球形汽水分离器说明书资料解读.docx
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球形汽水分离器说明书资料解读
油田专用球形汽水分离器
安装使用说明书
电话：
0413--7720018
传真：
0413--7720018
邮编：
113006
地址：
辽宁省抚顺市顺城区高山路114号
版本：
2007年8月
目录
第一章汽水分离器的结构概况3
一、概述3
二、球型汽水分离器的工作原理4
三、设备型号及主要参数5
四、结构说明5
第二章汽水分离器的运行6
一、运行条件6
二、电源条件6
三、安全保护6
四、控制系统7
五、余热回收与利用8
第三章汽水分离器的安装8
一、资料验收8
二、一般规定9
三、安装前检查及要求10
四、水压试验10
第四章汽水分离器的操作规程10
一、启动运行前检查11
二、设备投运11
三、停运12
第五章汽水分离器的调试及运行13
一、初次调试13
二、主要阀件功能简述13
1、蒸汽安全阀13
2、排水调节阀（DREHMOMaticC系列）14
3、SDC31表15
三、主要仪器功能简述16
第六章汽水分离器DCS系统18
一、DCS系统的操作界面18
二、DCS系统的构成18
三、DCS系统操作界面的主要功能19
第七章工控系统24
第一章汽水分离器的结构概况
一、概述
随着我国稠油开采的不断深入，用常规锅炉（80%蒸汽干度）注蒸汽的方法已不能满足稠油开采新技术日益发展的需要。
根据国外最新研究成果显示，稠油后期的高轮次开采采用“蒸汽辅助重力泄油（简称SAGD）”采油技术，要求注入的蒸汽干度必须大于95%以上效果才较好。
而目前在用的注汽锅炉，由于受其水处理设备的限制，其最高蒸汽干度为80%，而实际运行时仅为70%左右，满足不了SAGD开发的需要。
本公司研制的型球形汽水分离器其分离干度可达99%，超过国外同类产品的技术参数，较好的解决了这一技术难题。
二、球型汽水分离器的工作原理
由于两相流体的分离过程相当复杂，往往是靠几种分离作用的综合效应来实现的。
旋风分离器就是综合了离心分离、重力分离及膜式分离作用来进行汽水分离的。
由锅炉出口来的具有很大动能的汽水混合物沿切线方向引入旋风分离器的筒体，使其由直线运动转变为旋转运动，形成离心力（比重力大17.9～47.5倍），由于汽和水存在重度差，汽在旋风筒中螺旋上升,形成汽柱,而水则抛向筒壁并旋转下降,在筒内形成抛物面;还有少量水滴被汽流带入旋风筒中部的汽空间。
这些水滴在随汽流螺旋上升的过程中，逐渐被推向壁面。
当蒸汽通过旋风筒上部的百叶窗波形板顶帽时，又靠膜式分离使蒸汽进一步被分离。
水则由下部经环形缝中的导流叶片平稳地导入水空间，为防止水流旋转而引起水位偏斜，在筒体底部安装一十字形挡板以消除筒内水流的旋转运动。
为进一步将蒸汽中的细小水滴分离出来，在蒸汽出口又安装水平式百叶窗波形板分离器经设置在汽、水空间的引出管道连续不断的将汽、水引出，最后达到将汽、水分离的目的。
锅内旋风分离器是一种非常有效的汽水分离装置，其分离效率高达99%左右。
三、设备型号及主要参数
型
号
工作压力
Mpa
蒸发量
T/H
蒸汽干度
%
控制方式
装载方式
FLQ11-21
21
11
99
PLC/DCS
撬座/拖车
FLQ20-18
18
20
99
PLC/DCS
撬座/拖车
FLQ20-21
21
20
99
PLC/DCS
撬座/拖车
FLQ50-14
14
50
99
PLC/DCS
撬座
FLQ100-14
14
100
99
PLC/DCS
撬座
四、结构说明
根据油田使用条件（压力和流量不稳）的特点，经过对各种参数的校核计算，在取得最大分离空间的前提下，进行设计优化，选择了球形容器，筒内设置四个独立的旋风分离器，可根据负荷情况来增减旋风分离器的数量。
为使进入每个旋风分离器的流量均匀，在筒体外设置了分配器。
在旋风分离器上部蒸汽出口处设置了二次分离元件—百叶窗分离器，可进一步分离蒸汽中的细小水滴。
为测定蒸汽干度，在蒸汽出口处设置了饱和蒸汽取样装置。
由于炉水含盐量很大，为防止分离出的炉水产生泡沫以影响分离效率，在炉水出口处特别设置了排污装置。
在旋风分离器入口处为防止汽、水流速不均匀而影响分离效果，设置了均汽孔板。
为监视液位设置了双色液位计，为调节液位设置了液位调节阀。
为监视工作压力设置了压力表，为了取样化验设置了取样冷却器。
第二章汽水分离器的运行
一、运行条件
环境温度：
最小/中间/最大:
-5/20/38℃
平均湿度:
60%RH
入口蒸汽干度>60%
排水温度：
≤60℃
工作压力3～21Mpa
二、电源条件
汽水分离器的动力采用380V、50Hz三相交流电。
在正常运行时，交流电必须保证电压和频率的稳定。
低于额定频率5Hz就将引起电力故障。
同时，低电压还会导致电机的过热以及其它电控装置工作不良，特别是电感装置表现的更为明显。
高电压会使某些部件损坏。
因此，对于电控设备来说，出现电压波动是相当忌讳的事情，尤其是电压脉冲或瞬间失电所造成的电压不稳定现象。
电源要有足够的硬特性，以保证电机启动时所产生的高电流。
三、安全保护
汽水分离器在设备本体上设置一个安全阀，防止锅炉在运行过程中超压，实行自我保护。
锅炉在控制系统上与汽水分离器实现联锁自动控制。
汽水分离器能否稳定运行的关键配件是液位调节阀及双色液位计。
为使汽水分离器整体性能稳定可靠，选用了高性能的进口费希尔液位调节阀及国内最先进的高新技术产品——B69H-32-W型双色水位计，它是为便于直观观看分离器内真实液面，通过光学原理来观测的，使液位计在有水部分为绿色，蒸汽部分为红色。
本设备除安装本地双色水位计外，为实现远距离控制液位，采用差压信号间接的检测液位，差压变送器作为一次仪表，将分离器内液位转换成标准的电信号，送入调节器与给定信号进行比较，通过调节器的比例运算后，对应一个输出信号给调节阀，使调节阀处在某一个开度的位置上。
当液位发生变化时调节器又对应一个输出给调节阀，使阀处在另一个开度的位置上，流量的大小随着调节阀的阀位不同，最终达到保持液位的稳定。
液位的变化通过二次仪表可间接进行观查。
为了防止意外情况所造成的液位超限或过低影响汽水分离，增设液位高低限报警指示，使操作人员能够及时处理，保证液位的稳定。
四、控制系统
系统结构
该系统是由中央管理级（上位机）、现场控制级及通信网络构成的对所有流量计量所必需的工艺参数及分离器液位进行实时监控。
现场控制级由触摸屏（POD）与控制模块（PLC）等设备来完成；并且由通信电缆进行远距离传送给上位机；实现远程监控的目的。
对重要参数—分离器液位控制采取了双重控制；由现场控制级（触摸屏）和单元仪表来实现；两者可相互切换，保证在一方有故障时投入另一控制单元，实现液位控制的连续性。
从而保证了蒸汽分离质量。
功能简介
对所有运行参数，上位机除有实时监控外，可实现日报表打印和历史数据查询等功能。
免除了由人工填写数据报表等操作，使运行数据更具有真实性和可靠性。
五、余热回收与利用
由汽水分离器分离出的饱和水具有很高的压力和热量，如果将其排放掉，会造成很大浪费，使整个注汽系统热效率降低，为回收这部分热能，在注汽锅炉水-水换热器前面又设置了另一套水换热器。
其流程如下：
由分离器出来的饱和水（350℃）先与锅炉给水（20℃）进行换热，经热量回收后的低温水（60℃左右）进入到扩容罐以泄放压力，最后作为污水排掉。
而锅炉给水经加热后（100℃左右）再回到锅炉水-水换热器前面，由于水温升高，水-水换热器的旁通阀必须开大以调节对流段入口水温在规定的范围之内。
第三章汽水分离器的安装
一、资料验收
以下资料随湿蒸汽发生器提供，由最终用户保存：
安装使用说明书
受压元件强度计算书
汽水分离及计量装置图
汽水分离器本体图
控制系统流程图
仪表管线敷设平面、立面图。
二、一般规定
1、设备安装必须按照《蒸汽锅炉安全技术监察规程》和DL/T5047-95《电力建设施工验收技术规范》中的有关规定进行，且应符合制造厂的图纸和技术文件要求。
2、设备安装前应经建设单位（业主）组织“监造”和“安检”合格，如发现制造缺陷应提交业主与制造厂厂家处理及鉴证，由于制造缺陷致使安装质量达不到规范要求时，应由业主和制造单位代表鉴证。
3、凡属设备监察范围内的零部件，必须取得制造厂的设备技术文件，证明所用材料和制造质量符合《蒸规》的规定后，方准施工。
4、安装设备和材料均应有产品合格证书，按规范规定应进行检验鉴定，经现场检验合格后，方准使用。
5、现场自行加工的成品或半成品和自行生产配制的材料也应按有关规定进行检查，符合要求后，方准使用。
6、设备安装过程中，应及时进行检查验收，上一工序未经检查验收合格，不得进行下一工序施工。
隐蔽工程隐蔽前必须经检查验收合格。
7、施工中必须经常保持现场整洁。
设备安装结束后，必须彻底检查和清扫，内部不得有杂物存留。
8、设备安装结束后，应有完整的施工技术记录，并应符合设计、设备技术文件和有关规范的规定。
三、安装前检查及要求
1、设备试运前,必须完成各系统的分部试运和试验工作。
（包括水压试验、安全阀整定、热工测量系统、控制调节系统、取样及冷却系统、余热利用系统等）。
2、设备调试前，与之有关的土建安装应基本结束。
3、设备第一次启动前，应进行一次工作压力的严密性水压试验。
水压试验后利用其水压（不低于50%工作压力）冲洗取样系统、排污系统和仪表管路，以保证其畅通；
4、设备启动升压前，水位表高低水位标志应清晰，位置正确，照明良好，控制室内能可靠监视设备水位；热工仪表校验完毕，能投入使用，附属零配件及装置齐全。
四、水压试验
1、配套工艺管线、设备安装完毕后，工艺管道分系统进行吹扫试压。
2、注汽站内设备、工艺管线试压与泄漏性试验按≤石油天然气站内工艺管道工程施工及验收规范≥SY0402－2000执行。
具体要求如下：
试压介质为中性清洁水，试压过程应缓慢升压，当压力升至强度压力后，稳压10分钟，检查无漏无降压为合格。
3、高压流程试压
汽水分离器管线安装完毕后，首先应接通给水管路，在此之前应将汽水分离器出口阀及各差压变送器和压力变送器前的针阀关闭，同时拆除安全阀，安全阀接口用相应的盲板封死，然后通水。
当水充满管后，按管线工作压力不同再继续进行升压至1.25倍工作压力。
升压过程应缓慢，达到试压压力后停10分钟，以无泄漏、目测无变形为合格，水压试验结束后，放净管内积水。
第四章汽水分离器的操作规程
在汽水分离器正式投运前，使用方应具备：
专业人员已熟练掌握汽水分离器整套设施的运行原理和操作规程；操作工是经过专业培训且能够熟练操作设备，并能处理常见问题。
一、启动运行前检查
1.设备试运前,必须完成各系统的分部试运和试验工作。
（包括水压试验、安全阀整定、热工测量系统、控制调节系统、取样及冷却系统、余热利用系统等）。
2.设备调试前，与之有关的土建安装应基本结束。
3.设备第一次启动前，应进行一次工作压力的严密性水压试验。
水压试验后利用其水压（不低于50%工作压力）冲洗取样系统、排污系统和仪表管路，以保证其畅通；
4.设备启动升压前，水位表高低水位标志应清晰，位置正确，照明良好，控制室内能可靠监视设备水位；热工仪表校验完毕，能投入使用，附属零配件及装置齐全。
二、设备投运
设备第一次升压应缓慢平稳,升温速度一般控制在50oC/min之内,升压过程中应检查各部分的膨胀情况及各部件的震动情况。
设备投运时，阀门开启步骤如下：
（见流程图）
先缓慢开启阀门1，再缓慢开启阀门2（4个依此开启），接着再缓慢开启阀门3，取样冷却系统阀门13、15开启，蒸汽取样阀门12开启，余热回收系统阀门9、11开启，缓慢关闭阀门10，待液位建立起来后，开启阀门5，阀门6投入运行，开启阀门8，再缓慢关闭阀门4，设备完全投入运行；调整阀门8，使其阀前压力达到1~2MPa左右。
三、停运
缓慢开启阀门4、10,关闭阀门1、3、9、11,再缓慢开启阀门14进行排污。
如果设备停运一周左右，必须将污水排掉，以免沉淀结垢堵塞管路。
如果设备长期不用，必须用除氧水中充满设备，并关闭所有进出口阀门，以防止设备内表腐蚀。
第五章汽水分离器的调试及运行
一、初次调试
1、在系统未通电之前，应进行：
⑴按产品动力配线图检查并核定好各设备启动的额定电流；
⑵检查控制柜和动力盘对地绝缘；
⑶按产品控制原理图检查接线各回路情况，确认系统无松动或无错接、漏接、短路等现象，做好通电前的准备；
⑷检查系统各元件有无损坏等情况。
2、在系统通电后，应进行：
⑴检查各系统回路及CPU程序是否正常；
⑵匹配一二次仪表功能检查和调整分类系统的各项参级设置；
⑶在有介质的动态情况下，检验各系统设限压力点和的准确性，个别试验如蒸汽压力的报警试验可在启动产生压力后设定某低限值试验，以确认正常运行后各压力设限报警点的可靠性能；
检验设限温度点、流量点、液位报警的准确性，可采取改变原设定值的方法，试验后再复原；
校验差压变送器；
试验压力变送器；
二、主要阀件功能简述
1、蒸汽安全阀
汽水分离器出口或入口必须安装灵敏可靠的安全阀，并且确保其在额定工作压力下安全运行。
安全阀是汽水分离器重要的安全设施。
当出口或入口介质压力超过设限压力时，安全阀自动起跳释放负荷，使压力迅速下降，由此避免设备因超压而发生安全事故。
安全阀整定压力值是按汽水分离器设计额定工作压力而确定的。
2、排水调节阀（DREHMOMaticC系列）
用在供汽流程中，安装在汽水分离器排水出口端，经过一级减压后的低压蒸汽由此阀进入换热器，通过改变其行程来调节排水流量，实现对进入锅炉对流段水温的控制。
它的行程大小是通过PID整定后，DCS系统输出4～20mA模拟信号来调节的。
则通过触摸屏的控制界面“分离器液位调节控制”来设定需要的阀门开度输出。
可以通过弹出对话框或者拖动滑块更改参数值。
调节操作:
首先设定进入Learn模式（调试模式）：
按下LT按钮并保持，同时把S1拨钮开关移至Learn位置。
大约10秒以后，就地指示灯（开、关两只指示灯）开始闪亮，这表示执行前已经进入调试状态，如果要退出调试，只需把S1拨扭开关拨离Learn位置。
Learn状态就立即解除。
如何删除出厂设置的限位：
每台执行器在出厂前根据相关参数，都已初步设定好开关行程限位，如需对执行器限位重新设定，就必须首先删除原来的限位设定。
当按下learn（LT）按钮后，并把S1设置在learn位置，并保持大约30秒左右。
出厂预设定限位就会被完全删除。
（注意；此执行器就会自动以力矩优先原则对执行器的两个终端位置进入监护。
）大约再过10秒钟，当两个指示灯同时闪烁的时候，此时learn（LT）按钮可以松开，并表示执行器进入Learn（调试）状态。
行程开关的设置：
当执行器进入调试状态后，可以通过S2拨钮电动或直接通过摇手轮设定限位。
EMG-DREHMO执行器可以设定任意位置行程限位（当执行器的机械限位允许的情况下）。
设定关限位：
把S2拨到CLOSE，执行器电动到全关位置，然后，把S2拨钮拨回STOP位置，在按下learn功能键的同时，再次把S2拨到CLOSE位置，此时CLOSE指示灯由闪烁变成常亮。
说明关限位行程已经设置完毕。
（同样步骤也可以直接通过手轮完成）。
设定开限位：
把S2拨到OPEN，执行器电动到全开位置，然后，把S2按钮拨回STOP位置，在按下learn功能键，同时再次把S2拨到OPEN位置，此时OPEN指示灯由闪烁变成常亮。
说明开限位行程已经设置完毕。
（同样位置也可直接通过手轮来完成）。
注：
1）当执行器离开设定的终端位置时，开指示灯又会同时闪烁。
只有两个终端位置都设置关闭，并退出learn状态，指示灯才能在两端位置正常指示。
2）在设定某一终端行程限位时，当故障报警灯（红灯）常亮时，说明已经超过机械位极限或超出执行器力矩范围，请用户操作执行器回调，直到故障灯熄灭。
3）当执行器的两个终端位置设定完毕后需要更改某一限位设置时，可以按上述调试方法，只需重新设置需要更改的某一限位即可，无需对两个限位同时重新进行设置。
3、SDC31表
安装在汽水分离器控制盘上，对电动排水阀进行手动开度调节，显示开度反馈值。
设定操作：
基本的参数设定操作方法如下，设定参数的设定值只能在READY（待机）状态下才能改变，在RUN（运行）状态时，可以检查设定值但不能改变。
三、主要仪器功能简述
1、变送器及喷嘴
变送器是在工业现场应用广泛的测量仪表。
压力、流量、液位等的测量都均采用变送器，目前在汽水分离器上使用的主要ST98LR-E1G高压力变送器、STD120S-A1,STD924S-A1电动差压变送器。
⑴ST98LR-E1G智能高压力变送器
用在汽水分离器上，实现各点压力就地显示和远传，产生模拟信号通过二次仪表转换为数字信号加以显示并可设限报警，具有测量准确、报警灵敏、使用寿命长等特点，它的采用进一步保证了设备的安全可靠运行。
主要技术参数：
①MAWP:
6000PSI
②SPAN:
500to6000PSI
③RANGE:
-14to6000PSI
ProcessLimitc:
-40to110DEGC
FactoryCAL:
0-2000PSI
输出信号范围：
4～20mA
配电电压：
DC24V
⑵STD924S-A1智能差压变送器
用在汽水分离器上，测量蒸汽的瞬间流量和累积流量,产生模拟信号通过二次仪表转换为数字信号加以显示、设限报警、累积，实现分离器液位自动跟踪。
差压变送器主要技术参数：
①MAWP:
4500PSI
②SPAN:
10to400PSI
③RANGE:
-20to400PSI
ProcessLimitc:
-40to125DEGC
FactoryCAL:
0-100inH2O
输出信号范围：
4～20mA
配电电压：
DC24V
STD120S-A1智能差压变送器
用在汽水分离器上，测量蒸汽的瞬间流量和累积流量,产生模拟信号通过二次仪表转换为数字信号加以显示、设限报警、累积，实现分离器液位自动跟踪。
差压变送器主要技术参数：
①MAWP:
4500PSI
②SPAN:
10to400PSI
③RANGE:
-20to400PSI
ProcessLimitc:
-40to125DEGC
FactoryCAL:
0-100inH2O
输出信号范围：
4～20mA
配电电压：
DC24V
第六章汽水分离器DCS系统
为了更好地提高汽水分离效果和评价单井注汽质量，在汽水分离器处安装一套汽水分离监控和蒸汽流量计量系统，该系统是以可编程序控制器（PLC）为数据采集、处理、液位控制的核芯，以嵌入式触摸屏（TPC）为流量计算和界面显示，完成流量计算和蒸汽分离控制。
就地的蒸汽计量系统和锅炉控制系统通过通讯的方式将现场的变量和状态上传到值班室的计算机中，可以直观、形象的将锅炉和分离器的运行状态显示在操作者前面，操作者可以实时了解锅炉和分离器运行情况，上位机有系统动画显示、流程控制、趋势曲线、异常预警、故障报警处理、报表输出等功能。
一、DCS系统的操作界面
1、流量计量主画面
2、锅炉流程画面
3、实时曲线画面
4、参数设置画面
5、系统结构画面
二、DCS系统的构成
系统由仪电控制盘、一次仪表、执行机构组成。
1、仪电控制盘包括动力系统及自控系统。
动力系统主要由空气开关、磁力启动器、过热保护继电器等组成，为汽水分离器运行提供所需电力；自控系统主要由PLC、POD（触摸屏）、温度变送器等组成，实现汽水分离器的数据显示、报警、调节等功能；
2、一次仪表由热电偶、压力变送器、差压变送器等组成，将各种物理参数转换为PLC可识别的模拟信号传输到仪电控制盘；
3、执行机构由电动执行器组成，DCS系统产生相应控制信号后，对应的执行机构按序动作。
三、DCS系统操作界面的主要功能
1．流量计量画面
实时显示流程各点压力、差压、温度、液位、阀位开度值，当变量值低于下限时其背景框为黄色并闪烁，变量值高于上限时其背景框为红色并闪烁；并动态显示各条管线运行状态，如图所示。
蒸汽分离及流量计量流程图
功能操作如下：
窗口操作：
顶部工具条显示蓝色背景框为当前所在窗口，如图所示，绿色背景框为连接到其他窗口的通道，在需要时点击对应的绿色背景框就可以连接到指定的窗口；黑色背景框其中左边显示系统日期、时间、星期；右边显示系统运行时间（当锅炉给水流量大于10T时，约定为锅炉启炉，开始累积计时，否则锅炉停止，停计时器，当锅炉再次运行时在当前累积时间的基础上进行累加）。
窗口连接及时间
设置井口号：
点击需要修改的管线井号显示框，弹出修改窗口（如图所示），按提供的井号输入显示缓冲区，最多可输入8位长度字符，按“
”键删除最后一个字符，按“
”键在黑底白字状态下删除选中的字符（如图4中的“58”），按“
”键切换输入方式。
本系统支持大写字母、小写字母、符号、数字、拼音五种输入方式（本处禁止使用拼音输入汉字）。
井号输入完毕确任无误后按“确认”键，自动修改了触摸屏和上位机中对应管线井口号，按“取消”键，自动取消本次修改操作。
井号输入
调节方式选择和设置：
就地计量柜选择为DCS时，触摸屏上开关显示为DCS，点击调节方式选择按钮，可以设置为手动或PID调节方式。
当处于手动位置时，调节阀开度由设定的手动设定值输出开度；当处于PID位置时，系统将根据输入的P、I、D及SV参数运算后输出控制调节阀开度。
点击调节阀图标（如图1所示），弹出调节阀参数对话框，点击需要修改的参数显示框，如设置参数P，弹出修改窗口（如图2所示），按对应的数字写入参数；按“
”键删除最后一个字符，按“
”键删除全部数据，按“
”键输入小数点（此处无效，若输入，小数点后数据按四舍五入的方式进行处理，即手动调节阀开度输出是按整数的百分数输出的），按“
”键删输入“-”符号，但是在“-”符号之后的数据将无效；注意各参数的设置范围（P-比例带，值在1～9999之间；I-积分常数，值在1～8191之间；D-微分常数，值在1～8191之间；SV-液位设定值，值在1～800mm之间；手动设定-阀门输出，值在0～100%之间）；输入完毕确任无误后按“确认”键，自动修改了触摸屏和上位机中对应的参数，按“取消”键，自动取消本次修改操作。
设置完后再次按“确认”按扭退出。
图1调节阀PID参数设置图2设置P参数
2．锅炉流程画面
显示锅炉流程及给水瞬时流量及累计流量，当给水流量大于10T时动态显示流程及运行状态，如图所示。
锅炉流程
3.实时曲线画面
实时显示锅炉运行时的压力、温度、流量等，动态显示各运行参数在最近的1小时内的变化曲线，曲线顶端显示的线标为对应数据的变化趋势所代表的曲线颜色，如图所示。
实时曲线
4.参数设置画面
设置各运行参数上下限报警值如图所示，出于系统安全考虑，本处修改必须在管理员登陆下进行操作，点击用户登陆，弹出用户登陆对话框，如图所示；默认用户名：
负责人；密码：
空，所以此处不需要输入密码，点确认后登陆成功。
参数设置
用户登陆参数输入
设置参数：
点击需要修改的参数显示框，如给水流量上限
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