密閉輸送管道泄壓閥壓力保護(hù)裝置的研究

密閉輸送管道泄壓閥壓力保護(hù)裝置的研究

2011年10月，大橋（番禺至北海）建成，年供油能力198公里，年銷售額3000萬(wàn)噸。這是中國(guó)的最南端管道。目前主要擔(dān)負(fù)著從湛江港碼頭至北海煉化商儲(chǔ)庫(kù)區(qū)進(jìn)口原油的接卸、輸送任務(wù),常年采用常溫、密閉輸送方式。為防止管道末端——商儲(chǔ)庫(kù)區(qū)在頻繁切罐時(shí)的誤操作,引發(fā)水擊或閥門(mén)故障,導(dǎo)致管道憋壓的事故發(fā)生,確保管網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行,對(duì)湛北線應(yīng)用的泄壓閥進(jìn)行了選型分析。泄壓閥是密閉輸送管道中不可缺少的壓力保護(hù)裝置。當(dāng)干線壓力高于泄壓閥設(shè)定泄放值時(shí),泄壓閥開(kāi)啟泄放,并將管道內(nèi)流體介質(zhì)泄放到儲(chǔ)備罐內(nèi),從而防止水擊發(fā)生和管道異常升壓所造成的管網(wǎng)及設(shè)備受損;當(dāng)壓力恢復(fù)到低于設(shè)定的泄放壓力時(shí),泄壓閥自動(dòng)關(guān)閉,停止泄放。閥門(mén)關(guān)閉要平穩(wěn)沒(méi)有沖擊,工作不受其它外部因素影響,只與管道運(yùn)行壓力變化有關(guān)。它是一個(gè)全自動(dòng)閥門(mén),可以根據(jù)管網(wǎng)輸送工藝的要求人為干預(yù)設(shè)定值和報(bào)警值,起到保護(hù)輸油管道和設(shè)備安全運(yùn)行的作用。1軸流氮?dú)饪刂剖叫箟洪y按照輸油管網(wǎng)壓力保護(hù)要求,根據(jù)不同的保護(hù)對(duì)象可采用“超前保護(hù)”和“泄放保護(hù)”兩種方式?！俺氨Ｗo(hù)”主要依賴SCADA系統(tǒng)的支持,“泄放保護(hù)”是被動(dòng)式保護(hù)。隨著泄放保護(hù)設(shè)施——泄壓閥的更新發(fā)展,這種保護(hù)措施更加可靠和完善。在水擊過(guò)程中,泄壓閥可在壓力高于設(shè)備工作壓力之前,跟蹤壓力波并開(kāi)啟泄放介質(zhì),降低其壓力峰值,當(dāng)水擊壓力衰減后,它可以自動(dòng)恢復(fù)關(guān)閉狀態(tài),達(dá)到管線自動(dòng)連續(xù)保護(hù)的效果。泄壓閥不受外界條件,如電力、通訊因素的影響,自成體系,具有響應(yīng)速度快、排量大、阻力小的優(yōu)點(diǎn),還具備可靠啟閉控制的功能。近年來(lái)在我國(guó)部分輸油管網(wǎng)中引進(jìn)采用的為美國(guó)丹尼爾公司、格羅夫公司、荷蘭莫克維迪公司生產(chǎn)的泄壓閥產(chǎn)品,隨著我國(guó)改革開(kāi)放步伐的加快和油氣集輸管網(wǎng)的迅猛增多,國(guó)產(chǎn)軸流氮?dú)饪刂剖叫箟洪y,軸流先導(dǎo)式泄壓閥已相繼投放市場(chǎng),并逐漸得到用戶的認(rèn)可。泄壓閥主要有氮?dú)饪刂剖胶拖葘?dǎo)式兩種結(jié)構(gòu)。其中,先導(dǎo)式結(jié)構(gòu)泄壓閥適合應(yīng)用在成品油及其它化工產(chǎn)品輸送管線,氮?dú)饪刂剖浇Y(jié)構(gòu)更適合應(yīng)用于粘度較高和含有雜質(zhì)的原油輸送管道。氮?dú)饪刂剖绞且缘獨(dú)庾鳛樾箟洪y的啟閉控制動(dòng)力,其系統(tǒng)配置有氮?dú)鈨?chǔ)能瓶,優(yōu)點(diǎn)是壓力調(diào)整范圍寬,壓力設(shè)定簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、精度高,閥門(mén)啟閉不受輸送介質(zhì)性能影響。根據(jù)泄放裝置的特點(diǎn),結(jié)合輸油管網(wǎng)壓力安全保護(hù)要求,在選擇壓力泄放保護(hù)裝置時(shí)應(yīng)首先從考慮以下幾點(diǎn):(1)應(yīng)根據(jù)輸油管線設(shè)計(jì)規(guī)范所允許的管網(wǎng)壓力波動(dòng)范圍、管線的運(yùn)行工況進(jìn)行水擊分析計(jì)算,確定超壓泄放保護(hù)裝置的設(shè)定泄放壓力點(diǎn)。(2)根據(jù)輸油管線的特點(diǎn),應(yīng)首選泄壓閥作為管線壓力泄放保護(hù)的安全裝置。因?yàn)樗哂行狗帕魍看?響應(yīng)速度快,不產(chǎn)生二次水擊共振,能在超壓點(diǎn)把部分甚至全部液體泄放到常壓罐中,并且在水擊壓力泄放后自動(dòng)恢復(fù)其正常關(guān)閉狀態(tài),從而為管網(wǎng)的安全運(yùn)行提供持續(xù)保護(hù)。如果輸送粘度高或雜質(zhì)含量高的液體介質(zhì)如原油、漿液等介質(zhì),則宜選用氮?dú)饪刂剖叫箟洪y;如輸送較清潔的液體介質(zhì)如成品油及其它化工產(chǎn)品,則可考慮優(yōu)先選用先導(dǎo)式泄壓閥。(3)在泄壓閥的選型計(jì)算中除考慮其泄放量外,還應(yīng)校核其泄放時(shí)的出口流速,確保其≤17.5m/s,避免泄放流速過(guò)高,產(chǎn)生汽蝕噪音和泄放管路振動(dòng)。(4)泄壓閥的選用還應(yīng)根據(jù)管線工藝運(yùn)行要求,確定是以控制瞬變壓力的增壓速率為主,還是以控制瞬變壓力增壓幅值為主。如果是以控制增壓速率為主,則應(yīng)采用帶有增壓速率控制器的泄壓閥,把增壓速率控制在0.14×105~0.4×105Pa/s。以達(dá)到既控制增壓速率又能控制增壓幅值的雙重功能。(5)根據(jù)實(shí)際使用工況,在工藝選型設(shè)計(jì)時(shí)需考慮檢修維護(hù)要求,可按一備一用的方式設(shè)置選用泄壓閥。2國(guó)內(nèi)外泄壓閥的應(yīng)用當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用的泄壓閥有國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口兩類。對(duì)國(guó)產(chǎn)WHXY41f/y氮?dú)饪刂剖叫箟洪y和美國(guó)M公司的同類設(shè)備進(jìn)行比較,結(jié)果如表1。國(guó)產(chǎn)WHXY41f/y氮?dú)馐叫箟洪y投放市場(chǎng)以來(lái),在南海油田潿州島處理站、大慶油田慶—哈原油管線、燕山石化滄—京—燕原油管線、新疆克—烏成品油管線、中石化西南成品油管線、長(zhǎng)慶靖—咸原油管線、延長(zhǎng)集團(tuán)靖—榆成品油管線、定—靖管線、哈薩克斯坦扎納若爾原油管線等國(guó)內(nèi)外工程中大量使用。進(jìn)口泄壓閥已在庫(kù)—善管線、格—拉成品油管線、蘭—成—渝成品油管線、西南成品油管線、港—棗成品油管線等工程中引進(jìn)應(yīng)用。綜上所述,國(guó)產(chǎn)WHXY41f/y氮?dú)馐叫箟洪y的各項(xiàng)性能指標(biāo)與進(jìn)口設(shè)備完全一致,價(jià)格僅為進(jìn)口產(chǎn)品的40%,是進(jìn)口產(chǎn)品的理想替代產(chǎn)品。3泄壓閥的安裝WHXY41F/Y氮?dú)饪刂剖叫箟洪y主閥由閥體、閥芯套、閥芯、閥座固定器、組合式閥座等部件構(gòu)成。泄壓系統(tǒng)由主閥、氮?dú)鈨?chǔ)能瓶、氣體減壓器、壓力變送器、數(shù)值報(bào)警設(shè)定儀、節(jié)流閥等組成,結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)圖如圖2所示。氮?dú)饪刂剖叫箟洪y的工作主要依賴于對(duì)泄壓閥滑塞內(nèi)腔的壓力控制。當(dāng)正常輸送時(shí),滑塞在內(nèi)腔設(shè)定壓力作用下將緊緊地與主閥座貼合,使泄壓閥處于正常關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)管線發(fā)生異常壓力升高,超過(guò)其滑塞內(nèi)腔所設(shè)定的安全控制壓力時(shí),在壓差的作用下滑塞打開(kāi),通過(guò)滑塞外腔開(kāi)始泄壓,迅速、有效地泄放主管道的超高壓力,使原油通過(guò)泄壓閥泄放至備用儲(chǔ)油罐。當(dāng)管線壓力恢復(fù)至正常工作壓力時(shí),滑塞與閥座緊緊貼合,恢復(fù)關(guān)閉狀態(tài)停止泄放,管線恢復(fù)正常輸送。根據(jù)泄壓閥的結(jié)構(gòu)及功能要求:在安裝使用時(shí)一定要對(duì)照安裝使用手冊(cè)要求,將泄壓閥安裝在系統(tǒng)能敏感覺(jué)察壓力升高的部位;并按泄壓閥閥體上箭頭指示的安裝方向,確保泄壓閥的安裝方向正確;泄壓閥的前段應(yīng)安裝閘閥,以滿足檢修需要,使用時(shí)保持常開(kāi)狀態(tài),后端應(yīng)安裝單向止回閥,防止備用油罐內(nèi)原油反串至泄壓系統(tǒng)。安裝完成后,對(duì)其氮?dú)庀到y(tǒng)的各個(gè)連接部位進(jìn)行仔細(xì)檢查,不允許有任何滲漏。泄壓閥應(yīng)根據(jù)輸送介質(zhì)的潔凈情況至少一年內(nèi)人為全開(kāi)泄放一次,以排除管道正常運(yùn)行中積沉在泄壓閥前的臟污介質(zhì),避免其在泄壓閥小開(kāi)度泄壓的情況下對(duì)滑塞密封部位和閥座密封環(huán)的破壞。要經(jīng)常檢查泄放管道的通暢情況,以免臟物堵塞泄放管路,造成泄壓閥失效。在管道吹掃時(shí)應(yīng)將泄壓閥前的檢修閘閥關(guān)閉。以免粗大臟污顆粒堆積在泄壓閥進(jìn)口處,造成泄壓運(yùn)行時(shí)卡阻,使泄壓閥不能正常關(guān)閉。定期檢查作為泄壓閥外界能源的氮?dú)鈨?chǔ)能瓶的壓力,如壓力低于設(shè)定的泄放控制壓力,應(yīng)及時(shí)更換氣瓶或補(bǔ)齊。如果泄壓閥用于貿(mào)易交接的油品管道上,且安裝在流量計(jì)之前,交接雙方應(yīng)提前達(dá)成協(xié)議,對(duì)高壓泄放的原油計(jì)量結(jié)算采用泄壓閥專用計(jì)量油罐液位變化的靜態(tài)計(jì)量為準(zhǔn)。4放空閥的應(yīng)用隨著我國(guó)改革開(kāi)放步伐的加快和油氣集輸管網(wǎng)的迅猛發(fā)展,國(guó)產(chǎn)泄壓閥的發(fā)展也大大加快。國(guó)產(chǎn)軸流氮?dú)饪刂剖叫箟洪y、軸流先導(dǎo)式泄壓閥、雙功泄壓閥已相繼投產(chǎn)并取代進(jìn)口產(chǎn)品,成功應(yīng)用在