CN102313139A - 输油管道在线密度测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种输油管道在线密度测量方法及装置。它是在被测管道上设置的旁路管道上串接一段有恒温电拌热及保温[17]的工艺主管线[6]，工艺主管线[6]的进、出口端各有工艺阀门控制，从工艺主管线[6]进口端的工艺阀门[13]开始，流经工艺主管线[6]的油流依次经过下列流程：1)过滤及排污；2)过滤两端的压差测量；3)流量测试；4)手动取样；5)在线检定；6)压力检测；7)排污；8)采样泵[3]采样；9)在线检定；10)热膨胀安全保护；11)在线密度检测；12)排气；13)智能压力变送器；14)压差测量、流量检测、采样、在线密度检测、智能压力变送器各将信号送仪表接线箱[16]后再送SCADA系统。

Description

输油管道在线密度测量方法及装置

技术领域

本发明是一种输油管道在线密度测量方法及装置。涉及质量的检测和管道系统技术领域。 

背景技术

对于输油管道在线密度测量，以往工艺方法只是在输油主管道上引出旁路，并在旁路上设置采样泵和密度计，再将旁路并入主管道的方式。 

此种密度测量方式的缺点为：1、此方法没有对密度测量进行温度和压力的在线补偿，影响了密度计量的精确度；2、由于管道介质清洁度不高，里面含有的杂质和铁屑经常堵塞采样泵，造成采样泵的故障损坏、这样就无法实现在线密度的时时检测；3、采用旁路取样测量密度方式，容易产生管道热膨胀而超压，从而损坏旁路测量管道和测量设备；4、无法实现密度计在线检定；5、由于旁路测量方法与工艺主管道直接连接，容易造成管道的阴极保护电流的流失，且阴极保护电流也容易对密度测量的运行及精确度造成影响；6、没有仪表系统的监视、无法实现在SCADA系统对测量回路的检测和控制；7、没有排污系统，无法实现对设备的检修；8、没有保温拌热，无法实现测量回路的露天设置。 

发明内容

本发明的目的是发明一种使输油管道在线密度测量更趋于标准化、模块化、提高在线密度测量时连续性、精确度和稳定性、方便运行维护、检定和在SCADA系统上实现监测和控制的输油管道在线密度测量方法及装置。 

本输油管道在线密度测量方法是：在被测管道上设置旁路管道，旁路管道上串接一段测试的有恒温电拌热及保温17的工艺主管线6，工艺主管线6的进、出口端各有工艺阀门控制，从工艺主管线6进口端的工艺阀门13开始，流经工艺主管线6的油流依次经过下列流程： 

1)过滤及排污； 

2)过滤两端的压差测量； 

3)流量测试； 

4)手动取样； 

5)在线检定； 

6)压力检测； 

7)排污； 

8)采样泵3采样； 

9)在线检定； 

10)热膨胀安全保护； 

11)在线密度检测； 

12)排气； 

13)智能压力变送器； 

14)压差测量、流量检测、采样、在线密度检测、智能压力变送器各将信号送仪表接线箱16，仪表接线箱16再送SCADA系统。 

为了工艺主管线6不影响被测管道的阴极保护，在工艺主管线6的进、出口外端各安装一绝缘法兰，与被测管道绝缘。 

其中： 

1)过滤及排污采用双磁性过滤器(1)2、磁性过滤器(2)38并联的方式，过滤出来的杂物经排污管线7排走； 

2)过滤两端的压差测量是用智能差压变送器10将压差信号送SCADA系统处理； 

3)流量检测采用流量开关11将流量信号送SCADA系统处理； 

4)手动取样由手动取样阀14实现； 

5)和9)的在线检定是由设置在线检定口(1)8、在线检定口(2)37实现； 

6)压力检测是通过就地压力表12实现； 

7)排污是在就地压力表12后、热膨胀安全后及排气后，各有排污管线7排污； 

8)采样泵3为在线密度计4提供采样； 

10)热膨胀安全保护工艺主管线6不超压； 

11)在线密度检测被测管线的在线密度； 

12)排气由安装排气阀15实现，由手动控制； 

13)智能压力变送是由智能压力变送器9实现，对在线密度计4实施在线压力补偿； 

14)压差测量10、流量检测11、采样3、在线密度检测4、智能压力变送器9各将信号送仪表接线箱16，仪表接线箱16再送SCADA系统。 

本发明的装置构成如图1所示，由法兰(1)1、法兰(2)35、磁性过滤器(1)2、磁性过滤器(2)38、采样泵3、在线密度计4、热膨胀安全阀5、工艺主管线6、排污 管线7、在线检定口(1)8、在线检定口(2)37、智能压力变送器9、智能差压变送器10、流量开关11、就地压力表12、多个工艺阀门、手动取样阀14、排气阀15、仪表接线箱16、恒温电拌热及保温17、多条仪表电缆组成。有恒温电拌热及保温17的工艺主管线6的出口端接工艺阀门(11)28，最外端接法兰(1)1，进口端接工艺阀门13，最外端接绝缘法兰(2)35，工艺主管线6由法兰(1)1和法兰(2)35串接在被测管道中；从工艺主管线6进口端的工艺阀门13开始工艺主管线6上依次设置过滤器(1)2两边各串接工艺阀门(2)19和工艺阀门(4)21与过滤器(2)38两边各串接工艺阀门(3)20和工艺阀门(5)22并联并过滤器(1)2和过滤器(2)38前后设置差压变送器10、流量开关11、串接工艺阀门(6)23、旁接手动取样阀14、旁接在线检定口(1)8的工艺阀门(12)29、旁接就地压力表12、旁接排污管线7的工艺阀门(16)33、采样泵3、串接工艺阀门(7)24、旁接在线检定口(2)37的工艺阀门(13)30、旁接排污管线7的热膨胀安全阀5、工艺阀门(10)27、工艺阀门(8)25与在线密度计4、工艺阀门(9)26串联后再接工艺阀门(10)27另一端、旁接排气阀15、旁接排污管线7的工艺阀门(17)34、智能压力变送器9；仪表接线箱16与SCADA系统连接。 

所述工艺阀门(8)25与在线密度计4、工艺阀门(9)26串联后再接工艺阀门(10)27另一端是在串联的工艺阀门(8)25、在线密度计4、工艺阀门(9)26一段的两工艺阀门(8)25、工艺阀门(9)26外端并接一工艺阀门(10)27； 

所述采样泵3有仪表电缆(4)42接仪表接线箱16；智能压力变送器9有仪表电缆(5)43接仪表接线箱16；在线密度计4、流量开关11、智能差压变送器10各有仪表电缆(3)41、仪表电缆(2)40、仪表电缆(1)18接仪表接线箱16； 

所述磁性过滤器(1)2通过工艺阀门(14)31接排污管线7，磁性过滤器(2)38通过工艺阀门(15)32接排污管线7；排污管线7有恒温电拌热及保温39，排污管线7的外端接法兰(3)36； 

所述在线检定口(1)8和在线检定口(2)37为法兰口； 

其中： 

法兰(1)1、法兰(2)35采用绝缘法兰；排污管线7的外端的法兰(3)36也采用绝缘法兰； 

采样泵3采用高效磁力耦合离心泵，采样泵3前的过滤器2和过滤器38冗余设置，过滤器(1)2和过滤器(2)38内的金属滤网上设置了磁性吸附器，所有工艺管线及设备的压力等级满足Class 900要求；并集成在橇装上； 

在线密度计4、热膨胀安全阀5、智能压力变送器9、智能差压变送器10、 流量开关11、就地压力表12、多个工艺阀门、手动取样阀14、排气阀15均选用市销产品。 

本发明在采样泵3前面设置就地压力表12和手动取样阀14，采样泵3出口工艺主管线6上设置热膨胀安全阀5，密度计4出口工艺主管线6上设置排气阀15；过滤器(1)2、过滤器(2)38及采样泵3的进口工艺主管线6及热膨胀安全阀5同时连接排污管线7；SCADA系统通过仪表接线箱16连接的仪表电缆(1)18、仪表电缆(2)40、仪表电缆(5)43、仪表电缆(3)41、仪表电缆(4)42实现对差压变送器10、流量开关11、压力变送器9、在线密度计4的检测及采样泵3的启、停控制；密度计3的进出口设置在线检定口(1)8和在线检定口(2)37。 

采用在线密度测量装置可实现输油管道在线密度时时检测，具有准确度高、运行稳定、便于SCADA系统远程检测及控制、利于日后的维护检修等多方面优点，并且可以露天橇装设置，节省了占地空间及运行操作间。使管道建设更趋于标准化、模块化、人性化、减少施工工序、方便运行维护、减少设备投资和施工费用。 

本发明对于输油管道采用在线密度测量装置后可以实现密度的在线测量，并达到提高密度测量的准确度和稳定性的要求，保证了密度测量的时时连续性。该装置橇装露天设计，其防护等级为IP65，防爆等级EXdIIBT4，完全满足露天环境及现场防暴要求；该装置与工艺管道之间采用标准绝缘法兰连接，并且适用于高压力的工况，同时绝缘法兰的设置避免了工艺管道阴极保护电流的流失，也确保密度测量的准确度和稳定性；样品处理及输送的采样泵采用高效磁力耦合离心泵，无泄漏及轴封维修问题；在装置的入口处采样泵前设置了冗余过滤器，确保了采样泵的连续运行的稳定性和可靠性；在过滤器内的金属滤网上设置了磁性吸附器，能很好的吸附所输送介质中的金属残渣和颗粒，保证了过滤器和采样泵的稳定运行并延长了其使用寿命；在装置的进出口分别设置了在线检定口，可实现装置的在线密度检定，提高了密度测量装置运行的稳定性；密度计表的清洗采用外接介质清洗方式，成本低廉且又干净。在装置内设置了一台压力变送器进行在线压力补偿，利用密度计所测量的温度进行在线温度补偿，提高了在线密度测量的准确性和稳定性；在密度测量装置内配有相关的放空、排污管线和阀门，可对装置内的管道和设备进行排污、关断及排放处理，便于日常的维护和检修；在装置内设置了高压热膨胀安全阀，当装置内的管道超压达到安全阀的泄放值时，安全阀动作，对装置内的管道实施安全保护；装置内的管道设置了恒温电拌热及保温措施，确保在线密度测量装置露天设置并在冬季能正常工作，满足检定对环境温度的要 求。 

在采样泵与过滤器之间的工艺管道上设置流量开关，用于SCADA系统对采样泵的运行及故障状态的检测；SCADA系统可通过装置内的仪表接线箱远程启、停控制采样泵，并进行在线密度的温度、压力补偿计算，同时可以在SCADA系统上显示在线密度值和标况密度值；在过滤器前后设置差压变送器用于SCADA系统远程检测过滤器的运行状态，判断过滤器是否堵塞。 

采用在线密度测量装置可实现输油管道在线密度时时检测，具有准确度高、运行稳定、便于SCADA系统远程检测及控制、利于日后的维护检修等多方面优点，并且可以露天橇装设置，节省了占地空间及运行操作间。使管道建设更趋于标准化、模块化、人性化、减少施工工序、方便运行维护、减少设备投资和施工费用。 

本发明适用于输油管道在线密度测量方式。对于长输管线工程、油气田地面工程、油库工程的输油管道在线密度测量有着巨大的应用空间和良好的经济效益。 

附图说明

图1输油管道在线密度测量装置流程图 

其中1-法兰(1)             2-磁性过滤器(1) 

    3-采样泵              4-在线密度计 

    5-热膨胀安全阀        6-工艺主管线 

    7-排污管线            8-在线检定口(1) 

    9-智能压力变送器      10-智能差压变送器 

    11-流量开关           12-就地压力表 

    13-工艺阀门(1)        14-手动取样阀 

    15-排气阀             16-仪表接线箱 

    17-恒温电拌热及保温   18-仪表电缆(1) 

    19-工艺阀门(2)        20-工艺阀门(3) 

    21-工艺阀门(4)        22-工艺阀门(5) 

    23-工艺阀门(6)        24-工艺阀门(7) 

    25-工艺阀门(8)        26-工艺阀门(9) 

    27-工艺阀门(10)       28-工艺阀门(11) 

    29-工艺阀门(12)       30-工艺阀门(13) 

    31-工艺阀门(14)       32-工艺阀门(15) 

33-工艺阀门(16)       34-工艺阀门(17) 

35-法兰(2)            36-法兰(3) 

37-在线检定口         38-磁性过滤器(2) 

39-恒温电拌热及保温   40-仪表电缆(2) 

41-仪表电缆(3)        42-仪表电缆(4) 

43-仪表电缆(5) 

具体实施方式

实施例.本例是在兰州-郑州-长沙成品油管道工程试验用的在线密度测量方法及装置。本输油管道在线密度测量方法是：在被测管道上设置旁路管道，旁路管道上串接一段测试的有恒温电拌热及保温17的工艺主管线6，工艺主管线6的进、出口端各有工艺阀门控制，从工艺主管线6进口端的工艺阀门13开始，流经工艺主管线6的油流依次经过下列流程： 

1)过滤及排污； 

2)过滤两端的压差测量； 

3)流量测试； 

4)手动取样； 

5)在线检定； 

6)压力检测； 

7)排污； 

8)采样泵3采样； 

9)在线检定； 

10)热膨胀安全保护； 

11)在线密度检测； 

12)排气； 

13)智能压力变送器； 

14)压差测量、流量检测、采样、在线密度检测、智能压力变送器各将信号送仪表接线箱16，仪表接线箱16再送SCADA系统。 

为了工艺主管线6不影响被测管道的阴极保护，在工艺主管线6的进、出口外端各安装一绝缘法兰，与被测管道绝缘。 

本输油管道在线密度测量装置的构成如图1所示，由法兰(1)1、法兰(2)35、磁性过滤器(1)2、磁性过滤器(2)38、采样泵3、在线密度计4、热膨胀安全阀5、 工艺主管线6、排污管线7、在线检定口(1)8、在线检定口(2)37、智能压力变送器9、智能差压变送器10、流量开关11、就地压力表12、多个工艺阀门、手动取样阀14、排气阀15、仪表接线箱16、恒温电拌热及保温17、多条仪表电缆组成。有恒温电拌热及保温17的工艺主管线6的出口端接工艺阀门(11)28，最外端接法兰(1)1，进口端接工艺阀门13，最外端接绝缘法兰(2)35，工艺主管线6由法兰(1)1和法兰(2)35串接在被测管道中；从工艺主管线6进口端的工艺阀门13开始，工艺主管线6上依次设置过滤器(1)2两边各串接工艺阀门(2)19和工艺阀门(4)21与过滤器38两边各串接工艺阀门20和工艺阀门22并联并过滤器(1)2和过滤器(2)38前后设置差压变送器10、流量开关11、串接工艺阀门(6)23、旁接手动取样阀14、旁接在线检定口(1)8的工艺阀门(12)29、旁接就地压力表12、旁接排污管线7的工艺阀门(16)33、采样泵3、串接工艺阀门(7)24、旁接在线检定口(2)37的工艺阀门(13)30、旁接排污管线7的热膨胀安全阀5、工艺阀门(10)27、工艺阀门(8)25与在线密度计4、工艺阀门(9)26串联后再接工艺阀门(10)27另一端、旁接排气阀15、旁接排污管线7的工艺阀门(17)34、智能压力变送器9；仪表接线箱16与SCADA系统连接。 

所述采样泵3有仪表电缆(4)42接仪表接线箱16；智能压力变送器9有仪表电缆(5)43接仪表接线箱16；在线密度计4、流量开关11、智能差压变送器10各有仪表电缆(3)41、仪表电缆(2)40、仪表电缆(1)18接仪表接线箱16； 

所述磁性过滤器(1)2通过工艺阀门(14)31接排污管线7，磁性过滤器(2)38通过工艺阀门(15)(15)32接排污管线7；排污管线7有恒温电拌热及保温39，排污管线7的外端接法兰(3)36； 

所述在线检定口(1)8和在线检定口(2)37为法兰口； 

其中： 

工艺主管线6为Φ33mm，排污管线7为Φ21mm； 

采样泵3采用高效磁力耦合离心泵，选用英国产HMD公司生产的HPGS 1x1x5CA1； 

过滤器(1)2和过滤器(2)38冗余设置，过滤器(1)2和过滤器(2)38内的金属滤网上设置有磁性吸附器； 

在线密度计4选用EMERSON英国产的7835A-A-A-B-A-K-T-A-A-A型号，压力等级为Class 900； 

热膨胀安全阀5选用美国FLOW SAFE公司生产的F84L 3/4″×1″NPT，设定值：10MPa； 

智能压力变送器9选用Rosemount美国生产的2088G4S22A1EDM5Q4，/2″NPT，Range：0-15MPa，带LCD显示； 

智能差压变送器10选用台湾Golden Mountain生产的 

200-DPG-G-S-4.0-ZZ-1-SS-T-B-3-1.6KG/CM2-0； 

流量开关11选用台湾Golden Mountain生产的BF300-GS-3015-C1-B-B-T-10F-Ex-0，1″ANSI 900，Micro Switch； 

就地压力表12选用德国Armaturenbau生产的RchgG100-1，0-15MPa-1/2″NPT，100mm表盘316SSL； 

恒温电拌热及保温(1)17及恒温电拌热及保温(2)39选用英国HEAT TRACE生产的电伴热及温控开关，HTL50FSPR； 

多个工艺阀门选用台湾Golden Mountain生产的1”ANSI 900RF，CFM8； 

手动取样阀14选用德国G0公司生产的PR1/1/4″NPT，316SS； 

排气阀15选用台湾Modentic生产的1/2″NPT，6000PSI阀门。 

所有工艺管线及设备的压力等级满足Class 900要求；并集成在2840mm(宽)1500mm(深)2300mm(高)的橇装上。 

整个密度测量装置橇装生产加工完毕后须要做相关的防腐、防锈处理，所有的工艺管线及设备做恒温电拌热及保温处理。 

本例经试用，提高了在线密度测量的准确性及稳定性，实现了密度测量的时时连续性，便于远程SCADA系统的检测及控制，利于日后的维护、检修、检定等多方面优点，并且可以实现露天橇装设置，节省了占地空间及运行操作间。使管道建设更趋于标准化、模块化、人性化、减少施工工序、方便运行维护、减少设备投资和施工费用。 

Claims (15)

1.一种输油管道在线密度测量方法，其特征是在被测管道上设置旁路管道，旁路管道上串接一段测试的有恒温电拌热及保温[17]的工艺主管线[6]，工艺主管线[6]的进、出口端各有工艺阀门控制，从工艺主管线[6]进口端的工艺阀门[13]开始，流经工艺主管线[6]的油流依次经过下列流程：

1)过滤及排污；

2)过滤两端的压差测量；

3)流量测试；

4)手动取样；

5)在线检定；

6)压力检测；

7)排污；

8)采样泵[3]采样；

9)在线检定；

10)热膨胀安全保护；

11)在线密度检测；

12)排气；

13)智能压力变送器；

14)压差测量、流量检测、采样、在线密度检测、智能压力变送器各将信号送仪表接线箱[16]，仪表接线箱[16]再送SCADA系统。

2.根据权利要求1所述的输油管道在线密度测量方法，其特征是在工艺主管线[6]的进、出口外端各安装一绝缘法兰，与被测管道绝缘。

3.根据权利要求1所述的输油管道在线密度测量方法，其特征是所述过滤及排污采用双磁性过滤器(1)[2]、磁性过滤器(2)[38]并联的方式，过滤出来的杂物经排污管线[7]排走。

4.根据权利要求1所述的输油管道在线密度测量方法，其特征是所述过滤两端的压差测量是用智能差压变送器[10]将压差信号送SCADA系统处理。

5.根据权利要求1所述的输油管道在线密度测量方法，其特征是所述流量检测采用流量开关[11]将流量信号送SCADA系统处理。

6.根据权利要求1所述的输油管道在线密度测量方法，其特征是所述排污是在就地压力表[12]后、热膨胀安全后及排气后，各有排污管线[7]排污。

7.根据权利要求1所述的输油管道在线密度测量方法，其特征是所述智能压力变送是由智能压力变送器[9]实现，对在线密度计[4]实施在线压力补偿。

8.一种如权利要求1所述输油管道在线密度测量方法的装置，其特征是它由法兰(1)[1]、法兰(2)[35]、磁性过滤器(1)[2]、磁性过滤器(2)[38]、采样泵[3]、在线密度计[4]、热膨胀安全阀[5]、工艺主管线[6]、排污管线[7]、在线检定口(1)[8]、在线检定口(2)[37]、智能压力变送器[9]、智能差压变送器[10]、流量开关[11]、就地压力表[12]、多个工艺阀门、手动取样阀[14]、排气阀[15]、仪表接线箱[16]、恒温电拌热及保温[17]、多条仪表电缆组成；有恒温电拌热及保温[17]的工艺主管线[6]的出口端接工艺阀门(11)[28]，最外端接法兰(1)[1]，进口端接工艺阀门[13]，最外端接绝缘法兰(2)[35]，工艺主管线[6]由法兰(1)[1]和法兰(2)[35]串接在被测管道中；从工艺主管线[6]进口端的工艺阀门[13]开始工艺主管线[6]上依次设置过滤器(1)[2]两边各串接工艺阀门(2)[19]和工艺阀门(4)[21]与过滤器(2)[38]两边各串接工艺阀门(3)[20]和工艺阀门(5)[22]并联并过滤器(1)[2]和过滤器(2)[38]前后设置差压变送器[10]、流量开关[11]、串接工艺阀门(6)[23]、旁接手动取样阀[14]、旁接在线检定口(1)[8]的工艺阀门(12)[29]、旁接就地压力表[12]、旁接排污管线[7]的工艺阀门(16)[33]、采样泵[3]、串接工艺阀门(7)[24]、旁接在线检定口(2)[37]的工艺阀门(13)[30]、旁接排污管线[7]的热膨胀安全阀[5]、工艺阀门(10)[27]、工艺阀门(8)]25]与在线密度计[4]、工艺阀门(9)[26]串联后再接工艺阀门(10)[27]另一端、旁接排气阀[15]、旁接排污管线[7]的工艺阀门(17)[34]、智能压力变送器[9]；仪表接线箱[16]与SCADA系统连接。

9.根据权利要求8所述的输油管道在线密度测量装置，其特征是所述采样泵[3]有仪表电缆(4)[42]接仪表接线箱[16]；智能压力变送器[9]有仪表电缆(5)[43]接仪表接线箱[16]；在线密度计[4]、流量开关[11]、智能差压变送器[10]各有仪表电缆(3)[41]、仪表电缆(2)[40]、仪表电缆(1)[18]接仪表接线箱[16]。

10.根据权利要求8所述的输油管道在线密度测量装置，其特征是所述磁性过滤器(1)[2]通过工艺阀门(14)[31]接排污管线[7]，磁性过滤器(2)[38]通过工艺阀门(15)[32]接排污管线[7]；排污管线[7]有恒温电拌热及保温[39]，排污管线[7]的外端接法兰(3)[36]。

11.根据权利要求8所述的输油管道在线密度测量装置，其特征是所述在线检定口(1)[8]和在线检定口(2)[37]为法兰口。

12.根据权利要求8所述的输油管道在线密度测量装置，其特征是所述法兰(1)[1]、法兰(2)[35]采用绝缘法兰；排污管线[7]外端的法兰(3)[36]也采用绝缘法兰。

13.根据权利要求8所述的输油管道在线密度测量装置，其特征是所述采样泵[3]采用高效磁力耦合离心泵。

14.根据权利要求8所述的输油管道在线密度测量装置，其特征是所述过滤器(1)[2]和过滤器(2)[38]冗余设置，过滤器(1)[2]和过滤器(2)[38]内的金属滤网上设置有磁性吸附器。

15.根据权利要求8所述的输油管道在线密度测量装置，其特征是工艺主管线[6]及其上安装的所有设备均集成在橇装上，并压力等级满足Class 900要求。

Images