Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu trình bày phương pháp đo lưu lượng, Hệ thống kiểm định Turbine của xưởng ĐL TĐHSX ,Quá trình kiểm turbine . Đây là tài liệu cực hiếm, được thực hiện trong quá trình tập sự trên giàn biển. Dành riêng cho các Sỹ khoan.
Phạm Đức Minh Báo cáo tập PHẦN I: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO LƯU LƯỢNG 1.Tính chất Lưu chất Chất lỏng dể dàng thay đổi hình dạng có lực không cân đặt vào Những phần tử chất lỏng có lực ma sát với Khi chất lỏng chảy bề mặt vật chất khác mặt chất lỏng có vận tốc lớn Tại mặt tiếp xúc với vật chất, vận tốc chất lỏng Do đo, vận tốc chất lỏng lớn tâm ống dẫn, mặt tiếp xúc với ống dẫn Dòng chảy chất lỏng có dạng chảy tầng (hệ số Reynold 4000) Độ nhớt ( viscosity ) thể tính cản trở dòng chảy chất lỏng ( tính ma sát) Turbin Meter hoạt động tốt với chất có độ nhớt thấp Displayment Meter dùng để đo chất có độ nhớt cao Lưu lượngq chất lỏng chảy qua tiết diện A q = v.A 2.Orifice Meter Differential Pressure Meter Orifice Meter sử dụng rộng rải việc đo dầu, khí công nghiệp Orifice Meter loại đo lưu lượng theo kiểu chênh áp Những loại khác chênh áp venture Meter Nozzle Meter ( thường dùng Meter Prover) Hình Orifice Meter: Các phương pháp đo lưu lượng 1/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập Chuẩn đường kinh lỗ: dm ± 0.0005 inch per inch of diameter (≥1 inch) (ĐK chuẩn) 0.376 inch ≤ dm ≤ inch dm ± 0.0005 inch 0.251 inch ≤ dm ≤ 0.375 inch dm ± 0.0004 inch Đường kính lỗ nhiệt độ Tr với hệ số giãn nở nhiệt α dr = dm[1+α(Tr – Tm)] Đường kính ống đo: Dr = Dm[1+α(Tr – Tm)] β = dr/Dr Lưu lượng tính theo khối lượng: kg/s Lưu lượng tính theo thể tích (m3/s): ρ: tỷ trọng lưu chất Các phương pháp đo lưu lượng 2/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập Hệ số lấp đầy: C Hệ số giãn nở chất lỏng: ε Độ lệch tâm: khoảng cách tâm lỗ đường tâm ống giữ lỗ Đối với Venturi Meter C lớn 0.95 Nozzle Meter Cd lớn 0.9 Turbine Meter: Có tầm đo lưu lượng rộng Tỉ lệ vận tốc lớn nhỏ 20:1 đến 30:1 đo chất lỏng; 100:1 đo khí Trong thương mại, Turbine đo chất lỏng thường chấp nhận kiểm tra calibrate Đo xác Thiết bị nhỏ, nhẹ bền Tầm nhiệt độ áp suất rộng Tuy nhiên, Nó có khuyết điểm như: cần phải có dòng chảy; điều khiển áp xuất tránh tạo bọt khí, khoảng trống; không chất có độ nhớt cao; đòi hỏi có lọc … Turbine đo khí có nose cone chiếm khoảng 2/3 housing có tác dụng tăng mật độ khí, tăng ma sát với cánh quạt, tăng tốc độ dòng chảy tạo đủ lực làm quay turbine, tăng độ xác phép đo Do chất lỏng có mật độ phân tử nhiều, lực ma sát lớn nên nose cone turbine đo chất lỏng Các phương pháp đo lưu lượng 3/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập nhỏ Nó có tác dụng giảm ma sát, giảm lực tác động lên cánh quạt tránh hư hỏng Gas Turbin Meter Các phương pháp đo lưu lượng 4/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập Liquid Turbin Meter Độ xác : ± 1% với độ lập lại (repeatability) ± 0.05% ( chất lỏng), ± 0.1% ( khí) Thiết kế đường ống đo: 1: Valve khóa 2: Bộ đo chênh áp( Nếu cần ) Bộ Filter, strainer, lọc khí( Nếu cần ) Ống hướng dòng Turbin Meter Các phương pháp đo lưu lượng 5/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập Ống thẳng Bộ đo áp suất Bộ đo nhiệt độ Đường kính Turbin Meter: D Ống Upstream: L1 ≥ 10*D Ống Downstream L2 ≥ 5*D A = 2*D đến 3*D B = 2*D đến 3*D Ống hướng dòng: gồm nhiều ống nhỏ hàn lại với nhau, không đòi hỏi ống có đường kính Các phương pháp đo lưu lượng 6/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập - Tác dụng: Giảm dòng xoáy, khử bọt khí ( có ), tăng độ xác phép đo - Đường kính ống nhỏ a: nhỏ 1/4 đường kính ống lớn D - Số ống b ≥ - Chiều dài ống lớn 10 lần a Ultrasonic Meter Nguyên lí đo siêu âm dựa vào sai lệch thời gian sóng siêu âm lúc xuôi dòng ngược dòng Độ không đảm bảo lưu lượng Ultrasonic Meter đạt ± 0.2% Các phương pháp đo lưu lượng 7/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập Công thức tính vận tốc trung bình lưu chất : C: Vận tốc âm chất lỏng Vm vận tốc dòng chảy Thực tế: Vm luôn khác vận tốc thực dòng chảy nên ta phải có hệ số bù K Meter Prover Mục đích Proving ( hiệu chuẩn): Sau thời gian hoạt động, meter không xác nữa, hệ số K turbine không nên Proving xác định độ xác Meter, xác định hệ số K Turbine tính lưu lượng Yêu cầu chung hiệu chuẩn: số xung mẫu ≥ 10.000 Phải chạy hệ thống để dòng chảy ổn định nhiệt độ, áp xuất đuổi khí khỏi đường ống trước hiệu chuẩn Thời gian chạy với vận tốc lớn phút / lần lấy mẫu Mỗi vận tốc lấy lần mẫu với accuracy ( ≤ 1% ) repeatability (≤ 0.05% ) giới hạn cho phép Các phương pháp đo lưu lượng 8/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập Meter factor tính từ lần với vận tốc chạy từ 10% – 100% vận tốc turbin Hệ số K: số xung/m3 Có loại meter prover: 5.1 Master Meter Prover Dùng Turbine Meter Master Meter để hiệu chuẩn turbine Đường ống proving Master Meter thiết kế đường ống đo lưu lượng turbine Repeatability: 0.05 % 5.2 Conventional pipe Prover Repeatability: 0.02 % Thiết bị hiệu chuẩn loại ống chuẩn gồm có hai loại: chiều hai chiều Bên đoạn ống hình chữ U có cầu với đường kính lớn đường kính ống Trên đoạn ống có gắn Detector, thể tích đoạn ống Detector cân Các phương pháp đo lưu lượng 9/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập chỉnh xác Bên ống tráng lớp epoxy Khi cầu chạy ngang qua Detector đóng mạch tạo xung, hai xung xung bắt đầu xung xung kết thúc Có loại: Unidireccional Prover, Bidirectional prover, small prover 5.2.1 Unidirectional Prover: tốc độ max m/s Là ống chuẩn chiều có thành phần quan trọng van xử lý cầu Quả cầu đưa đến theo chiều thẳng đứng cho chạy rơi xuống ngang qua van mở Sau rơi xuống qua van cầu vào dòng chất lỏng chảy bị đẩy vòng quanh ống uốn cong, đến điểm cuối đoạn ống cầu lại rơi vào vị trí nghỉ van Nó nằm van hoạt động trở lại bắt đầu đợt chạy 5.2.2 Bidirectional Prover: tốc độ max 1.5 m/s Để làm cho ống chuẩn trở thành hai chiều người ta thay van xử lý cầu van bốn ngả (van đảo chiều) Trong trình hiệu chuẩn, van đổi chiều chuyển động cầu làm cho trình diễn liên tục Các phương pháp đo lưu lượng 10/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập 5.2.3 Small Volume Prover ( compact Prover) Dùng phương pháp nội suy số xung Độ xác cao, độ lập lại tốt, tính số lẻ số xung đếm 5.2.3.1 Phương pháp nội suy Sử dụng phép đo thời gian kép máy phát tần số chủ đếm thời gian đến 0,000001 giây Máy phát chủ điều khiển hai đếm xung thời gian A thời gian B A: thời gian piston dịch chuyển hết hành trình B: thời gian tính từ lúc có cạnh lên xung đến cạnh xuống xung cuối đếm C: số xung đếm hành trình D: thể tích chuẩn ống chuẩn Các phương pháp đo lưu lượng 11/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập Các phương pháp đo lưu lượng 12/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập Các phương pháp đo lưu lượng 13/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập 5.2.3.2 Nguyên lí hoạt động Compact prover Bình thường, Piston đo lường nằm vị trí đầu nguồn hình giữ áp suất thủy lực mô-tơ cung cấp piston cuối nguồn Piston chấp hành nằm vị trí công tắc đầu nguồn Khi hoạt động, Van solenoid thủy lực mở cho dầu thủy lực trả bình chứa từ xilanh chấp hành Áp suất khí Nitơ buồng tác động lên piston chấp hành đóng van đĩa lại piston đo lường đẩy cuối nguồn, đồng với dòng chảy chất lỏng vận hành Piston chấp hành piston đo lường di chuyển đồng với Khi piston chấp hành di chuyển ngang cảm biến Start, kích trình đếm xung kết thúc trình đếm xung vị trí ngang với cảm biến Stop Cuối hành trình, Van solenoid thủy lực đóng lại Áp suất thủy lực đẩy piston chấp hành mở van đĩa cho dầu chảy qua piston Khi áp suất thủy lực lớn áp suất khí Nitơ, piston chấp hành đẩy lại phía đầu nguồn piston đo lưu lượng vị trí sẵn sàng cho trình Calibrate Compact Prover: xác định thể tích chuẩn Compact prover Dùng phương pháp hiệu chuẩn nước để calib compact prover nước có hệ số giãn nở nhiệt nhỏ, hệ số nén nhỏ tính nhiệt cao Hệ thống kiểm định Turbine xưởng ĐL TĐH-SX Hệ thống kiểm định Turbine xưởng ĐL TĐH-SX: thiết kế dựa chuẩn API đo lường lưu lượng ,dùng để xác định hệ số K Turbine, siêu âm Tất Turbine, siêu âm dùng công trình biển Vietsovpetro điều phải kiểm định xác định hệ số K Chu kỳ kiểm định: Turbine: 1năm ; Siêu âm: năm Hệ thống gồm: Nhánh đường ống dùng cho line kiểm định loại turbine inch; 1.5 inches; inches; 2.5 inches; 3inches; inches Khi muốn kiểm định turbine loại ta chọn line master tương ứng Các turbine master loại turbine chuẩn có khả đạt độ lập lại Các phương pháp đo lưu lượng 14/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập repeatability 0.02% Và Master kiểm định năm lần compact prover để xác định hệ số K Hệ số K nhập vào Flow computer cho tương ứng line 1PT TT đoạn Test Meter để xác định áp suất nhiệt độ dầu sau qua turbine cần kiểm Tín hiệu đưa vào Flow computer để tính toán lưu lượng dầu điều kiện chuẩn mà turbine cần kiểm đo 1PT TT đoạn Master Meter để xác định áp suất nhiệt độ dầu sau qua Master Meter Tín hiệu đưa vào Flow computer để tính toán lưu lượng dầu điều kiện chuẩn mẫu chuẩn đo bình đo tỷ trọng dầu đươc gắn đường ống đưa vào bình chứa dầu Tính hiệu đươc đưa vào Flow computer để tính thể tích chuẩn Test Meter Master Meter đo Từ đó, tính độ lập lại hệ số K cho turbine cần kiểm máy bơm dùng để tạo dòng chảy cho hệ thống control valve điều khiển tốc độ dòng chảy Control Valve có chế độ điều khiển: Auto Manual Các phương pháp đo lưu lượng 15/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập 6.1 Quá trình kiểm turbine Ta phải kiểm tra cánh quạt turbine có quay hay không, trục có sai lệch hay gãy không trước lắp turbine vào line kiểm tương ứng Chạy chương trình Fix32, Chương trình thiết lập kết nối PC FC ( Flow computer ) qua cổng Com PC&FC Communitcation hiển thị màu đỏ Bad lỗi kết nối PC FC, ta cần kiểm tra lại kết nối cổng Com Restart lại máy PC để thiết thiết lập lại kết nối PC&FC Communitcation hiển thị màu xanh Good, kết nối tốt Rồi vào New Batch nhập thông số sau: Tên người kiểm, số report, tên turbine, kiểu, loại, serial number Các phương pháp đo lưu lượng 16/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập Chọn line tương ứng Line chọn hiển thị màu xanh Bên phần Master Meter thị thông tin chuẩn kiểm, hệ số K Master Meter tương ứng với vận tốc cần kiểm Các thông số đầy đủ Master Meter nhập sẵn Nhập hệ số K cũ Test Meter Chọn Prover Control màng hình hiển thị trình Proving Chọn M5 đến M1 để chọn vận tốc cần kiểm Vân tốc set cố định từ đầu tùy theo dải đo turbine ( 10% đến 100% Vmax Turbine ) Nhập Prover Vollume (m3) cho lần lấy mẫu, turbine phát 10 000 xung thời gian lấy mẫu phút Prover Vollume không nhỏ 0.1 Cách tính Prover Vollume sau: Lấy 10 000 chia cho hệ số K nhỏ Master Meter Test Meter Lấy Các phương pháp đo lưu lượng 17/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập vận tốc Flow Setpoint AUTO chia cho 60 Sau ta lấy giá trị lớn kết nhập vào Prover Vollume Chạy máy bơm hoặc tùy theo tốc độ max Turbine Ta chạy để đuổi khí, ổn định nhiệt độ áp suất Khi vận tốc Test Meter Master Meter gần nhau, nhiệt độ áp suất ổn định, ta bắt đầu Start Prover Độ lập lại phải nhỏ 0.05% Turbine đạt Nếu có lần chạy lớn 0.05% ta phải bỏ qua chạy lại ( prover above ) Mỗi vận tốc chạy tối đa 10 lần mẫu Lấy kết lần mẫu đạt để tính hệ số K Các phương pháp đo lưu lượng 18/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập Nếu Prover không đạt, ta tháo turbine kiểm tra cánh quạt để thay bị hỏng hay độ lập lại lớn giới hạn cho phép Turbine kiểm với vận tốc chạy từ lớn tới nhỏ Bất kỳ lần chạy tương ứng với vận tốc chạy có độ lập lại lớn 0.05% điều bị loại, không đưa vào đo dầu giàn Tất data chạy Turbine FC điều truyền vào PC để lưu lại, lưu FC Data lưu file exe Sau lần chạy, chương trình cho in kết tổng hợp Turbine 6.2 Quá trình kiểm Siêu âm Accuracy Siêu âm phải nhỏ 5% Lắp đặt sensor siêu âm line inches Cài đặt thông số cho siêu âm: + Đường kính ống: 89 mm + Độ dày ống: mm + Loại chất lỏng: other + Vận tốc sóng siêu âm: 1250 m/s Chạy chương trình Fix 32 vào New Batch chọn line inches Rồi vào Overview Các phương pháp đo lưu lượng 19/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập Chọn Test Vollume Mode Nhấp chuột vào biểu tượng Control valve chuyển sang chế độ manual Nhập % mở Control valve mở ( 50% ), đóng Mở cho bơm chạy trước Tăng/giảm từ từ phần trăm mở để đạt vận tốc cần kiểm Max Khi đạt vận tốc yêu cầu, ta tiến hành cài đặt hệ số K cho siêu âm cho vận tốc đo gần vận tốc Master Meter đo Sau đó, ta tắt bơm, reset lại giá trị Total Khởi động lại bơm, dòng chảy ổn định với lưu lượng cần kiểm Khi đạt tổng lưu lượng yêu cầu, ta lấy số liệu đo Siêu âm PC Các phương pháp đo lưu lượng 20/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập Knew = Kold + ( giá trị thực – giá trị đo)/ giá tri thực Ta lấy lần chia trung bình lại để có hệ số K mơi cho siêu âm Nhập giá trị cho siêu âm Ta bắt đầu lấy số liệu kiểm siêu âm với hệ số K ( không thay đổi K qua trình lấy kết kiểm ) Khi đo, kết kiểm nằm Accuracy cho phép ta chạy vận tốc lấy mẫu khác Do siêu âm không kết nối với FC nên tất số liệu người vận hành lấy mẫu lưu lại Các phương pháp đo lưu lượng 21/36 [...]... được trong một hành trình D: thể tích chuẩn của ống chuẩn Các phương pháp đo lưu lượng cơ bản 11/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập sự Các phương pháp đo lưu lượng cơ bản 12/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập sự Các phương pháp đo lưu lượng cơ bản 13/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập sự 5.2.3.2 Nguyên lí hoạt động của Compact prover Bình thường, Piston đo lường nằm ở vị trí đầu nguồn như hình trên và được giữ bởi áp... đo được khi đó gần bằng vận tốc Master Meter đo được Sau đó, ta tắt bơm, reset lại giá trị Total Khởi động lại bơm, khi đó dòng chảy sẽ ổn định với lưu lượng cần kiểm Khi đạt được tổng lưu lượng yêu cầu, ta lấy số liệu đo trên Siêu âm và trên PC Các phương pháp đo lưu lượng cơ bản 20/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập sự Knew = Kold + ( giá trị thực – giá trị đo) / giá tri thực Ta lấy 3 lần rồi chia trung... computer để tính toán lưu lượng dầu ở điều kiện chuẩn mà turbine cần kiểm đo được 1PT và 1 TT trên đo n Master Meter để xác định áp suất và nhiệt độ của dầu sau khi đi qua Master Meter Tín hiệu được đưa vào Flow computer để tính toán lưu lượng dầu ở điều kiện chuẩn do mẫu chuẩn đo được 1 bình đo tỷ trọng của dầu đươc gắn trên đường ống do đưa vào bình chứa dầu Tính hiệu đươc đưa vào Flow computer để tính... Các phương pháp đo lưu lượng cơ bản 14/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập sự repeatability 0.02% Và các Master này cũng được kiểm định mỗi năm 1 lần bằng compact prover để xác định hệ số K Hệ số K này được nhập vào Flow computer cho tương ứng từng line 1PT và 1 TT trên đo n Test Meter để xác định áp suất và nhiệt độ của dầu sau khi đi qua turbine cần kiểm Tín hiệu được đưa vào Flow computer để tính toán lưu. .. hiệu đươc đưa vào Flow computer để tính thể tích chuẩn do Test Meter và Master Meter đo được Từ đó, tính độ lập lại và hệ số K mới cho turbine cần kiểm 2 máy bơm dùng để tạo dòng chảy cho hệ thống 2 control valve điều khiển tốc độ dòng chảy Control Valve có 2 chế độ điều khiển: Auto và Manual Các phương pháp đo lưu lượng cơ bản 15/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập sự 6.1 Quá trình kiểm turbine Ta phải kiểm... dải đo của turbine ( 10% đến 100% Vmax của Turbine ) Nhập Prover Vollume (m3) sao cho mỗi lần lấy mẫu, turbine phát được hơn 10 000 xung và thời gian lấy mẫu ít nhất là 1 phút Prover Vollume không được nhỏ hơn 0.1 Cách tính Prover Vollume như sau: Lấy 10 000 chia cho hệ số K nhỏ nhất của Master Meter và Test Meter Lấy Các phương pháp đo lưu lượng cơ bản 17/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập sự vận tốc Flow. .. Các phương pháp đo lưu lượng cơ bản 19/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập sự Chọn Test Vollume Mode Nhấp chuột vào biểu tượng của 2 Control valve chuyển sang chế độ manual Nhập % mở của Control valve 1 cái mở ( 50% ), 1 cái đóng Mở cho bơm 2 chạy trước Tăng/giảm từ từ phần trăm mở để đạt được vận tốc cần kiểm Max Khi đạt được vận tốc yêu cầu, ta tiến hành cài đặt hệ số K cho siêu âm sao cho vận tốc đo được... piston đo lưu lượng về vị trí sẵn sàng cho quá trình mới Calibrate Compact Prover: là xác định thể tích chuẩn của Compact prover Dùng phương pháp hiệu chuẩn bằng nước để calib compact prover vì nước có hệ số giãn nở nhiệt nhỏ, hệ số nén nhỏ và tính nhiệt cao 6 Hệ thống kiểm định Turbine của xưởng ĐL TĐH-SX Hệ thống kiểm định Turbine tại xưởng ĐL TĐH-SX: được thiết kế dựa trên chuẩn API trong đo lường lưu. .. liệu kiểm siêu âm với hệ số K mới ( không được thay đổi K mới trong qua trình lấy kết quả kiểm ) Khi đo, kết quả kiểm sẽ nằm trong Accuracy cho phép khi ta chạy ở các vận tốc lấy mẫu khác Do siêu âm không kết nối được với FC nên tất cả số liệu do người vận hành lấy mẫu và lưu lại Các phương pháp đo lưu lượng cơ bản 21/36 ... tính hệ số K mới Các phương pháp đo lưu lượng cơ bản 18/36 Phạm Đức Minh Báo cáo tập sự Nếu Prover không đạt, ta tháo turbine ra kiểm tra cánh quạt để thay thế cái mới nếu bị hỏng hay độ lập lại lớn hơn giới hạn cho phép Turbine được kiểm với 5 vận tốc chạy từ lớn tới nhỏ Bất kỳ lần chạy nào tương ứng với 5 vận tốc chạy có độ lập lại lớn hơn 0.05% điều bị loại, không được đưa vào đo dầu trên giàn Tất