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工艺管线温度监测套管的修复与应用

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  摘 要:在石油化工企业工艺参数监测是掌握流程运行状态的一项重要指标。由于受到输送介质的冲刷、腐蚀等因素的影响一体式的温度监测套管容易腐蚀渗漏,使温度监测仪表无法正常使用甚至出现损坏,严重影响工艺参数采集与监测。本文介绍了一种温度监测套管的修复技术,通过增加内衬管的方法有效的解决了一体式温度监测套管损坏后造成的油气泄漏、工艺参数缺失等不利因素,提高了数据采集的完整性并消除了油气泄漏等安全隐患。
  关键词:温度监测;保护套;腐蚀;油气泄漏
  1 背景介绍
  在石油化工企业工艺参数监测是掌握流程运行状态的一项重要指标,生产工艺参数的监测和控制对整个企业的安全生产运行、节能降耗等起着关键的作用。工艺参数中压力和温度监测是最常见的工艺参数指标,压力、温度的监测分别有相应的计量仪表和配套设施。其中温度参数的监测比较特殊,在油气集输工艺流程中温度的监测大都采用温度计或温度传感来进行温度监测。为确保温度监测准确性和有效性,温度计和温度传感探头在工艺管线中必须达到一定的插深。温度监测仪表自身不具有耐压性和密封性,仪表探头必须安装在特制的温度计套内。保护套的作用一方面保证温度监测仪表在不接触介质的情况下实现温度测量;另一方面防止压力和腐蚀性介质损坏仪表探测装置。油田化工企业使用的温度监测保护套是通过介质将温度传递到保护套,再将温度传递给仪表探头,通过探头温度感应原件实现对介质温度的监测。
  2 技术现状及主要技术难点
  一体式温度计套采用碳钢材料插深在工艺流程内部,由于受流程中介质的腐蚀冲刷,保护套在使用一段时间后会出现穿孔渗漏等现象,造成温度监测设备无法安装。温度监测仪表的缺失使温度数据无法正常采集。工艺控制参数缺失使工艺控制无法达到预期目标,给工艺流程的监测和安全运行造成安全隐患。在能耗分析中由于缺少重要的监测数据工艺能耗分析也无法正常进行,使工艺流程降本增效研究处于盲区状态。由于温度计量仪器仪表螺纹及本体不具备密封性,所以恢复温度计量必须对保护套进行更换。温度监测套管更换存在以下两个难点:一是一体式温度监测套管安装在油气集输工艺管线上,监测套管的更换需要停运连续生产的设备。生产设备设施的停运影响上下游处理装置的正常运行,到此生产任务将无法按期完成,造成经济损失。二是由于输送的介质属于易燃易爆物,套管的更换安装需要对工艺流程进行置换和动火作业:一方面大型的处理设备工艺流程置换成本高;另一方面动火作业在油气生产场所的安全风险较高。
  3 温度监测套管的修复技术与原理
  针对温度监测套管出现的问题,我们对保护套结构及尺寸进行研究和测量发现:保护套的内衬管直径比监测监测仪表的探头直径粗,内衬套管和金属探头之间有4mm的环形空间,监测套管的长度比金属探头长30mm。以这些余留空间作为研究的方向,我们根据发动机更换缸套的原理提出了套管渗漏的解决方案:在保护套内增加内衬套管隔绝渗漏点。在不进行动火、停产等作业的情况下修复原套管的密封性,使其恢复原使用功能。方案提出后我们对内衬套管的材质、内衬套管壁厚、密封方式、螺纹连接旋合长度四个方面进行分析对比分析。首先是材质的选择,由于输送介质含矿化度高达20000mg/L的地层水,材料的选择必须经得住地层水的腐蚀。在对材料的腐蚀速率和承压状况进行对比后,我们最终选定腐蚀速率为0.01mm/a的316L不锈钢管作为内衬套管主选材料。内衬套管壁厚的选择上我们根据316L不锈钢内径外径对压力的影响以及该材料承受压力计算方法确定不锈钢管壁厚为1mm,其承压能力达13MPa。密封方式上我们认真研究原套管的密封面,并结合密封状况制作了3mm厚的聚四氟乙烯材料密封垫;由于需要采用螺纹连接,螺纹连接的旋合长度的确定,我们查阅国家现行标准,最终确定10mm作为旋合长度。结合以上四种影响因素的确定,我们制作出温度监测套管修复方案,并依据方案制作出温度监测套管的内衬套管。完成监测监测套管修复后我们进行了大量的现场实验全部达到使用要求。最后,为了保证温度监测仪采集数据的准确性,在制作的内衬套管内加注了导热油,使工艺介质的温度能够迅速准确的传递给探头实现数据的准确采集。
  4 应用效果
  温度监测套管的修复一方面解决了原套管难以更换的难题;另一方面新的内衬套管与原套管内采用螺纹连接更换方便,可根据监测仪表的插深状况改变插深管的深度,以便适应更多的监测仪表。该内衬套管的技术創新点在于将一体式螺纹套设计更改为分体式,将插深管更换为可拆卸式,可随时对插深管进行更换安装。
  参考文献:
  [1]蔡仁良,过程装备密封技术,化学工业出版社出版[J].2010
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