海上平台仪表气管线管道的设计

初文山

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

仪表气管线用于设计海上平台时，只有将它合理配置和设计，才能保证海上平台安全和稳定运行。因此企业需要高度重视此项工作的落实状况，如果因为工作的疏忽导致出现危险状况，将会形成重大的经济损失和严重风险，因此需要从安全角度改进海洋平台的设计，在保证安全的情况下进行设计布局，特别是在仪表气管线方面。由于仪表气管线管道错综复杂，为了保证海上平台的所有作业平稳进行，需要严格地设计仪表气管线管道的整体布局，确保管道设计符合国家标准，从而为海上平台的设备提供安全可靠的气源。

1 海上平台中的仪表

1.1 仪表在海上平台的应用

海上平台是海上石油设施的重要组成部分，在海上石油作业中发挥着重要作用。现如今用于海上石油作业的大部分平台都是气动设置的，海上平台配备了仪表气，控制装置操作或停止等。海上平台的仪表气由记录分析仪、变换器以及定位器和电磁阀等设备和装置构成。就目前来说，仪表支撑着海上平台的作业，海洋平台没有这些工具就无法运作。海上平台的生产操作必须为仪表、公用设施和起动设备提供稳定、可靠的压缩气体，压缩气体可以是空气、天然气，也可以是氮气。天然气或氮气瓶系统一般都适用于面积较小、设施简单的无人简易井口平台；而压缩空气系统较适用于大型平台，尤其是综合性平台。

1.2 仪表气源的标准

仪表是为海上平台工程提供优质服务的工具，海上平台的气体能源必须符合四个质量标准：第一，必须保证尘埃颗粒粒径小于3.2μm，防止管路出现堵塞或者摩擦受损的状况。第二，含油量需要小于1×10-6，防止仪表在工作中损坏，造成工具零件被堵塞和磨损，从而导致仪表故障。第三，气体需要干燥纯净，最低露点要求至少低于环境温度 10℃；。第四，仪表气的供气压力，一般在 500～800kPaG。海上平台上的仪表管中的空气通常会保持干燥，空气通过过滤器传输到压缩机，在压缩机中将空气压缩，压缩成功之后将空气传输进冷却器和分离器，最后进入储罐。上述每个步骤都是处于连通状态，压缩机发生故障后，气瓶的供气时间应根据用户的要求而定，如果没有指定时间，一般取20min。再根据系统最大和最小操作压力确定气瓶的容积。

1.3 仪表气供气系统介绍

不锈钢闸阀气动仪表通常利用空气源的压力进行作业，主要利用气压有效驱动执行器。气动阀门是依靠气源压力驱动执行器最显著的例子。气动调节阀动作包含气开和气关这两种类型。如果空气压力增加，则气开型阀门会面向不锈钢丝口闸阀工作，当压力逐渐增加到最大时，阀门将完全打开，同理，当空气压力减小时，阀门就会关闭从而没有空气传输，属于完全关闭的情况。气关类型则恰恰相反，当空气压力增加时，阀门就会关闭，当气压减小时，阀门从原始位置开启，直到闸门完全打开为止。气动控制阀的运行模式主要基于生产过程中的安全性，例如燃烧加热炉，燃料中的控制阀在燃气管道上面，通过炉子的温度来测量燃料的状态，在这种情况下，需要采取气开阀，如果停止供气，则阀门关闭将比阀门完全打开的安全系数更高。

2 海上平台仪表气管线管道的设计

因为海上平台仪表气源有大量的用户，所以海上平台设备的仪表气源使用者需要统计确定，天然气管道与相关的设计文件对应，需要根据设计文件进行天然气管道的设计，依照设计文件统计确定管道数量。统计识别用户之后需要确保所有用户正常使用到安全的仪表气源，还需要确保气管线管道设计符合用户的根本需求，接口形式以及管道尺寸的确定是根据仪表安装图、机械专业图和专业工艺技术及其他相关信息确定的，还需要确保气源用户与管道对应，确保管道的整体设计符合国家规定的标准，从而为海上平台作业提供坚实的保障。

2.1 海上平台仪表用户的供气形式

为了实现海上平台上仪表气管线管道的合理设计，有必要不断创新和开发供应仪表气源的方法。海上平台的仪表气源供应方法分为以下三种情况：①海上平台上某些气源供点仪表气的分散和消耗存在重大波动，为了防止对相邻负荷上的用气产生不良影响，可以从气体流量变化很大的气源总管道中提取一个供气点②考虑到海上平台上某些仪表分布密集且使用频繁，目前正在使用支干式供气的方法，主要的工作方式是把仪表气管线管道上的支干管线中的空气引向空气分配装置或气源供应点③如果管道显示气管网并且将气源供应给许多海上平台设备时，就应当把气管网的头和尾连起来以形成闭合的圆形管。

2.2 设计过程中应注意的问题

海上平台上的工作与仪表气源是分不开的，因此，在设计供气管道时，不仅需要根据相关文档、专业技术、数据等进行设计分析，而且在设计时还必须考虑许多问题：首先，确定系统的建立时间，海上平台的供气装置应该从总管中引出旁路管道，旁通管道的方位应安装在水平管道上方，此方法旨在确保不影响仪表及相关设备的性能，并且在操作过程中不会出现不良结果。同时，可以节省管道物料，方便维修旁通管道；其次，海上平台仪表气源气管线管道中的主管道末端必须用盲板或盲线堵住，并且管道的末端不能进行焊接，因为末端焊死会阻碍更多新用户的加入；第三，海上平台供气管道之间不可以直接焊接起来，需要利用镀锌螺纹和其他管道连接；如果是不锈钢燃气管道用于海上平台，必须通过对焊的方式连接管道，而不是螺纹管件将管道连接。第四，必须考虑设备、仪表管道和气管线的状态和运行条件。为了避免对仪表及相关设备的运行造成影响，必须增加排污处理设施，只有保证管道的洁净，才能确保气源的纯净，从而减少设备在运转过程中可能出现的安全风险。

2.3 仪表气管道设计其余方面的细节

当供气系统要从主导管中引出旁通管道时，气源必须位于水平导管上方，其运行方式可以防止管路中的冷凝水掉入仪器或会对其他性能造成不良影响，海上平台的所有甲板气源旁通管线需要从甲板所在的具体层级的主管道分离出来，从而使得旁通管道在甲板上发挥自身的作用，这种方法还可以节省成本，在具体的设计过程中，应避免从高处向下分离旁通管道，以防止凝液进入仪器或其他物体。

3 结束语

由于许多风险因素，海上石油作业是从海上平台进行的，作为海上平台及相关设备开发的一部分，已进行了项目安全改进工作。仪表是海上平台的重要仪器，可为其工作提供气体来源，作为海上平台的仪表气管线管道，它具备错综复杂的特性，工作人员需要保证仪表在海上平台上平稳、可靠地运行，必须更加重视设计过程和相关要素，使管道达到国家的质量标准，让所有气源用户可以放心使用。由于海上平台作业离不开仪表气管线管道的重要作用，所以工作人员必须要重点关注管线的设计状况，必须保证所有的工作万无一失。