氮?dú)馐剿畵粜箟洪y的應(yīng)用和維護(hù)

周耀輝

(中石化管道儲(chǔ)運(yùn)公司儀長輸油處,武漢 430077)

0 引 言

儀征—長嶺原油管道全線設(shè)10座站場。依次向安慶、九江、武漢、荊門、長嶺五家煉化企業(yè)輸送原油。管道設(shè)計(jì)輸量[1]為27 Mt/a,輸油干線的管徑由φ864逐段變小至 φ406。管道全線采用密閉輸送工藝,加熱輸送方式。全線管道長971 km。儀長輸油管道干線的6個(gè)輸油站的進(jìn)出站和支線的出口均采用MJ公司DANIEL氮?dú)馐剿畵粜箟洪y,其主要功能是在輸油管線發(fā)生水擊現(xiàn)象(憋壓事故)或原油種類的變化使原油的密度和黏度等物理性能發(fā)生了改變,尤其是在斷電(造成停泵)、閥門的快速開啟和關(guān)斷超過管線設(shè)計(jì)壓力(設(shè)定值壓力)時(shí)能迅速有效地泄放主管線的超高壓力,原油通過泄放閥、泄放管道至泄放罐[2],以消除故障或減小故障范圍,從而降低損失、方便維修等。泄壓閥采用的是氮?dú)鈮毫φ{(diào)節(jié)控制聯(lián)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),其優(yōu)點(diǎn)是不考慮介質(zhì)物性,適用范圍廣、壓力調(diào)節(jié)范圍大、可提供各種報(bào)警信號(hào)。

1 工作原理

水擊波在不可壓縮的介質(zhì)流中是普遍存在的。在密閉的管路中以波的形式振蕩傳遞。水擊波的壓力與介質(zhì)物性、管道尺寸、管道韌性等有關(guān),較為復(fù)雜。水擊波在原油中的速度為1 000 m/s、柴油中的速度為900 m/s、汽油中的速度為800 m/s。由于速度快,SCADA系統(tǒng)無法消除已經(jīng)形成的水擊波,需使用特殊的閥門或控制系統(tǒng)消除水擊影響。開式輸送中不考慮水擊影響,閉式輸送必須考慮水擊影響。當(dāng)水擊波到達(dá)時(shí),應(yīng)盡快將多余的介質(zhì)泄放出閥門。閥門開啟時(shí)間不得大于100 ms;閥門的CV值應(yīng)滿足要求。

輸油管線在正常壓力下運(yùn)行時(shí),管線中的液體不會(huì)通過泄壓閥,當(dāng)輸油管線[3]因某種原因產(chǎn)生瞬時(shí)的水擊波,使管道內(nèi)的壓力超過泄壓閥預(yù)先設(shè)定的氮?dú)鈮毫χ禃r(shí),水擊壓力頂開泄壓閥的柱塞,此時(shí)管線中的水擊波通過閥門,并將部分液體泄放到水擊泄壓管線中,從而達(dá)到保護(hù)輸油管線的目的。

2 動(dòng)作機(jī)構(gòu)操作要點(diǎn)

在安裝水擊閥以前,請(qǐng)確定閥門前的管道內(nèi)沒有臟東西、廢棄物和金屬屑,如果有條件,最好將閥門上游鋼管進(jìn)行吹掃,安裝在管線上后,確定閥門上游螺栓連接牢固并去除雜物。連接氮?dú)夤?yīng)管線,從氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)閥門到充氣閥,確定氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)的閥門是關(guān)閉的[4]。如圖1所示。

2.1 閥門操作狀態(tài)

a)在開始使用水擊泄放閥系統(tǒng)之前,應(yīng)先打開連通溫差平抑氮?dú)馄康慕財(cái)嚅yE,打開氮?dú)獬錃忾yD。

b)緩慢打開氮?dú)饪刂乒窈蟮牡獨(dú)馄块_關(guān),不要快速打開高壓氮?dú)馄?避免高壓氮?dú)鉀_入系統(tǒng)損壞系統(tǒng)。

c)緩慢調(diào)整氮?dú)饪刂乒駜?nèi)的調(diào)壓閥,順時(shí)針為增加壓力,直至調(diào)壓閥下游(左側(cè))和水擊閥上氮?dú)鈮毫Ρ淼膲毫_(dá)到標(biāo)牌顯示值,此時(shí),水擊閥和溫差平抑氮?dú)馄慷家呀?jīng)充壓完成。

d)緩慢打開水擊閥后的截?cái)嚅yB。

e)緩慢打開水擊閥前的截?cái)嚅yA,此時(shí)閥前壓力應(yīng)低于閥腔內(nèi)壓力,閥門保持關(guān)閉。

圖1 氮?dú)馐剿畵粜箟洪y應(yīng)用示意

2.2 水擊閥停止使用

a)緩慢關(guān)閉水擊閥前的截?cái)嚅y。

b)緩慢關(guān)閉水擊閥后的截?cái)嚅y。

c)通過水擊閥前后管道上的排放閥將閥門前后管道內(nèi)的壓力泄出,如果沒有排放閥的設(shè)計(jì),則在拆除閥門時(shí),應(yīng)緩慢松開閥門與管道連接的螺栓,讓壓力從法蘭連接處泄出。關(guān)閉水擊閥上的充氣閥和截?cái)嚅y。緩慢打開水擊閥上部的泄壓閥,將閥腔內(nèi)的壓力泄出。

3 常見故障解決方案

a)閥門閉合不嚴(yán)或不能關(guān)閉。閥門關(guān)閉不嚴(yán)說明在泄壓閥芯和閥體之間可能有顆粒狀異物存在[4],使閥芯出現(xiàn)了卡阻現(xiàn)象,從而不能正確回位;就要將泄壓閥拆下,進(jìn)行清洗處理,去除雜質(zhì)。在安裝時(shí)尤其要注意防止焊渣飛濺到泄壓閥體內(nèi)。

b)閥門泄壓點(diǎn)產(chǎn)生漂移。泄壓閥芯在安裝或長期使用中造成表面刮傷、從而使泄壓閥閥芯偏離中心,一般情況下則需更換泄壓閥閥芯。當(dāng)泄壓閥在臨界點(diǎn)附近有緩慢開啟的趨勢時(shí),則說明泄壓閥閥芯內(nèi)部橡膠O型墊圈老化、損壞,造成泄壓閥系統(tǒng)內(nèi)部氮?dú)獾男孤﹦t應(yīng)檢查并堵塞泄漏點(diǎn)并及時(shí)更換O型橡膠墊圈。

c)閥門動(dòng)作不靈,壓力設(shè)定保持不住。氣體腔室內(nèi)積水,此時(shí)要對(duì)泄壓閥閥芯進(jìn)行清洗檢查,若泄壓閥內(nèi)部腔室氣體供應(yīng)部分有泄漏出現(xiàn),這就要認(rèn)真檢查所有連接緊固件的密閉情況。如果氮?dú)鈮毫o定值產(chǎn)生變化,如溫度對(duì)氮?dú)鈮毫Φ挠绊?就要將溫度平抑氮?dú)馄窟M(jìn)行埋地、隔熱處理(在氮?dú)庀到y(tǒng)中使用溫壓型調(diào)壓閥)。

d)閥門壓力低壓、高壓報(bào)警。氮?dú)馄砍霈F(xiàn)低壓報(bào)警,則說明泄壓閥氮?dú)夤┙o系統(tǒng)壓力過低[4],需要更換氮?dú)馄炕驅(qū)ζ溥M(jìn)行氮?dú)庋a(bǔ)充。如果泄壓閥壓力出現(xiàn)低壓報(bào)警,說明調(diào)壓閥以后的管線出現(xiàn)了泄漏,檢查管線并進(jìn)行封堵。如果泄壓閥壓力出現(xiàn)高壓報(bào)警,用調(diào)壓閥調(diào)節(jié)不起作用的情況下,就要認(rèn)真對(duì)調(diào)壓閥進(jìn)行檢查、維修或更換。

e)氮?dú)鈸p失快。依據(jù)實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn),如果溫差平抑氮?dú)馄勘馗魺嵝Ч缓?則要將氮?dú)馄窟M(jìn)行埋地或包裹隔熱材料進(jìn)行保溫。溫差平抑氮?dú)馄渴固畛涞獨(dú)獾拈y芯擴(kuò)大,與閥芯內(nèi)部連通。當(dāng)?shù)獨(dú)夤?yīng)系統(tǒng)向閥芯充氣加壓時(shí),溫差平抑氮?dú)馄恳脖惶畛渖贤瑯訅毫Φ牡獨(dú)狻４说獨(dú)馄客瑫r(shí)將使溫度的變化對(duì)氮?dú)鈮毫Φ母淖冏钚』?/p>

儀征—長嶺管道所有泄壓閥的溫差平抑氮?dú)馄吭诔鰪S前都已經(jīng)加了保溫,所以該項(xiàng)目所有的氮?dú)馄烤挥寐竦?用支架托在閥門旁邊即可。

4 閥門功能維護(hù)

a)調(diào)壓閥內(nèi)帶有一個(gè)泄壓閥,當(dāng)閥后壓力超過調(diào)壓閥設(shè)定壓力時(shí)[5],調(diào)壓閥內(nèi)的泄壓閥會(huì)將閥后多余的氣體排放到空氣中,從而達(dá)到穩(wěn)壓的目的。建議每6個(gè)月檢查一次水擊設(shè)定壓力和水擊泄放系統(tǒng)。

b)注意氮?dú)庹{(diào)壓閥閥體上的標(biāo)示,標(biāo)示大約允許壓力的氮?dú)馄坎荒苁褂?要使用專用的調(diào)壓閥。

c)調(diào)壓閥前后的連接管線一定要保持潔凈。調(diào)壓閥、管件、緊固件等表面安裝前要進(jìn)行清洗。開調(diào)壓閥之前,要對(duì)氮?dú)馄靠诓潦?以保持清潔。

d)在現(xiàn)場安全環(huán)境沒有保障的情況下,請(qǐng)不要對(duì)調(diào)壓閥進(jìn)行泄漏檢查,更不能打開更換損壞部件。在整個(gè)管線系統(tǒng)內(nèi)壓力沒有完全泄放前,一定不能對(duì)泄壓閥及整個(gè)系統(tǒng)和任何附屬設(shè)備進(jìn)行拆卸或打開,以免引起不必要的傷害事故。

e)在氮?dú)庀到y(tǒng)、調(diào)壓閥及管路緊固各個(gè)環(huán)節(jié)安裝、維護(hù)、檢修完成后,在接口處涂抹肥皂水,檢查是否有氣泡產(chǎn)生,確保無泄漏。

水擊是長輸管道[6]運(yùn)行中常有的一種現(xiàn)象。當(dāng)管道在穩(wěn)定工況下運(yùn)行時(shí),流動(dòng)的液體速度和壓力基本保持穩(wěn)定。一旦穩(wěn)定的水力系統(tǒng)被破壞,形成的壓力波值超出了管道允許的彈性值及設(shè)備的承壓能力時(shí),將引起輸油管道和設(shè)備的損壞[7],嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)爆管事故。氮?dú)馐剿畵粜箟洪y流通能力強(qiáng),自動(dòng)化程度高,可跟蹤閥門前端水擊壓力的變化,使液體的壓能得到快速釋放[8],要保護(hù)管道和輸油設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行,該閥門功能維護(hù)則尤其重要。

[1] 曲慎楊.原油管道工程[M].北京:石油工業(yè)出版社,1994.

[2] 嚴(yán)大凡.輸油管道設(shè)計(jì)與管理[M].北京:石油工業(yè)出版社,1986.

[3] 張吉泉,徐 毅.長輸管道水擊泄壓閥的運(yùn)用[J].油氣儲(chǔ)運(yùn), 2006,(10):58-61.

[4] M&J閥門公司.水擊泄壓閥(氮?dú)饪刂菩?安裝和維護(hù)手冊(cè)[G].M&J閥門公司,1993.

[5] 汪世軍.氣液聯(lián)動(dòng)閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)功能與維護(hù)[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)2010,256(4):296-298.

[6] 蒲家寧.管道水擊分析與控制[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991.

[7] 李 勇,曹紀(jì)青.新型水擊泄壓閥在中洛長輸管道上的應(yīng)用[J].通用機(jī)械,2004,41(12):43-45.

[8] 王劍波,向芳云.DANFLO泄壓閥在長輸成品油管道上的應(yīng)用與維護(hù)[J].管道技術(shù)與設(shè)備,2008,33(4):23-26.