为什么要注入化学试剂？
在石油和天然气行业，确保流量在保证生产效率方面起着关键作用。在生产过程中，过程流体中所含的各种物质会粘附在管道的内壁上。物质的积累会导致腐蚀、堵塞和结垢等问题，这可能导致资产的灾难性故障和长时间的运行停机。为了防止这种严重的问题，某些化学试剂被注入管道中。这个过程被称为“化学试剂注入”，提高这个过程的效率是至关重要的。
传统化学试剂注入系统的主要挑战包括：
化学试剂注入领域的游戏规则改变者
横河电机的“FluidCom”是一款全自动化学试剂注入流量控制器。
它将流量控制阀、执行器、流量计和控制器四个组件集成到一个模块中。凭借其很少的机械运动部件和自清洁系统，无需定期维护。
这种改变游戏规则的化学试剂注入流量控制器解决了传统化学试剂注入系统面临的挑战。
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挑战 |
挑战1: |
挑战2: |
挑战3: |
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FluidCom的优势 |
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FluidCom的特点 |
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结论 |
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* 部分图表和图像引用自 Frost & Sullivan 编写的电子书（“利用新行业标准实现化学试剂注入过程数字化”）中。
详细介绍
客户面临的挑战
挑战1：频繁的手动流量调整/维护
尽管传统系统的化学试剂注入过程的某些部分已经自动化，但其中大多数仍然是手动操作的。在手动操作的系统中，注射流速不稳定，每当发现偏差时都需要进行调整。调整的频率取决于油井的环境条件，如压力、温度、粘度和比重，在某些情况下，每隔几个小时就需要进行调整。此外，传统系统由多个组件组成。他们拥有的组件越多，所需的维护就越多。这种人工干预导致巨大的劳动力成本。
挑战2：化学试剂注入速率不稳定
石油和天然气公司主要采用两种类型的化学试剂注入系统。一种类型的系统直接从泵中注入化学试剂，通过调整泵的冲程长度来控制排放速率。另一种类型的系统使用注射速率控制装置（IRCD）来调节注射速率。
在许多情况下，排放速率或注入速率是通过手动操作设置的。然而，排放速率经常偏离设定速率，这受到注射点压力变化、化学粘度或环境温度的影响。当化学试剂注入不足时，可能会对资产造成巨大损害。因此，大多数操作员倾向于将排放速率设置为比规定速率高 10% 到 20%，以防止剂量不足，从而导致的化学试剂成本过高。
挑战3：在恶劣环境下工作
为了保持生产效率，海上平台上的操作人员在恶劣的环境条件下工作。但是，需要解决一些挑战。这些措施包括减少高风险情况下的长时间工作，以及让操作员在海上平台上进行数周轮班。
FluidCom的优点
| 挑战 1
频繁的手动流量调整/维护 |
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FluidCom凭借其自主阀门控制系统，即使在有外部干扰的情况下，仍能保持准确稳定的流量。它不需要手动操作来调节流量。因此，它可以降低人工成本，无需手动操作。 |
| 挑战 2
不稳定的化学试剂注入速率 |
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FluidCom配备的质量流量计功能和流量控制功能使其成为自主控制装置。FluidCom可以防止化学试剂的过度注入和注入不足，从而优化化学试剂的消耗。因此，可以降低化学试剂成本。通常，将系统的化学试剂注入速率设置为高于最佳计算速率。因为操作员不喜欢注入速率波动，导致资产受到巨大损害。 |
| 挑战 3
在恶劣的环境下工作 |
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FluidCom可以使技术人员不必到工厂现场操作阀门来调节化学流量，从而保障他们的健康和安全。保持正确的化学试剂注入量可以减少环境足迹。这改善了HSE（健康、安全、环境）并有助于实现可持续发展目标。 |
技术
1. 自动阀控制
FluidCom的自动阀门控制可提供准确稳定的化学试剂注入速率。工作原理非常简单。FluidCom有一个加热器，一个金属缸，一个阀门和传感器。当加热器通电时，金属圆柱体加热并膨胀，使阀门打开以增加流量。相反，当加热器的功率降低时，金属缸冷却并收缩，这使得阀门关闭以降低流速。当传感器监控化学流速时，加热器的功率会进行调整。
因此，不再需要大量的手动调整，劳动力成本大幅降低。
工作原理
为加热器供电使外管膨胀，使阀座相对于销子移动，从而增加流量。降低加热器的功率将使外管缩回并减少流量。
温度传感器 （T1） 在进入加热段之前测量入口处的流体温度。
温度传感器 （T2） 测量离开加热段的流体温度。
通过装置的流动流体吸收的热能量允许计算热质量流量。热质量流量使用以下公式计算：
n:
根据这个等式，FluidCom的内部控制算法将控制加热器功率，进而控制流体流速。
2. 自清洁功能几乎免维护
FluidCom在其流水线中具有自清洁功能。
当化学颗粒阻碍化学流速时，阀门自动打开以冲洗颗粒。有了这种功能，就不再需要定期维护了。
独特的自清洁能力
- 如果发现堵塞，FluidCom将自动增加流量，完全打开出口阀，把碎屑/沉积物冲洗到阀座上。
- 如图所示，自动清洁功能通常表现为流速峰值，然后逐渐恢复到预定的化学试剂注入速率。
- FluidCom 中的自清洁功能解决了传统系统中最常见的堵塞阀门的问题，这会导致定期的机械维护。
3. 集成到一个模块中/很少的机械部件
FluidCom将流量控制阀，执行器，流量计和控制器集成到一个模块中。更少的组件需要更少的维护。
此外，与传统的化学试剂注入系统不同，FluidCom使用很少的机械运动部件。这降低了故障风险并消除了备件库存管理的负担。
4. 不受压力和温度波动的影响
在传统的化学试剂注入系统中，化学试剂的加药率通常设置为高于最佳速率，以避免投药不足，从而导致严重的资产损失。这是因为传统阀门的化学试剂计量速率会受到温度、压差和化学粘度变化的影响。然而，FluidCom提供准确稳定的化学计量，无论环境变量如何，其偏差都与设定点±5%。
当传统系统在超过化学试剂剂量的10%至20%的范围内操作时，这能够减少5%至15%的化学试剂成本。
例如，
理想流速：15 升/小时
化学试剂成本：5 美元/升
假设您的化学试剂注入系统过量添加的化学试剂比设定流速高 20%。
常规：15 × 1.2（+ 20 % 精度）= 18 L 流体通信：15 × 1.05（+ 5 % 精度）= 15.75 L/h
化学品成本降低：
（ 18 - 15.75 ） × 24 × 365 × 5 美元 = 98，550 美元/注射点
* 这取决于工艺条件。
* 这仅适用于 1 个注射点。
5. 减少占地面积/尺寸/重量
FluidCom将流量控制阀，执行器，流量计和控制器集成到一个模块中。与传统的化学试剂注入系统相比，这减少了四分之一的总占地面积，并为操作员提供了安全的工作空间。
下一代化学试剂注入阀和计量装置
横河电机TechInvent开发了一种独特的化学试剂注入阀和流量计集成装置FluidCom。它使用独特的材料和热效应组合，通过一个模块提供流量控制和流量计量。
FluidCom化学试剂注入控制器是一种全自动，简单可靠的设备，配备自主阀门控制器，流量计量功能和自清洁机构。
由于 FluidCom 在其配置中采用了很少的机械运动部件，因此它为用户提供了准确、可靠的化学试剂注入，并且无需维护。
介绍化学试剂注入计量阀，FluidCom
客户获得的收益
1. FluidCom节省了大量的劳动力成本
- 自动阀门控制可消除过量用药，从而节省化学试剂消耗。
- 集成式热流量计始终监测化学流量并反馈给阀门控制。
- 阀门控制不受压力和温度波动的影响。
2. FluidCom节省了大量的劳动力成本
- FluidCom的全自动操作不需要技术人员到现场调整控制阀或泵冲程。
- 使用可选的远程控制通信线路，4-20mA或HART，可以在控制室进行流量设置和流量读数。
3. FluidCom 是一种免维护设备
- FluidCom在配置中采用了很少的机械运动部件。用户无需保留任何备件进行维护。
- FluidCom在其流水线中具有自清洁功能。当化学颗粒阻碍流动时，FluidCom会自动打开阀门冲洗颗粒。然后，在清洁过程之后，流量恢复正常。
4. FluidCom可节省大量空间和重量
- FluidCom取代了传统的流量控制阀、执行器、流量计和控制器。所有功能都打包在一个模块中。因此，它的重量和占用的空间更少。
- FluidCom只需要一根电缆、230VAC 电源线以及化学管、入口和出口。因此，可以快速简单地完成安装。
规格摘要
FluidCom化学试剂注入阀和计量控制器是一种全自动、简单可靠的设备，配备集成自主阀门控制、连续流量计量和自清洁功能。
众所周知，温度引起的粘度变化会极大地影响传统化学试剂注入控制阀的流量，导致流量不稳定和不准确。过量和/或剂量不足会产生重大的经济、运营和环境后果，并且需要每天进行手动调整、停机和高维护成本，多年来一直给操作员带来痛苦。
使用FluidCom化学试剂注入解决方案，流量控制是通过受控加热器实现的，该加热器在流体流动的管中引起热膨胀，从而使用这种热膨胀通过独特的流量控制布置来阻塞和控制流体流动。
在系统中，管中热膨胀（和流体温度升高）的施加能量与流体流动的质量之间存在热平衡。质量流量中的任何意外偏差都会影响热平衡，阀门将自动开始补偿流量，直到重新建立热平衡和流量设定点，与导致偏差的原因无关。
这使 FluidCom 具有独特的优势，可以将流量保持在设定点，而不受压力、温度、粘度或比重变化的影响。此外，该阀通过其热自主特性提供自清洁功能。
质量流量计量是通过测量通过设备的流体温升来实现的。通过了解施加的受控热能和流体热容，可以连续测量、报告和控制实际质量流量。
技术规格
| 流量范围 | 标准 0.6 至 30.0 L/h （可提供扩展流量范围） |
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| 设计压力 | 5000psi (345 bar) |
| 工作 环境温度 |
-20 °C至 +55 °C |
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材料外壳 |
AISI 316L 不锈钢 |
| 材料接液部件 | AISI 316 SS/PEEK/FFKM/Ceramic （其他可根据要求提供） |
| 电源 | 230至 240 VAC 50/60 Hz |
| 尺寸和 重量 |
Ø219 mm x 353 mm, 17.5 kg |
| 防爆 | ATEX and IECEx |
| 侵入防护 | IP66 |
| 阀门故障模式 | Closed |
| 接口管道 连接 |
1/4" NPT 内螺纹 （可根据要求提供其他） |
| 通信 | 带按钮的本地显示 |
| 4 -20 mA, 双线re 传输，带 HART 7 |
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| 可选 4-20 mA 用于设定点 |
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