關于橢圓齒輪流量計重油自動注入系統的設計與應用
發布時間：2019-09-16 發布作者：
摘 要:橢圓齒輪流量計是單點的重要組成部分，是保證生產流體進入到 FPSO 的重要設備，因此對于橢圓齒輪流量計的管理是單點完整性管理中的重要組成部分。橢圓齒輪流量計的密封件磨損和滲漏是橢圓齒輪流量計的主要故障，為保證橢圓齒輪流量計的正常工作，設計了一套橢圓齒輪流量計重油自動注入系統，系統投用后效果明顯，橢圓齒輪流量計密封件的磨損和滲漏得到了明顯緩解，有效延長了橢圓齒輪流量計密封件的使用壽命。
一、概況
橢圓齒輪流量計是單點的重要組成部分，是保證生產流體進入到FPSO 的重要設備，因此對于橢圓齒輪流量計的管理是單點完整性管理中的重要組成部分。［1］ 橢圓齒輪流量計由于生產流體中含有細微沙礫等原因，使橢圓齒輪流量計密封件磨損嚴重，導致生產流體滲漏，對安全生產和海洋環境保護帶來了極大的隱患。為徹底解決橢圓齒輪流量計密封件損壞的問題，提出了添加一套重油自動注入系統的方案，重油自動注入系統投用使用后，效果明顯，密封件磨損和滲漏得到了明顯的緩解，延長了密封的使用壽命，節省了由于密封件損壞，對其進行更換而發生的高額費用，經濟效益可觀。
二、橢圓齒輪流量計密封件故障分析
(一)橢圓齒輪流量計密封件結構介紹
橢圓齒輪流量計是靠放在相對運動的靜環槽內的密封圈進行密封的，密封圈為組合式唇形密封圈，它分為承壓環、密封圈、背圈 3 個部分組成。
承壓環是由無磁合金制成的界面為三角形的圓環，朝上的平面為受壓面，它受壓后將壓力分解為向兩側的張力，使密封圈向兩側擴張，貼緊動靜環的密封面，從而達到密封的目的。密封圈為類似聚四氟的復合材料 T8，具有良好的耐磨性和自潤滑性，其硬度比 O 型圈高，背圈也是復合材料 T4，硬度高于 T8，工作原理圖見下圖。
(二)橢圓齒輪流量計密封件故障原因分析
通過對橢圓齒輪流量計以往故障現象和流體的取樣化驗的分析，判斷橢圓齒輪流量計第一道密封滲漏的主要原因分為兩方面:1)由于
橢圓齒輪流量計底部第一道密封上部與流體直接接觸，流體中的細微顆粒很容易沉積在第一道密封的上部，或殘留在密封與靜環的密封面處，造成密封件的磨損，導致密封效果降低而使密封滲漏。2)通過多次對密封圈檢修維護的情況來看，當密封圈與相對運動的金屬間潤滑不良時，會產生很多聚四氟乙烯碎屑，這些碎屑一旦夾雜在密封圈和橢圓齒輪流量計密封面之間便會產生泄漏。
三、重油自動注入系統的設計
通過上面對橢圓齒輪流量計密封件故障的原因分析以及對橢圓齒輪流量計結構和流體性質的分析，提出了在橢圓齒輪流量計的 H 點增加一套重油自動注入系統，定時定量的向 H 點注入重油的方案。方案要實現的效果為三方面:1)在第一道密封上部形成了一道保護層，有效防止了細微顆粒在密封上部沉積;2)同時重油也對密封件起到了良好的潤滑作用，可以延長密封件的使用壽命;3)通過注入的多余的重油將細微的顆粒從密封件上部沖洗出來，起到對密封件清潔的作用。
橢圓齒輪流量計重油自動注入系統的需要實現的功能如下:
1)在橢圓齒輪流量計旁添加一套重油柜，重油柜通過一條高壓儀表管線將橢圓齒輪流量計的 3 個 H 點連接起來，通過重油柜內的 PLC 控制器來控制注油的間隔和注入的時間;注油頻率為每隔 4 小時向注入一次重油，充注時間持續 2 分鐘;
2)重油柜內設置有壓力安全閥，壓力超過 66bar 時，壓力安全閥自動泄壓，以保證注入壓力不超過橢圓齒輪流量計密封件的設計壓力;
3)重油存儲柜內設置有溫度開關，冬季溫度較低時，會自動打開加熱器對重油進行加熱，以降低重油的粘度，保證重油能夠順利的注入;
橢圓齒輪流量計重油自動注入系統的設計工作包括:自動注入系統控制柜內部設備的選型和設計、自動注入系統的流程圖設計、控制策略的制訂、PLC 編程設計、管線設計等。重油自動注入系統的各項技術參數:
1)提供 7．0 MPa 的重油壓力，泵的流量為 1 L/MIN，輸送介質為重油，牌號為 Fluoronox grade 1150;
2)具有準確穩定時間控制自動啟停功能，現場手動控制，間隔 4 小時啟動，每 24 小時重油消耗量為 30cc，每次注入持續時間 2 分鐘;
3)油箱儲油能力為 20L，設有液位計，具有溢流排放和液位保護功能;
4)系統具有過壓力保護裝置，泵具有過載保護;
5)泵、油箱、控制盤、控制回路及其元件安放在同一個柜內，柜外壓力顯示;
6)泵柜的防護等級為 IP66，材質為 316L，所有電器元件采用船用防爆，閥門及管件、管線采用 316L 材質;
7)輸出管線采用直徑 3/8”，壁厚 0．035”，管線具有伴熱保溫。
四、重油自動注入系統的實施效果以及經濟效益
在橢圓齒輪流量計重油自動注入系統運行后，解決了原手動進行重油加注的種種弊端，在系統運行的一年的時間里，橢圓齒輪流量計故障率明顯降低，再未出現由于橢圓齒輪流量計密封件磨損或細微沙粒卡阻而造成密封滲漏現象，有效延長了密封件的使用時間。節省了由于密封件損壞，對其更換而發生的各項費用，預計 300 多萬，經濟效益相當可觀。為此套重油自動注入系統對于具有相同橢圓齒輪流量計結構的海上生產設施，具有一定的借鑒作用。
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