關于海上油氣田采油工程中現場儀表的選型介紹(上)

       一、  本文概述：     
對于海上油氣田采油工程來說，現場儀表的是其中一個重要組成部分，其主要作用是對于現場生產過程中的各種溫度、壓力、液位等過程參數狀況進行準確地測量與監控，現場儀表的選型的合理情況對于整個控制系統的可靠性和靈敏度都具有極其重要的意義。但是因為現場儀表的種類、功能和復雜程度的差異性都非常之大，對于它們的選型必須有一個系統的合理方法，，要根據項目所需要的功能，綜合考慮安全性，經濟性和實用性來選擇合適的儀表，避免不必要的浪費。本次現場儀表的選型主要針對文昌19-1/15-1/14-3/8-3開發項目及西江23-1油田開發項目工程中的16臺容器（其中8臺常壓容器，8臺壓力容器）上的現場指示儀表。

　　二、現場儀表選型原則
　　根據工藝要求、生產裝置規模、工藝流程特點及工藝參數對操作的影響因素確定測量和調節方式，選用相應儀表；
　　根據被測介質物性、環境條件、操作要求及其它工藝要求，有針對性地選用相應儀表；
　　根據有關爆炸、火災危險場所電氣設備設計規范和標準，按照儀表使用場所的分類等級，確定儀表的防爆要求；
　　根據所在海域的環境條件（如：溫度、濕度、空氣中的鹽分等），確定儀表的防護要求。
　　在滿足上述要求的同時，在同一個項目中現場儀表及輔件應盡量選用標準系列化產品，盡可能減少儀表品種、類型，以減少備品備件的種類、方便操作與維護。
　　下面以該項目中所涉及的溫度儀表、壓力儀表、液位儀表分別進行介紹。

　　三、溫度儀表
　　1.溫度儀表的分類和特點
　　溫度測量儀表按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式溫度測量儀表比較簡單、可靠，測量精度較高，一般能夠測出真實溫度。但因測溫元件與被測介質需要進行充分的熱交換，故需要一定的時間才能達到熱平衡，響應時間較長，存在測溫的遲滯現象，受耐高溫材料的限制，不能用于極高溫度的測量；不適宜直接對腐蝕性介質測溫。非接觸式溫度測量儀表是通過熱輻射原理來測量溫度的，測溫元件不需要與被測介質接觸，測溫范圍廣，不受測溫上下限的限制，也不會破壞被測物體的溫度場，響應速度較快，可以測量區域的溫度分布。但受到物體的發射率、測量距離、煙塵、水汽等外界因素的影響，其測量誤差較大，儀表示值僅代表表觀溫度，結構復雜、價格較昂貴。
　　各類測溫儀表結構原理不同，有不同的測溫應用場合。海洋石油工程中一般采用熱電偶、熱電阻和雙金屬溫度計。
　　2.幾種溫度測量儀表的測量原理及優缺點比較
　　2.1熱電偶
　　測溫原理：兩種不同導體A和B串聯在一個閉合回路中，如結合點出現溫差，就會在回路中產生一個電勢。該電勢與被測溫度成一定的函數關系。這種因溫差而產生熱電勢的現象稱為“熱電效應”，這種不同導體的組合稱為熱電偶。
　　優點：體積小、方便安裝；價格低、精度高；信號可遠傳作指示、控制用；測量范圍寬；校驗容易。缺點：需冷端溫度補償；精度較熱電阻低；在同樣條件下熱電偶接點容易老化。
　　2.2熱電阻
　　測溫原理：熱電阻是利用電阻與溫度成一定函數關系的金屬導體或半導體材料制成的感溫元件來測量溫度的。
　　優點：測量精度高；可保持多年穩定性、精確度；響應速度快；與熱電偶測量相比不需要冷端溫度補償。缺點：價格較熱電偶貴；避免使用在有機械振動的場合。
　　2.3雙金屬溫度計
　　測溫原理：雙金屬溫度計是利用固體受熱產生幾何位移作為測溫信號的一種固體膨脹式溫度計。雙金屬溫度計的感溫元件通常是由兩種膨脹系數不同，彼此又牢固結合的金屬制作成螺旋型結構，繞成螺旋型的雙金屬感溫元件一端固定，另一端連接指針軸，當被測物體溫度變化時，兩種金屬由于膨脹系數不同，使螺旋管曲率發生變化，通過指針軸帶動指針偏轉，顯示所測溫度值。
　　優點：結構簡單、機械強度高、不怕震動、耐沖擊；價格較低；維修方便；示值連續。缺點：測量精度較低。
　　經過比較,三種儀表都具有各自的優點及缺點。由于海上油氣田電信系統設計指出在滿足測量范圍、工作壓力和精度的要求下就地儀表應優先選用雙金屬溫度計。因此，在考慮該項目中各臺容器的工藝要求、工作環境及條件下的所有溫度儀表選用了雙金屬溫度計。
　　3.溫度計套管
　　由于大多數溫度敏感元件太精密以致不能經受生產工藝的惡劣環境條件，另外又希望能夠移動和重新安裝敏感元件而不必關閉工藝設備，故幾乎沒有溫度敏感元件是直接插入工藝流體里，而是放在一個金屬套管內，以保護元件避免直接暴露在工藝流體中，又允許將流體的熱傳給元件。溫度計套管具有兩種基本保護作用：
　　3.1機械保護：抵抗工業生產流動的靜態和動態作用力。
　　3.2化學保護：阻止與腐蝕性工藝流體的相互作用。
　　因此，在該項目中，為所有溫度計配備了溫度計套管。

　

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