引起IFV海水流量不稳的原因分析及解决办法
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摘 要：某公司使用的中间介质汽化器（IFV--Intermediate Fluid Vaporizer）主要用于液化天然气(LNG―Liquefied Natural Gas）的汽化换热，其换热介质主要为海水，利用廉价的海水流动，将-165℃的LNG汽化后变成1℃以上天然气进行外输。为了设备的运行安全，在正常生产情况下，要求在进入IFV 内的海水流量低于正常流量的75%，且时间超过3秒后，及时关闭IFV的LNG入口阀，避免LNG持续进入IFV造成因海水流量不足，换热效果不充分，导致IFV管道内的海水结冰而使与之对应的管束破裂。然而由于现场用于海水流量测量的超声波流量计测量数据波动十分巨大，造成海水流量连锁功能不能很好的投入，对设备及生产的安全运行带来隐患。本文主要针对现场超声波流量计测量值变化波动大的原因进行了分析，并找出问题的原因加以解决。
关键字：中间介质汽化器（IFV），液化天然气，超声波流量计，排气
Key Word： IFV（Intermediate Fluid Vaporizer）,LNG (Liquid Natural Gas), Ultrasonic Flow-meter，Exhaust
现象
在该公司，中间介质汽化器（IFV--Intermediate Fluid Vaporizer）主要用于液化天然气(LNG―Liquefied Natural Gas）的汽化换热，该装置一方面造价昂贵，另一方面加工制造周期长，所以作为该公司生产装置的核心，确保其安全可靠运行是重中之重。为了确保安全运行，除提高操作人员的水平和应急反应速度外，各种连锁保护功能的可靠使用是主要保护手段。其中根据进入中间介质汽化器的海水流量设置的连锁保护功能就是其中一项主要的保护措施:根据设计计算，在正常生产条件下，如果进入IFV的海水流量低于正常值（7500m³/h）的75%，且持续时间超过3秒，则自动关闭IFV的LNG入口阀门，避免过量的LNG进入IFV的管束内，因海水流量不足而引起的换热不充分，致使ifv内的海水管束结冰，引起IFV的胀裂或其他损坏情况的发生。
在工程设计及实施中，每台IFV均在海水入口管线处安装了超声波流量计，如图1所示。
DCS控制系统根据此流量计测量的值，判断是否启动相应的保护功能。然而，由于该流量计所测量的值，在外部工艺条件（海水主管压力、IFV入口阀门开度、运行海水泵的台数等）均没有发生变化的情况下，其测量值变化十分频繁和巨大，如图2所示，特别是靠近海水总管末端的IFV，其波动情况更剧烈。因此曾多次引发运行的IFV设备突然关停，对安全生产造成了很大风险。
根据工程实际情况，依照超声波流量计安装的规范要求，依次检查了相关事项：如安装点前后的直管段要求、管道表面处理、粘贴耦合剂、管道内涂层检查、管道内介质是否满管等各检查项后，仍未发现明显的不足。
随后联系超声波流量计厂家（KROHNE）技术人员进行检查确认，通过调取内部参数，能够看到仪表所测量的声速变化十分剧烈，根据其经验判断说明介质内有气泡，更准确的情况仍需进一步的分析。为此，厂家技术人员选取波动最严重的一台流量计，安装数据存储卡，连续采集10天的数据送回总部进行分析。得到的结论是：介质内含有气体，因为气泡的原因致使海水流量测量不够准确。
海水总管中聚集气体的主要原因是：A、在第一次启动海水泵及全部海水管线及IFV等设备充注海水的过程中，没有进行排气；B、每次进行海水泵的启动操作过程中，没有进行排气。
具体分析如下：
1、在海水泵启动时刻，泵桶液面（正常潮位2.1米）至单向阀之间的空气容积（常压下），通过相关参数简单计算为V=31.4*（16*0.0254）²*4≈2m³。详见图3所示。如果单向阀泄漏及潮水液位更低，则其中的气体体积会更大。这些气体在泵启动过程中没有进行有效排放，直接压缩至海水管道中。
2、在整个系统最初投运过程中，未能对整个管道内的气体进行有效排放。由于现场管道施工布置的情况，海水管道从海水泵出口阀开始均便位于地面以下，至IFV海水入口区域爬升至地面1.5米以上，且安装超声波流量计处的直管段也是整个海水系统中的最高点。因在投运初期，仅进行IFV其他功能的测试，没有关注管道排气放空的相关细节，致使部分气体一直存在管道内；另一方面，C台IFV位于海水管道的最末端，推理讲气体最容易聚集；确实IFV C台的海水流量波动最大。正是由于管道内气体的存在，影响了流量计测量的准确性。
1、在每台IFV海水入口管线上，利用现有阀门，安装临时管线，进行持续排气工作，并观察各流量计测量值的波动情况。待测量稳定后关闭该排放阀。
2、规范操作程序，每次启动海水泵之前，关闭出口阀门，打开放空阀门进行排气，完成排气后打开主阀门，关闭排放阀。
经过上述处理后，这一问题得到了比较好的解决。
参考文献
[1]《LNG工艺操作手册》 第一版 2008 年5 月
[2]《Clamp-On Ultrasonic Flowmeter Installation Manaul》
[3]《仪表工手册》2000年5月 乐嘉谦 主编
作者简介：
靳彦(1976-12)，女（汉族），甘肃省静宁县(籍贯)，工程师，辽宁石油化工大学学士。学士期间主修：自动化及仪器仪表，目前主要从事DCS集散控制系统及ESD紧急关断系统的开发、应用及维护工作。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文