LNG项目中低温仪表的安装与使用要点

 

０引言

纵观行业发展，博莱克威奇（ＢＬＡＣＫ＆ＶＥＡＴＣＨ）中型规模天然气液化技术始终处于领先地位，已 经 生 产 大约１．６亿吨液化天然气。该工艺不仅操作简单，设备使用数量少，运行效率高，而且投资和运营的成本较低。在已投产的液化天然气工厂生产中，大多应用 ＰＲＩＣＯ 单级混

合制冷工艺。主要是因其具有液化天然气产能的优势，且原料气组分灵活。目前，在中国博莱克威奇和康泰斯，已建立２３条液化天然气生产装置，在生产方面彰显了不错的优势，总产能已经超过１２５００ｔ／ｄ，并且处于不断增长的态势。

 

１ＬＮＧ特点分析

液化天然气为新型能源，属于清洁高效能源类型，因而备受企业 青 睐，被广泛应用于各行业。目 前，ＬＮＧ 贸易在能源市场的地位不断提升，ＬＮＧ 接收站以及液化站的建设不断增加，如何选择低温仪表，成为项目建设的关注重点。在常压状态下，气态天然气可冷却到－１６２ ℃，也就是凝结成为 ＬＮＧ。ＬＮＧ的主要组分为甲烷，一般情况下，被 储 存 在 １１２ Ｋ（－１６１．１５ ℃）、压 力 大 小 为０．１ＭＰａ左右的低 温 储 罐 内，ＬＮＧ 密度是标准状态下甲烷密度的６００多倍。为保证天然气使用的安全性和可靠性，要做好项目建设的严格把控，选择适合的仪表。现结合具体项目，分析如何选择和安装低温仪表［１］。

 

２ＬＮＧ项目中低温仪表的选择及安装注意事项

２．１ 温度仪表

在常压状 态 下，液化天然气的温度为 －１６２ ℃，对ＬＮＧ进行温度测量，多选择热电阻 ＰＴ１００温度传感器装置。热电阻 ＰＴ１００在低 温 状 态 下 可 以 测 量 到－２００ ℃，并且精度 很 高，性 能 比 较 稳 定，具 有 较 好 的 重 复 性。从ＬＮＧ项目实际来说，储罐温度测量的实现，是在 ＬＮＧ 储罐内部设置储罐多点温度计，进而完成相应的测量工作。一般来说，ＬＮＧ 储罐的内壁、底部以及吊顶等部位，都是储罐多点温度计 的 安 装 位 置，在冷却过程以及具体操作时，均能开展 温 度 监 测。除 此 之 外，ＬＮＧ 储罐 的 内 外 罐间隙，也会设置储 罐 多 点 温 度 计，基于温度参数的变化，实现储罐泄漏的监测。

 

以昆仑能源华油天然气四川广安液化天然气２万方储罐为例，在安装多点温度计过程中，内罐底部温度热电阻需要从内罐浮 顶 进 入 罐 内，沿罐壁垂直向下固定在罐底部。如需夹层底 部 温 度 测 量，则需要将温度热电阻沿外罐 壁 垂 直 而 下，固定在罐底夹层的氮气管上，每 间 隔４ｍ布置１个电缆固线器，如图１所示。

 

然后利用多孔法兰（结合 ＬＮＧ项目的实际情况来选择法兰的孔数以及尺寸大小），将其 接 到 ＬＮＧ 罐顶 的 温度变送器接线箱内部，再使用多芯电缆把４～２０ ｍＡ 信号发送到控制 系 统。现 场 安 装 ＲＴＤ 热电阻建议选用双支，方便以后检修更换。图２为 ＬＮＧ储罐温度显示。

 

２．２ 液位仪表

从 ＬＮＧ低温测量 实 际 来 说，低温液体液位的测量，可以选择的方法有很多。在实际运用中，要结合 ＬＮＧ 项目特点以及设备的具体情况，来选择zui为适合的方法［２］。以“时达绿能液 化 天 然 气１００万标 准 立 方 米／天”项 目 的重烃分离罐液位 为 例，分析中小型液化天然气储槽以及低温压力容器的 液 位 测 量 方 法。目 前，其主要采取以下方法：

 

（１）差压法。在 小 型 ＬＮＧ 储罐 内，开展低温液体液位的测量，多采 用 差 压 法。该方法是从储罐底部以及顶部，各引出一个引压管，对两个引压管的压力差大小进行测量，也就是储罐内部液柱产生的静压力，进而确定储罐内部的液柱高度。根据现场显示的结果，也 可 以 利 用 差压变 送 器，把采集的信号发送给中控室，zui 终 显 示 和 报警，辅助储罐或者系统的控制联锁［３］。从方法的应用实际来说，此方法不 仅 原 理 简 单，而且使用比较方便，能 够连续指示液位。

 

在现场实际操 作 过 程 中，由于引压管内部吹扫不干净，导致液位变送器膜片变形，引起液位测量波动。解决方法：拆卸引压管，重新吹扫管 道，清 理 膜 片 杂 质，如 图３所示。

 

（２）低温型带真空夹套的磁浮子液位计。对 小 型 低温压力容器，开展 液 位 测 量 作 业，可以使用此类液位计，其基于原结构，在测量筒以及平衡连接管外侧，设置了真空保温层。因此，即使平衡管以及测量筒内部的液体处于低温状态，由于外部设置了真空保温层，控制了低温液体以及外界空气温度因素的影响，避免液位计冷凝，进而消除了结冰的问 题。在现场液位测量作业中，使 用 磁 浮子液位计装置，因 其 结 构 简 单，且观察清晰明了，进 而 在低温场合被广泛应用。

 

现场磁翻板液位计（图４）由于储罐压力偏高，正常生产时为３ＭＰａ，导致磁翻板液位计浮子被压扁。解 决 方法：寻找能够生产耐高压低密度液位计浮子厂家。

 

２．３ 流量仪表

在选择流量仪 表 时，要结合天然气工程的流程特点以及工艺要求。开展低温介质流量的测量作业，如 果 用于监测控制，而且精度要求不是很高，可以选择节流式流量计，或者选择转子流量计。如果用于交接计量，而且精度要求比较高，则选择低温介质流量计。利用节流装置，进行 ＬＮＧ流量的 测 量，选 择 较 高 压 差，能够确保测量的精准度，并且缩短上游侧必要的直管段长度。不过，若压力达到饱和蒸汽压时，液化天然气很容易发生闪蒸，基于此情况，应合理选择差压。

 

鉴于以往的工 程 经 验，孔板的选择不仅需要达到特定的技术要 求，还得具有经济实用性［４］。因为 孔 板 没 有可动部件，所以不需要考虑润滑和摩擦问题，但需要注意的是，孔板的量程范围很小，只有１∶３，并且孔板适宜的zui小管径是 ＤＮ５０。在特 殊 工 艺 阶 段，需要压降级别比较大时，也可以选择多级限流孔板，但是在安装过程中需要注意安装方向，小孔朝上游方向。

 

不同于孔板，转子流量计采用变面积式测量原理，多用于液体及气体 的 测 量，在恶劣的环境条件以及各类介质条件的流量测量实践中，它有着很大的优势。目前，多使用的是金属转子流量计和玻璃管流量计。在具体选择时，要做好特性分析，并且考虑其耐久性的优劣。ＬＮＧ测量作业中，对于使用转子流量计时易发生的故障，必须严格把控。在安装转子流量计时，应注意以下几点：

（１）在安装作 业 前，要将流量计中的顶衬物取出来，保证产品运输环节不会出现质量问题。除 此 之 外，要 检查好椎管是否存在破损的情况，检查浮子是否可以自由上下移动，确保正常后再进行安装。此外，要做好技术参数的检查，比如测量范围和精确度等。

（２）对于新装 管 路，必 须 冲 洗，确保管路中无杂质颗粒存留，以免造成浮子卡住。

（３）转子流量计时，必须把控好垂直度。将其安装在无振动的管道上，其中心线和铅垂线路的夹角不得超过５°。由于大口径流量计质量大，为了避免出现管道弯曲的情况，必须采取有效的支撑措施或者其他措施。

（４）完成安装 作 业 后，要做好质量检测和检查，确 保转子流量计的使用效果。

 

２．４ 分析仪表

从使用的角度来说，ＬＮＧ 成品的组分分析，需要 分析仪表的支持。在进行 ＬＮＧ产品合格性的分析时，成品的组分为主要衡量指标。因为液态天然气属于超低温的液体 混 合 物，为精准获取组分，必须确保组分的分流气化，并且保证气化的均匀性。就当前实际来说，ＬＮＧ 产品的连续取样，多运用以下方法：

（１）利用电加热气化取样探头，把测量介质引入在线色谱分析仪，实 时 分 析 气 体 组 分。在使用在线色谱分析仪（图５）时，需要配合标气及载气，提前对色谱进行标定。预处 理 部 分，先把每个取样管路取下来吹扫 ５～１０ ｍｉｎ（取样探头压力设定为２～３ｋｇ），保证没有杂质掺入，然后接上管线。要注意定期检查色谱载气（Ｈ２ 或者 Ｎ２）使

用情况，及时更 换。如果更换不及时，在 使 用 完 之 前，zui好停用色谱，防止烧坏检测器。

 

（２）专业的 ＬＮＧ 深冷 汽 化 器。基 于 上 述 装 置，实 现ＬＮＧ取样以 及 气 化，不 仅 结 构 简 单，而且成本比较低。通过该方法采取的试样，经过汽化器装置气化处理后，输送到储气筒或者缓冲罐，经过均匀混合后减压保温，送到色谱分析仪。按照 取 样 相 关 规 范，在 进 行 ＬＮＧ 取样 时，要尽量避免管线中介质气化，需要采取相应的措施，确保收集的气样具有代表性。因此，建议使用 ＬＮＧ 深冷汽化器，进而确保分析的效率和质量［５］。

 

３结语

综上所述，在 ＬＮＧ项目中，选择低温仪表时，包括温度仪表和流量仪表等，要做好把控。在具体实践中，要结合 ＬＮＧ的特性选择适合的仪表。