应用的技术分析

一、本文背景：　　
磁翻板液位计作为直观性的液位计，在化工油田等领域的使用量还是相当可观的，并且其可以通过加装远传系统来输出远传控制信号，针对某些冬季温度很低的使用地域，也可以通过加装套装实现电加热或是蒸汽加热的方式防止由于温度过低而导致的所测介质冻结。本文所举的此案例就是相当典型的一个，通过磁翻板液位计一系列的改造措施，有效地解决了气温降低时液体介质凝结的难题。

此油田当初设计的三相分离器投产使用至今，担负着4个采油队的产出液处理任务，处理综合液量20000m3/d，天然气产气量31000m3/d左右。采油厂实施分队计量工作以来，对油气分离器的气液分离质量要求也越来越高。三相分离器作为油气分离设备，其工作质量的好坏直接关系着后续处理设备的正常运行，对全站的平稳运行和各项指标的控制也起着重要作用。
　　
三相分离器一直使用的，用于观测内部油水介质液面的仪表是磁翻板液位计，投产至今发挥了重要的作用。但是有一个难题一直在困扰着工作人员，那就是运行过程中每当气候转冷，磁翻板液位计的适应性变差，常常出现液位计失灵或指示假液位的现象，这对于分离器的现场操作和安全运行造成了非常大的影响。具体表现为油室、水室液位调节高度无法显示，现场操作难度加大，对操作工人的操作技能提出更高的要求，同时液位计无液位显示时需要对液位计内冻结液体进行放空清扫或用热水解冻，增加了操作人员的劳动强度和工作区域的污染。
　　
为了解决上述问题，经过多次的现场试验，发现分离器本体压力（0.19MPa）大于污水出口管线压力（0.13MPa），分离器冬季来液温度为52℃～54℃，坨五站原油凝固点为23℃，如果利用污水给磁翻板液位计伴热，完全可以保证其正常工作。为此，设计了分离器磁翻板液位计污水伴热系统，下面对伴热系统进行详述。

二、磁翻板液位计结构组成
　　磁翻板液位计污水伴热系统主要由主体伴热器、PPR流程连接管、来水、回水控制阀、放空阀、保温材料五大部分组成。
　　2.1 主体伴热器
　　主体伴热器是磁翻板液位计污水伴热系统中重要的伴热部件，它由污水循环腔体、散热片组件、污水进出口接头组成的一个由不锈钢材料制作的主要伴热部件（图2），它安装在磁翻板液位计本体后部，其半月形结构紧密贴合在液位计本体上。由于主体伴热器采用了不锈钢材料制作，可以有效地降低污水对其造成的腐蚀，从而延长了使用寿命。
　　2.2 PPR流程连接管
　　为了延长磁翻板液位计污水伴热系统使用寿命，增加主体伴热器伴热污水流量，避免连接管线因腐蚀、结垢等原因造成的穿孔及场区污染事故，选择了DN25PPR热熔管。由于PPR热熔管具有耐高温（软化温度为131.5℃，长期工作温度<70℃）、承受压力高（1.9MPa）、耐腐蚀、机械强度大，同时具有良好的保温性能，导热系数约为金属管的1/200，降低了输送污水过程中的热能损耗，流程连接简单、迅速等特点，因此在磁翻板液位计污水伴热系统流程中选择了PPR管件。
　　2.3进出口控制阀
　　磁翻板液位计污水伴热系统来水管连接在分离器出水凡尔进口管，回水管连接在分离器出水凡尔出口管，为了保证分离器安全正常运行，避免分离器发生因伴热系统流程故障而停运的事故，在伴热污水来水管线和回水管线上安装了DN25截止阀。
　　2.4磁翻板液位计污水伴热系统保温
　　为了减少磁翻板液位计污水伴热系统内污水热量的散失，提高伴热效果，在伴热系统流程连接完成后，使用了保温棉和铝箔纸对其保温，确保了伴热系统的保温效果。
　　2.5磁翻板液位计污水伴热系统放空阀
　　磁翻板液位计污水伴热系统安装过程中，预留放空阀及放空头，以便投运或堵塞时放空气体和杂物。当气温转暖停用时，打开系统放空阀放净伴热系统内污水，减少伴热系统管件及阀门的腐蚀。

三、磁翻板液位计工作原理及使用方法
　　3.1工作原理
　　磁翻板液位计污水伴热系统原理示意图见图3。具有一定压力（0.2MPa～0.22MPa）和温度（52℃～54℃）的污水，从分离器出水凡尔进口管连接的截止阀通过PPR管进入主体伴热器对磁翻板液位计腔体进行换热，同时对磁翻板液位计腔体和污水伴热本体联合实施保温措施，污水在主体伴热器内部循环换热后，在磁翻板液位计本体内的液体形成一个稳定的温度场（35℃～37℃），污水通过主体伴热器出口流出，回到压力较低的（0.11 MPa～0.13MPa）分离器出水凡尔出口管，经分队计量污水流量计计量后，进入原油一级沉降罐。
　　3.22使用方法
　　（1）首先打开污水伴热系统回水控制阀；
　　（2）检查各处管线、弯头、阀门无渗漏；
　　（3）打开放空阀，放净管内及系统内气体；
　　（4）出水后，关闭放空阀；
　　（5）打开污水伴热系统来水控制阀；
　　（6）用手触摸污水伴热系统表面温度是否上升；
　　（7）污水伴热系统内伴热污水走水后进入正常运行；
　　（8）运行过程中如发现伴热系统温度较低、磁翻板液位计冻堵时，关闭系统来水控制阀，打开放空阀，放净堵塞物后打开来水控制阀；
　　（9）当气温转暖，磁翻板液位计不需要伴热保温时，关闭伴热系统进出口控制阀，打开放空阀放净伴热系统内污水。

四、磁翻板液位计使用效果
　　4.1现场应用效果分析
　　磁翻板液位计污水伴热系统使用后运行正常，各项运行参数达到了预期效果（表1）。在2011年1月～2012年3月伴热系统使用期间，三相分离器磁翻板液位计冻堵次数由原来66次，降为3次。
　　现场测温发现磁翻板液位计本体内部液体温度保持在39℃左右，污水伴热系统可以有效的避免三相分离器磁翻板液位计在使用环境温度低于10℃以下时，因冻结凝固而出现假液位的现象，达到了设计要求，使用效果明显，有效的保证了三相分离器安全运行。且流程安装方便、防腐耐用，可靠性强，安全环保。
　　　4.2经济效益计算
如果三相分离器磁翻板液位计使用电伴热带伴热保温，按每米用电40W.h，每套磁翻板液位计使用10米伴热带计算，磁翻板液位计安装使用污水伴热系统后，采油厂联合站每年可节约电费3.36万元。