高壓分離器試制技術(shù)總結(jié)

高壓分離器試制技術(shù)總結(jié)

新疆塔里木油田指揮部的高壓氣液分離器，選用的是稀土合金鋼新材料07Cr2AlMoRE鋼板和09Gr2AlMoRE鍛件進(jìn)行制造的。目的是克服設(shè)備中的濕硫化氫應(yīng)力腐蝕和均勻腐蝕問(wèn)題。

分離器設(shè)計(jì)壓力10MPa，設(shè)計(jì)溫度80℃，介質(zhì)為含有濕硫化氫和氯離子的天然氣，原油及水的混合物，主要用于高含硫油井的氣油水的分離。該設(shè)備采用一級(jí)初分器，一級(jí)旋流器，兩級(jí)絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)分離氣液，一級(jí)隔板分離油水、外型結(jié)構(gòu)為Ф1200x50x8030。屬Ⅲ類壓力容器，共6臺(tái)。1、材料選擇

研究表明，H2S濃度對(duì)應(yīng)力腐蝕的影響明顯，濕H2S引起的開(kāi)裂不僅有硫化氫應(yīng)力腐蝕（SSCC），氫誘導(dǎo)（HIC）和應(yīng)力導(dǎo)向氫致開(kāi)裂（SOHIC）及氫鼓泡（HB）等，其破壞敏感度隨H2S濃度增加而增加，在飽和濕硫化氫中達(dá)最大值。

液體介質(zhì)中硫化氫濃度對(duì)低碳鋼而言，當(dāng)溶液中H2S濃度從2PPm增加到150PPm時(shí)，腐蝕速度增加較快，但只要小于50PPm，破壞時(shí)間較長(zhǎng)，H2S濃度增加到1600PPm時(shí)，腐蝕速度迅速下降，當(dāng)高于1600PPm2420PPm時(shí)腐蝕速度基本不變，這表明高濃度硫化氫腐蝕并不比低濃度硫化氫腐蝕嚴(yán)重；但對(duì)于低合金高強(qiáng)度鋼，即使很低的硫化氫濃度，仍能引起迅速破壞。因此在濕化氫腐蝕環(huán)境中，選擇設(shè)備的各受壓元件材料將十分重要，尤其是當(dāng)硫化氫中含有水份時(shí)，決定腐蝕程度的是硫化氫分壓，而不是硫化氫的濃度，目前國(guó)內(nèi)石化行業(yè)將0.00035Mpa(絕)作為控制值，當(dāng)氣體介質(zhì)中硫化氫分壓大于或等于這一控制值時(shí)，就應(yīng)從設(shè)計(jì)、制造或使用諸方面采取措施和選擇新材料以盡量避免和減少碳鋼設(shè)備的硫化氫腐蝕。

從材料化學(xué)成份方面來(lái)說(shuō)，鋼中影響硫化氫腐蝕的主要化學(xué)元素是錳和硫，錳元素在設(shè)備焊接過(guò)程中，產(chǎn)生馬氏體、貝氏體高強(qiáng)度，低韌性的顯微金相組織，表現(xiàn)出極高硬度，這對(duì)設(shè)備抗SSCC極為不利，硫元素則在鋼中形成MnS,FeS非金屬夾雜物，致使局部顯微組織疏松，在濕硫氫環(huán)境下誘發(fā)HIC或SOHIC。故對(duì)用于濕硫化氫環(huán)境的壓力容器用鋼，其錳、硫含量及非金屬夾雜級(jí)別都應(yīng)非常注意，不允許超標(biāo)。為提高鋼的抗?jié)窳蚧瘹湫阅�，法�?guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)CODAP-90的附錄MA3中提出以下推薦：（1）減少夾雜物，限制鋼中硫含量，使S≤0.002％,如果能達(dá)到≤0.001％則更好。（2）限制鋼中的含氧量，使其≤0.002％。（3）限制鋼中的磷含量，盡量使其≤0.008％。（4）限制鋼中的鎳含量。（5）在滿足鋼板的力學(xué)性能條件下，應(yīng)盡可能降低鋼的碳含量。當(dāng)然目前國(guó)內(nèi)材料也正在往這方面努力。

16MnR由于其Mn含量高達(dá)1.20-1.60，對(duì)硫化物更敏感。國(guó)內(nèi)通常將其應(yīng)用于濕硫化氫環(huán)境限制在50PPm以下，或者盡量不用。

12CrMoR,15CrMoR,1.25Cr1Mo等材料有很好的耐氫腐蝕能力和一定的抗硫作用，但對(duì)濕硫化氫腐蝕，仍不夠理想。

一般奧氏體不銹鋼不耐濕硫化氫和氯離子的應(yīng)力腐蝕。

20R、Q235、20號(hào)鋼等，在濕硫化氫環(huán)境中的腐蝕速率比以上低合金鋼材料更快。因此要尋求一種不單耐硫化氫和氯離子應(yīng)力腐蝕，而且還要具有較好的耐均勻腐蝕和氫鼓泡，氫致裂紋且具有良好焊接性能的材料是保證分離器安全使用的首要條件。

通過(guò)與用戶多次交換意見(jiàn)，該設(shè)計(jì)采用了目前國(guó)內(nèi)最新研制的耐濕硫化氫腐蝕的07Cr2AlMoRE鋼板和09Cr2AlMoRE鍛件作為該設(shè)備的主體材料。

在耐濕硫化氫鋼中加入稀土（RE）元素在國(guó)內(nèi)還是首次使用，加入RE后對(duì)鋼中的硫化物的形態(tài)進(jìn)行了控制，使鋼中對(duì)H2S應(yīng)力腐蝕敏感的條狀硫化物成為不敏感的球狀硫化物，冶煉時(shí)RE同時(shí)對(duì)鋼中的氧、硫等氣體有害成份進(jìn)行更充分的脫除，此外RE在鋼中對(duì)低熔點(diǎn)金屬有極大的親和能力，對(duì)細(xì)化晶粒有利；另外，該鋼含碳量控制在板材C≤0.09%，鍛件C≤0.10%，降低了材料的碳當(dāng)量，便于焊接；

其S≤0.015％，S≤0.010％均比一般材料控制嚴(yán)格，大大降低了鋼中雜質(zhì)含量，提高了耐H2S腐蝕性能。其板材的化學(xué)成份和機(jī)械性能見(jiàn)下表：

表一標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成份（%）

07Cr2AlMoRE板材C≤0.09Si0.20～0.50Mn0.40～0.90Cr2.00～2.40Al0.30～0.50Mo0.30～0.50S≤0.010P≤0.020RE（加入量）不公開(kāi)

表二標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械性能（Mpa）07Cr2AlMoRE板材

根據(jù)供應(yīng)方提供的耐H2S應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

按GB4157-1984“金屬抗硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂負(fù)荷拉伸試驗(yàn)方法”對(duì)該鋼板和焊接接頭進(jìn)行H2S應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，時(shí)間720小時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果；鍛件鋼板σth=0.75σs，鋼管對(duì)接焊縫σth=0.70σs高于美國(guó)NACETM0177-96標(biāo)準(zhǔn)要求σth≥0.45σs.

根據(jù)其09Cr2AlMoRE無(wú)縫管掛片試驗(yàn)114小時(shí)，均勻腐蝕結(jié)果見(jiàn)下表；

表3均勻腐蝕掛片試驗(yàn)結(jié)果催化系統(tǒng)塔頂油：H2S979PPm.100℃腐蝕速度：V0.01mg/Ch09Cr2AlMoRE12Cr2AlMoV08Cr2AlMo10號(hào)鋼σsMpa260σbMpa420～580δ5%20Akv(J)20℃47熱處理狀態(tài)℃正火N930回火T6901.582.282.429.28從上表可看出09Cr2AlMoRE材料耐H2S均勻腐蝕能力提高近6倍。從以結(jié)果看，選擇07Cr2AlMoRE板材和09Cr2AlMoRE鍛件和管材在濕H2S環(huán)境下作壓力容器主體材料是較為合理的選擇。2.試制試驗(yàn)2.1熱加工試驗(yàn)

采用07Cr2AlMoRE鋼板作該容器的封頭和殼體。由于該材料是正火+回火使用，殼體厚50mm；封頭厚54mm，在加工制作過(guò)程中要經(jīng)歷正火，回火，消氫，消除冷作應(yīng)力退火，消除焊接應(yīng)力退火等各個(gè)加熱過(guò)程，故對(duì)其熱加工性能試驗(yàn)研究尤為重要。2.2封頭的沖壓

封頭的厚度為54，材料為07Cr2AlMoRE板材，沖壓標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，內(nèi)直徑為Ф1200，直邊50mm。采用工藝為天然氣爐加熱至940℃保溫2小時(shí)。出爐沖壓，終壓溫度890℃，油壓機(jī)從開(kāi)壓至終壓時(shí)間控制在5分鐘以內(nèi)，然后空冷�？绽渲脸�溫后再入爐回火：加熱到690℃保溫2小時(shí)爐冷至300℃，出爐空冷至常溫，升降溫速度均按有關(guān)規(guī)范執(zhí)行。封頭經(jīng)熱處理后其機(jī)械性能值如下：

表4封頭890℃終壓+690℃回火后機(jī)械性能

07Cr2AlMoREσsMpa283

σbMpa471δ5%342

Akv常溫J冷彎180°3a292、292、292彎曲2件無(wú)裂紋

從表中可以看出，該材料的熱加工性能優(yōu)良，按以上工藝壓制的十個(gè)封頭經(jīng)測(cè)厚檢查，其最大沖壓減薄量為1.6mm，較16MnR為小而且其高溫氧化鐵皮較16MnR薄，幾乎無(wú)沖壓脫落現(xiàn)象，說(shuō)明其熱加工性能優(yōu)于16MnR。

2.307Cr2AlMoRE的高溫性能試驗(yàn)

從厚度50mm的板材上取樣，從100℃至650℃每50℃間隔高溫試驗(yàn)值見(jiàn)表5（高拉保溫20分鐘）

表5100～650℃高溫機(jī)性試驗(yàn)值（07Cr2AlMoRE）溫度℃100150200σsMpa262228208σbMpa423390385δ5%32302925030040045022625129728938139540939730502126500269354245502243202860019926532650186229453.冷加工試驗(yàn)

設(shè)備筒體材料為07Cr2AlMoRE，厚度50mm，冷滾至內(nèi)徑1200mm，其冷變形率達(dá)0.04以上，一般來(lái)講低碳鋼冷變形率（厚度與內(nèi)徑比值）控制在0.03以內(nèi)，低合金鋼控制在0.025以內(nèi)是沒(méi)有什么問(wèn)題，但本設(shè)備冷變形率在0.04以上，冷加工后作了如下檢查：3.1超探檢查

從冷滾制的20節(jié)Ф1200x50x1650筒節(jié)中隨機(jī)抽查4節(jié)進(jìn)行超聲波探傷未見(jiàn)任何裂紋。3.2硬度檢查

筒節(jié)在滾制前和滾制后進(jìn)行硬度對(duì)比檢查，其值見(jiàn)表6

表607Cr2AlMoRE滾制前后硬度對(duì)比（HB）

滾制前（平板）滾制后Ф1200x50113128131110124135144163154153平均：121平均：150平均：116

消除冷作應(yīng)力退火（670℃）103114111135119從表6可以看出，鋼板滾制成筒節(jié)后，硬度值增加了HB29左右，冷作硬化較嚴(yán)重，故工藝上要求筒體滾制后應(yīng)進(jìn)行消除冷作應(yīng)力熱處理，從表7看出經(jīng)670℃保溫2小時(shí)熱處理后，其硬度值回復(fù)至原始狀態(tài)甚至更低一點(diǎn)，恢復(fù)了韌性和提高了耐沖擊能力。3.3著色檢查

滾制筒節(jié)在消除應(yīng)力熱處理后，對(duì)所有的環(huán)縫坡口進(jìn)行了著色檢查，共98米多的坡口檢查中未發(fā)現(xiàn)任何僅因冷作硬化而產(chǎn)生的裂紋。

綜上所述，我們認(rèn)為該板材的冷加工性能良好。4.焊接試驗(yàn)

4.1縱焊縫焊接；

筒體縱縫點(diǎn)焊采用CJR357（Ф4）焊條，自動(dòng)焊采用H07Cr2AlMoRE焊絲（Ф5）。坡口形式雙U形，R=10，夾角=10°，鈍邊=6mm，筒體壁厚50mm，外坡口焊1～5層，電弧氣刨清根后打磨干凈，再在內(nèi)口焊6層，焊后立即進(jìn)行350℃保溫2小時(shí)消氫處理，在筒節(jié)校圓前整體入爐進(jìn)行670℃消除冷作應(yīng)力（Ф1200x50筒節(jié)冷滾圓）熱處理。其目的為①消除滾制的冷作硬化現(xiàn)象（冷變形率0.041）②軟化焊縫和細(xì)化焊縫晶粒。然后將縱焊縫內(nèi)外加強(qiáng)高磨平，內(nèi)壁的飛濺、熔渣及劃痕均應(yīng)打磨干凈，方能上滾板機(jī)校圓。

校圓后縱縫進(jìn)行λ射線探傷，探傷合格級(jí)別按JB4730-94Ⅱ級(jí)。環(huán)縫坡口按JB4730-94滲透檢查Ⅰ級(jí)，合格后待組裝環(huán)縫。

焊縫焊接嚴(yán)格按評(píng)定合格的焊接工藝卡執(zhí)行，其一般要求為：焊條CJR357，烘烤溫度400℃x1h，焊劑CHF-603，烘烤溫度400℃x1h；焊前預(yù)熱溫度200℃，預(yù)熱保溫方法為天然氣加熱，層間溫度≥200℃；

焊后消氫處理為電腦控制的電加熱板處理，加熱350～380℃保溫2小時(shí)。焊后670℃退火，保溫時(shí)間2小時(shí)。（大爐整體退火）

焊接材料化學(xué)成份如下：

CJR357焊條，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為Q/DR-HT-201*，該焊條焊芯為07Cr2AlMoRE拉制。

表7CJR焊條熔敷金屬化學(xué)成分%

C0.11～0.09SiMnS0.008～0.001P0.015～0.007Cr2.23～2.00+0.02Mo0.38～0.37Al0.15～0.10RE0.0120.540.85～～0.410.79其中：1、標(biāo)準(zhǔn)中Q/DR-HT-201*碳的規(guī)定為C≤0.10

2、Al和RE可不做復(fù)驗(yàn)分析。

。

表8H07Cr2AlMoRE焊絲化學(xué)成份%型號(hào)Ф5CMnSiSPCrMoAlRE0.080.440.400.0040.0162.100.390.600.021表9工藝評(píng)定機(jī)性焊劑采用CHF-603

20℃拉力試驗(yàn)Mpa序號(hào)σsσb斷裂位置1.2.3.4.355499母材299465母材348477母材341469母材20℃夏比沖擊AKV(J)焊縫區(qū)186188284熱影響區(qū)292292292冷彎試驗(yàn)180°D=4a側(cè)彎四件彎后一件焊縫上有橫向裂紋長(zhǎng)2.4mm，其余三件彎后無(wú)裂紋4.2環(huán)縫焊接

4.2.1環(huán)縫的焊接與縱縫不同的是環(huán)縫組對(duì)時(shí)殼體已進(jìn)行了消除冷作硬化熱處理，故比縱縫少了一次中間670℃退火，而在所有焊縫組焊完成后直接進(jìn)大爐進(jìn)行670℃，整體退火處理。4.2.2環(huán)縫坡口為減輕工人在罐內(nèi)焊接的勞動(dòng)強(qiáng)度，采用單面U形坡口，（R=10，角度=12°鈍邊=2，組對(duì)間隙=2），先焊外焊道1～10層，內(nèi)焊道電弧氣刨清根打磨干凈后焊1-2層即可。

4.2.3由于所有的焊接均要求焊前預(yù)熱，焊接層間溫度≥200℃，且焊后立即進(jìn)行消氫處理、故整個(gè)焊接施焊過(guò)程中殼體焊接部分的金屬壁溫均大于200℃，應(yīng)特別注意焊工的施工安全，除增加必要的高溫作業(yè)保健和保護(hù)措施處，要求罐內(nèi)工作的焊工每次每人的工作時(shí)間不超過(guò)10分鐘，即換人而不停機(jī)。工藝要求在預(yù)熱溫度未達(dá)到200℃以上時(shí)，禁止施焊；不允許采用天然氣保溫而中途停人停機(jī)的作法。即同一條焊縫必須一次性完成焊接。Ф1200環(huán)縫焊接工藝見(jiàn)表10

表10Ф1200環(huán)縫焊接工藝（直流反接）

焊接層數(shù)12～3焊接方法DD電流A160±10200±10電壓V焊速mm/s焊條直徑焊絲直徑mmmmФ4Ф524±22.8±0.124±22.8±0.14

參數(shù)4～56～1011～12MMM610±5034～36600±3034～38600±3034～388.5±18.5±18.5±1Ф5Ф5Ф5按以上工藝作出的工藝評(píng)定機(jī)性報(bào)告見(jiàn)表11，焊條牌號(hào)：CJR357，焊絲牌號(hào)：H07Cr2AlMoRE

表11Ф1200環(huán)縫工藝評(píng)定機(jī)械性能報(bào)告序號(hào)123420℃拉力試驗(yàn)Mpaσs373426441355σb487580596486斷裂位置母材母材母材母材20℃夏比沖擊ＡKV(J)冷彎試驗(yàn)180°D=4a焊縫：側(cè)彎四件彎后兩件無(wú)裂182186250紋，另２件有幾處點(diǎn)狀熱影響區(qū)：裂紋，最長(zhǎng)一條1.5mm1862841384.2.4焊縫金相檢查

試件徑680℃退火處理后作金相檢查，焊縫和熱影響區(qū)金相組織分別為：母材：鐵素體+珠光體，魏氏組織2.5級(jí)，晶粒度5.5級(jí)焊縫；具有較粗大的索氏體+鐵素體（少量）5.無(wú)損探傷檢查

本設(shè)備焊后要求AB類焊縫100%射線探傷，按GB4730-94Ⅱ級(jí)合格，因?yàn)槭堑谝淮问褂眯虏牧显囍圃O(shè)備，工藝要求在水壓試驗(yàn)合格，整體消除應(yīng)力退火處理冷卻到常溫后24小時(shí)，進(jìn)行100%超聲波探傷復(fù)驗(yàn)，以映證是否存在延遲裂紋或熱處理過(guò)程中產(chǎn)生的再熱裂紋，保證設(shè)備的安全使用。在設(shè)備整體熱處理后應(yīng)逐條焊縫測(cè)試硬度，保證硬度值≤HB200。6.硬度測(cè)試報(bào)告

整個(gè)施工過(guò)程中的硬度測(cè)試報(bào)告見(jiàn)表12

表12硬度測(cè)試報(bào)告

名稱狀態(tài)平板冷滾Ф1200熱處理狀態(tài)正火+回火焊后350～380℃消氫消除冷作應(yīng)力670℃±10℃2小時(shí)670℃±10℃保溫2小時(shí)母材焊縫硬度值（HB）焊縫中心（HB）熱影響區(qū)（HB）121150125119110211197185180154138128.7124整體組焊

以上數(shù)據(jù)為5個(gè)硬度的平均值

從以上數(shù)據(jù)可以看出，筒體冷滾后硬化較大，約大HB29，個(gè)別板材還要大些，所以焊縫消氫后其硬度值仍高，故工藝上采取焊后進(jìn)行670℃消除冷作應(yīng)力熱處理，然后進(jìn)行較圓，如果在焊縫硬度值HB190以上時(shí)進(jìn)行冷較圓工序，將產(chǎn)生災(zāi)難性后果。7.特殊要求

7.1筒節(jié)校圓前，內(nèi)外焊縫均要求打磨平整

7.2罐內(nèi)部角焊縫要求打磨圓滑，環(huán)焊縫焊高應(yīng)小于3mm，不允許任何咬邊存在，在內(nèi)壁上的任何大于

0.5mm的劃痕，凹坑及飛濺均應(yīng)除去或打磨圓滑。所有打磨處均應(yīng)著色檢查。7.3整體熱處理后不允許殼體上進(jìn)行任何焊接。

7.4本設(shè)備所有焊接坡口在組焊前均應(yīng)著色檢查合格后方允許組焊，氧乙炔氣割的坡口應(yīng)磨去2mm以上以保證無(wú)淬硬層存在。

7.5水壓試驗(yàn)合格后，內(nèi)部應(yīng)將水漬吹干。

7.6設(shè)備裝配完成入庫(kù)前內(nèi)部應(yīng)充氮?dú)獗Ｗo(hù)。充氮壓力0.05Mpa。

8.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)耐濕硫化氫高壓分離器的試制表明：

8.1從耐濕硫化氫和氯離子應(yīng)力腐蝕材料選擇對(duì)比說(shuō)明，選擇07Cr2AlMoRE材料是目前較為合理的選擇。其耐H2S應(yīng)力腐蝕是10號(hào)鋼的6倍。8.2該材料的熱加工性能良好。8.3該材料的冷加工性能較好。但在冷變形率大于0.025時(shí)，應(yīng)增加消除冷作應(yīng)力的熱處理以保證性能穩(wěn)定。

8.4該材料和焊材配伍選擇正確，焊接工藝評(píng)定合格，焊接工藝能正確指導(dǎo)產(chǎn)品的焊接。

8.5該材料經(jīng)多次熱處理（正火+回火、消氫、消除冷作硬化、整體消除焊接應(yīng)力）后，仍能保持良好的綜合機(jī)械性能。

8.6該材料屬國(guó)內(nèi)首次使用于Ⅲ類高壓容器上，通過(guò)本文的制造試驗(yàn)和技術(shù)總結(jié)表明：用07Cr2AlMoRE制作的高壓容器完全可以在實(shí)際生產(chǎn)中使用。

編制：賀長(zhǎng)生

201*年11月17日

擴(kuò)展閱讀：分離器試制工作總結(jié)

文件：2

FLQ201*/C型汽水分離及計(jì)量裝置省級(jí)產(chǎn)品技術(shù)鑒定會(huì)會(huì)議文件

試制工作總結(jié)報(bào)告

李亞奇

中國(guó)石油天然氣第八建設(shè)有限公司

二ОО五年八月

試制工作總結(jié)報(bào)告

一、前言

隨著我國(guó)石油工業(yè)稠油熱力開(kāi)發(fā)的不斷深入，用常規(guī)鍋爐（75%蒸汽干度）注蒸汽的方法已不能滿足稠油開(kāi)采新技術(shù)、新工藝發(fā)展的需要。根據(jù)最新研究成果顯示，稠油后期的高輪次開(kāi)采注入95%以上干度的蒸汽可有效提高采收率。目前在用的注汽鍋爐，由于受其水處理設(shè)備技術(shù)的限制，其鍋爐出口最高額定蒸汽干度為80%，實(shí)際運(yùn)行時(shí)僅為75%左右，滿足不了稠油蒸汽熱力開(kāi)采、特別是“SAGD”重力泄油蒸汽輔助法的工藝條件。

提高注汽鍋爐的蒸汽干度，一種方法是將鍋爐給水進(jìn)行除鹽處理，這將大大增加水處理設(shè)備的投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用，而且受地面條件所限，很難實(shí)現(xiàn)；同時(shí)還增加了控制系統(tǒng)運(yùn)行管理的難度。另一種方法是鍋爐及水處理設(shè)備基本保持不變，在鍋爐出口安裝一套汽水分離裝置，將汽和水分開(kāi)，分離出的飽和水其熱量通過(guò)鍋爐給水預(yù)熱器回收，蒸汽則通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行流量計(jì)量、分配控制管理。本公司研制的FLQ20-18/C汽水分離及計(jì)量裝置就是采取這種方法，并有效使其分離干度達(dá)到99%以上，滿足了高干度注汽的工藝技術(shù)條件。二、主要技術(shù)參數(shù)

1、設(shè)計(jì)壓力18MPa2、工作壓力3-17.2Mpa3、設(shè)計(jì)流量≤22.5t/h

4、入口蒸汽干度>70%5、出口蒸汽干度>95%6、排水溫度液位計(jì)。

液位控制系統(tǒng)采用單回路比例調(diào)節(jié)滿足液位的調(diào)節(jié)質(zhì)量。調(diào)節(jié)過(guò)程是：首先由一次表（差壓變送器）將分離器內(nèi)液位轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)4--20mmA，數(shù)學(xué)表達(dá)式：Io=4+Hx/H（20-4）送入調(diào)節(jié)器與給定信號(hào)進(jìn)行比較，通過(guò)調(diào)節(jié)器的比例運(yùn)算后，對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出信號(hào)給調(diào)節(jié)閥，使閥處在某一個(gè)開(kāi)度的位置上。當(dāng)液位（Hx）發(fā)生變化時(shí)調(diào)節(jié)器又對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出信號(hào)給調(diào)節(jié)閥，使閥處在另一個(gè)開(kāi)度的位置上，流量的大小隨著調(diào)節(jié)閥的閥位不同，最終達(dá)到自動(dòng)保持液位的穩(wěn)定。液位的變化通過(guò)液位計(jì)和二次儀表（調(diào)節(jié)器）直接和間接進(jìn)行觀查。

我們選用的B69-32-CF型磁浮液位計(jì)是根據(jù)“阿基米德”原理研制的，即浮子排開(kāi)液體的重量等于浮子的重量，使裝有永久磁鋼的浮子在被測(cè)介質(zhì)中，并隨液位的變化而上下移動(dòng)。浮子內(nèi)磁鋼所在的位置（即液位的實(shí)際位置）通過(guò)磁力耦合系統(tǒng)被傳遞到顯示器的轉(zhuǎn)子上，液位上升時(shí)轉(zhuǎn)子顯示綠色，液位下降時(shí)轉(zhuǎn)子顯示紅色，根據(jù)轉(zhuǎn)子的紅綠位置從標(biāo)尺上讀出液位的具體數(shù)值。

蒸汽計(jì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過(guò)計(jì)算機(jī)由中央管理級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)及通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的兩級(jí)集中監(jiān)控系統(tǒng)�，F(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)設(shè)置觸摸屏顯示器，可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)操作，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)傳感器測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，經(jīng)RS485總線進(jìn)入計(jì)算機(jī)，達(dá)到人機(jī)界面友好，能夠滿足各種管理功能的需要。中央管理級(jí)選用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，確保工作的可靠性和抗干擾性，管理級(jí)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)任務(wù)，可定時(shí)巡檢、存儲(chǔ)系統(tǒng)的運(yùn)行參

數(shù)；分析運(yùn)行工況，發(fā)現(xiàn)異常情況進(jìn)行報(bào)警；打印系統(tǒng)的運(yùn)行報(bào)表及統(tǒng)計(jì)報(bào)表，便于用戶進(jìn)行蒸汽計(jì)量管理；以曲線、圖像的方式顯示現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行工況，直觀、生動(dòng)�，F(xiàn)場(chǎng)級(jí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)模擬量進(jìn)行監(jiān)測(cè)可根據(jù)用戶需要，測(cè)量總流量和各分路流量，目前我們是設(shè)置一個(gè)總流量，四個(gè)分流量共五個(gè)蒸汽計(jì)量流量計(jì)。為了保證測(cè)量精度，我們?cè)谡羝�流量�?jì)算中，采取了如下補(bǔ)償措施：1）對(duì)蒸汽密度進(jìn)行了溫度、壓力的補(bǔ)償計(jì)算，并且在補(bǔ)償算法上采用了比通常采用的查表法精度更高的多項(xiàng)式曲線擬合的方法，特別是在高溫高壓段，采用了插值算法，提高了補(bǔ)償精度。2）根據(jù)壓力的變化我們對(duì)流量系數(shù)α、壓縮系數(shù)ε隨壓力的變化進(jìn)行了補(bǔ)償，提高了測(cè)量精度。3）根據(jù)溫度的變化我們還對(duì)噴嘴口徑d隨溫度的變化也進(jìn)行了補(bǔ)償，提高了測(cè)量精度。從現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)來(lái)看，采用了多種補(bǔ)償措施后總體上提高了測(cè)量精度，分配器總管蒸汽流量與出口各支管蒸汽流量之和誤差在2.2%左右，最大誤差3.2%。

主要測(cè)量點(diǎn)及精度見(jiàn)下表：

序號(hào)12345678910測(cè)量點(diǎn)分離器出口流量總計(jì)量分離器出口壓力分離器出口溫度分離器液位分配器出口流量1分配器出口流量2分配器出口流量3分配器出口流量4分配器排污水流量分配器排污水溫度精度5%1.5%1.5%1.5%5%5%5%5%1.5%1.5%為了保證高壓汽水分離裝置的正常工作，需要隨時(shí)掌握分離裝置中的冷凝水液位，我們通過(guò)安裝一套液位變送器，對(duì)分離裝置中水的液位進(jìn)行調(diào)節(jié)監(jiān)控。

汽水分離裝置分離出的飽和水具有很高的壓力和熱量，直接排放既不安全也浪費(fèi)熱能，降低整個(gè)系統(tǒng)的熱效率。對(duì)此我們采取在注汽鍋爐水－水換熱器部位增加一套水換熱器，將分離出來(lái)的高溫飽和水先與鍋爐給水（20℃）進(jìn)行換熱，將換熱后的給水進(jìn)入鍋爐對(duì)流段，而將放熱后的污水（60℃左右）經(jīng)擴(kuò)容罐降壓后排放到污水罐。四、主要采取的技術(shù)措施

汽水分離設(shè)備應(yīng)用于注汽鍋爐雖然國(guó)內(nèi)外都已有先例，但由于種種原因，一直未能推廣應(yīng)用，主要問(wèn)題是：分離效率低，分離

干度只有90%左右，運(yùn)行工況不穩(wěn)、參數(shù)不可調(diào)、噪音大、控制系統(tǒng)性能落后等缺陷，難以適應(yīng)各油田復(fù)雜的地質(zhì)條件，使設(shè)備沒(méi)有充分發(fā)揮應(yīng)有的作用。針對(duì)這種情況，我們經(jīng)過(guò)廣泛調(diào)研，先后考察了遼河油田、撫順發(fā)電廠、哈爾濱鍋爐廠、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、長(zhǎng)春鍋爐儀表廠、大連理工大學(xué)等有關(guān)單位，在吸收各方面專家、教授建議的基礎(chǔ)上，在設(shè)計(jì)中采取了如下措施：

1、為盡量增大分離器的汽水空間降低噪聲，分離裝置形狀采用DN1800x60的球體。

2、為提高分離效率，在旋風(fēng)分離器上部蒸汽出口處設(shè)置了二次分離元件百葉窗分離器，可進(jìn)一步分離蒸汽中的細(xì)小水滴。

3、筒體內(nèi)設(shè)置四個(gè)獨(dú)立的旋風(fēng)分離器，可根據(jù)蒸汽壓力及流量來(lái)增減旋風(fēng)分離器的開(kāi)啟數(shù)量，達(dá)到在不同參數(shù)條件下均能高效率分離的效果。

4、為使進(jìn)入每個(gè)旋風(fēng)分離器的流量均勻，在筒體外設(shè)置了蒸汽分配器。

5、由于爐水未經(jīng)除鹽處理，其含鹽量相對(duì)較大，為防止分離出的爐水產(chǎn)生泡沫以影響分離效率，在爐水出口處設(shè)置了除沫排污裝置。

6、在旋風(fēng)分離器入口處為防止汽、水流速不均勻而影響分離效果，設(shè)置了均汽孔板。

7、為使蒸汽取樣管取出的蒸汽含水量與蒸汽引出管中的含水量一致，參照GB10180-95《工業(yè)鍋爐熱工試驗(yàn)規(guī)范》附錄C的有關(guān)規(guī)定設(shè)置了蒸汽取樣裝置。

8、蒸汽干度測(cè)量，采用鈉度計(jì)測(cè)量?jī)x通過(guò)測(cè)量蒸汽中鈉離子含量來(lái)計(jì)算蒸汽的干度，保證在工作壓力范圍內(nèi)精確地測(cè)出干度值。

在制造FLQ20-18/C型汽水分離器及計(jì)量裝置過(guò)程中，我們還克服了球體成形、焊接、無(wú)損檢測(cè)、熱處理、組裝、調(diào)試等各個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的技術(shù)難題。其中球殼我們是用公司的1200噸油壓機(jī)和自行設(shè)計(jì)的專用胎具熱壓成形的，球殼的開(kāi)孔加工也是制作了專用工裝卡具，在通用設(shè)備上加工完成的。材料的選擇、焊接、探傷和熱處理是整個(gè)工藝過(guò)程的關(guān)鍵工序，也是難度最大的工序，殼體材質(zhì)選用的是13MnNiMoNbR低合金高強(qiáng)鋼。焊接工藝復(fù)雜、鋼板厚（60mm）、焊縫截面大，焊縫充填量大，需通過(guò)多道焊接成形，每道焊接都必須進(jìn)行預(yù)熱、保溫、焊后熱處理。在焊縫無(wú)損探傷上，由于鋼板厚度大、結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，采用γ射線源透照。

我們研制的汽水分離及計(jì)量裝置從201*年9月首臺(tái)制造成功以來(lái)，目前已有四套產(chǎn)品投入油田運(yùn)行，正在生產(chǎn)的有三套。

FLQ20-18/C型汽水分離及計(jì)量裝置經(jīng)過(guò)不斷修改設(shè)計(jì)使其逐步完善，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行考核證明該裝置在油田已具備適用范圍廣、運(yùn)行平穩(wěn)可靠、分離效率高、計(jì)量準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。這項(xiàng)技術(shù)成果已于201*年3月獲取國(guó)家技術(shù)專利，專利號(hào)：ZL201*201*0444.1。

為使該產(chǎn)品在技術(shù)質(zhì)量上更加完善、提高，便于更好地滿足油田熱采工藝的要求，請(qǐng)各位專家、學(xué)者提出改進(jìn)意見(jiàn)。

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