油气处理站场压缩空气站设计.pdf

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石油工程建设
2011年2月
油气处理站场缩空气站设计
￥
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か海1,籍大风2
(1.中国石油工程建设公可设计技术部,北京10001;2.中国石油集团工程没计有限责任公司,北京10001
摘要:国内目前虽然有压绵空气系统设计方面的标准和规定,但总的来说其内容稍显笼统和宽
泛,对压缩空气系统设计上的某些细节阐述不够详细(如压缩空气耗量、压缩空气质量要求等),而
这些细节往往会影响压縮空气系统设计的合理与否,因此作者结合自身工作实际经验,详细地阐述
油气处理站场中压缩空气站设计需要考虑的各种因素,如压缩空气的性质、压縮空气站流程以及压
縮空气系统内主要设备的选型、控制原理以及计算,对压缩空气站的设计县有一定的指导意义。
关键词:仪表风;エ厂风;空气压缩机;Lead-Lag控制;空气缓冲罐;吸附式干燥
中图分类号:TE86文献标识码:A文章编号:1001-2206(2011)01-0026-05
证生产出合格的仪表风气和工厂风气,以满足压缩
随着自动化控制技术在油气行业的普及和应空气系统下游各类气动控制阀和各类气动设备的驱
用,油气处理站场的自动化程度也越米越高。自动要求。
动化控制技术的实现是通过各类控制仪表来完成
(1)仪表风气:主要是为各类控制阀、紧急关
的,而这些控制仪表的动力源主要有电力驱动、断阀和紧急泄放阀提供驱动力。仪表风气气源质量
液压驱动和气压驱动,电力驱动和液压驱动往往要求很高,这主要是为了防止压缩空气析出凝液和
价格高昂、结构复杂且不易防爆,而采用气压驱杂质堵塞气动阀门驱动装置。
动技术,价格低廉、结构简单且易防爆,因此目
(2)工厂风气:主要是为气压提升机、气动坂
前油气处理站场上自动化仪表控制动力源大多采手、喷砂除锈机、油漆喷涂机等气动设备提供动
用气动控制。自动化仪表气动控制采用的能源是力,同时还要用工厂风气吹扫待维修的油气处理设
压缩空气,压缩空气是经过一定处理工艺处理后备,只有在待维修设备吹扫完毕后维修人员方可入
满足一定压力、温度和露点等特殊要求的空气,内进行焊接、切割等动火操作,这是因为如果烃类
油气处理站场压缩空气系统的设计就是要选择合蒸气吹扫不干净就进行动火操作可能会引起爆炸,
理的处理工艺,将普通的空气转化为合格的压缩危及人身安全。T.厂风气源质量要求不高
空气。
1.1压缩空气的质量要求
目前国内虽然有压缩空气系统设计方面的标1.1.1仪表风气的质量要求
准和规定(如GB50029-2003《压缩空气站设计规
按照IEC654-2-1995《工业过程测量和控制设
范》),但总的来说其内容稍显笼统和宽泛,对压备的工作条件第二部分:动力》、IEC60654-2
缩空气系统设计上的某些细节阐述不够详细(如1979《工业过程测量和控制设备的运行条件第
压缩空气耗量、压缩空气质量要求等),而这些细部分:动カ》和ISO8573-1-2001《一般用压缩空
节往往会影响压缩空气系统设计的合理与否,因气质量等级》的规定,合格的仪表风气应该不含油
此作者结合自身工作实际经验,详细阐述了油气滴和其他液滴,不含有毒的、有腐蚀性的和易燃易
处理站场压缩空气系统的设计。
爆的气体,固体颗粒含量少于0.1g/m3,且最大固体
1压缩空气的质量和耗量要求
颗粒直径不大于3um。
油气站场压缩空气系统的设计主要目的是保
对于仪表风的气源压力规定,IEC60654-2和
第37卷第1期
孙海等:油气处理站场压缩空气站设计
CBT17214-2005《工业过程测量和控制装置的工1.1.2エ厂风气耗的质量要求
作条件》以及GB/T4830-1984《工业自动化仪表
对工厂风气质量没有特殊的要求,压缩机压
气源压力范围和质量》规定的气源压力范围为:缩后的空气经后冷器和气ー水分离器脱除凝液后
30~150kPa、130~210kPa和420~700kPa,且即可作为工厂风气使用,此时工厂风气相对湿度
仪表输入端的气源公称压力值为140、260、350、达100%,但要求T.厂风气的压力要维持在600
550和700kPa。在设计时,为确保站场仪表风压700kPa。
力足够,往往都是取最大气源压力,即仪表风气设1.2压编空气耗量计算
计压力取700kPa。某些气动仪表可能不需要这么1.2.1仪表风气耗置的计算
大的气源压力,此时往往需要在气动仪表入口安装
般情况下,油气处理站场内消耗仪表风气的
个减压阀,从而将气源压力调节至仪表所需的工主要设备有:各类控制阀的执行器、紧急关断阀
作压力。除了满足仪表风气设计压力700kPa的要紧急泄放阀、顺序阀、在线分析仪(如气相色谱仪
求外,还要求保证将仪表风输送至最远用户处的剩等。仪表风气量在正常工况下(101.325kPa,0℃
余压力不低于550kPa,且仪表风供气系统任何耗量的计算可依照如下规定进行估算
点处的压力不允许低于420kPa
(1)控制阀门每个控制冋路仪表风气耗量:1
对于仪表风的压力露点值(设计压力下的露点1.5mh。
值)规定,不同的规范有不同的要求,IEC654-2
(2)紧急关断阀和紧急泄放阀(一般采用直角
IEC60654-2、配管手册《 Piping Handbook》以及回转球阀)仪表风气耗气量:0.1m/h。
売牌Shel公司规定的仪表风压力露点值是在最大
(3)顺序阀仪表风气耗气量:0.2mh。
工作压力下(700kPa)露点值比最低环境温度低
(4)气相色谱仪仪表风气耗气量:16m/h。
10℃。但是如果压缩空气系统发生泄漏或系统内
若在油气处理站场内有橇装设备(如透平驱动
设备放空时,膨胀制冷效应会导致系统内析出凝式离心式压缩机橇、饮用水处理橇、火炬橇等)
液,并会有结冰现象出现,此时述力露点比最低环而设计人员无法获知橇内共有多少控制阀和紧急关
境温度低10℃是很容易达到的,因此很多规范认断阀的情况下,要向该类橇装设备厂家咨询,以获
为这个压力露点取值是不安全的。美国气体供应商取仪表风气耗量。
协会的GPSA标准以及ANSI-ISA7.0.01-1966《测
在采用上述规定计算完正常工况下仪表风气耗
量气体的质量标准》推荐的压力露点值是在系统最量后,还要取30%的裕量,以防止可能出现的耗
大工作压力(700kPa)下露点值取-40℃,因此气量波动等情况。
设计过程中在确定仪表风压力露点值时可考虑使用1.2.2エ厂风气耗量的计算
这个数值
油气处理站场一般都需要使用工厂风气来驱动
目前,ISO8573-1是国际公认的压缩空气各类气动工具,或使用工厂风气吹扫待维修的油气
质量标准,这个标准对压缩空气质量等级划分处理设备,但是使用工厂风气操作的频率一般都
见表1。
不高,且同时使用多种气动工具的几率很小,因
表1ISO8573-1对压缩空气质量等级划分
此在没有详细规定的情况下,工厂风气的耗量可
压缩空1m压缩空气内包含的最多固体
取70m3/h,该耗量允许同时运行一台喷枪(耗气
颗粒数
水压力露
油含量
量为20m3h)和至少一台下列气动设备:风钻和
气质量
等级
粒径
粒径
粒径

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