泄壓閥泄壓延時(shí)與報(bào)警的設(shè)計(jì)

楊錫山，譚利偉，張茜

(中國(guó)石油化工股份有限公司管道儲(chǔ)運(yùn)分公司 濰坊輸油處,山東 濰坊 261021)

創(chuàng)新與實(shí)踐

泄壓閥泄壓延時(shí)與報(bào)警的設(shè)計(jì)

楊錫山，譚利偉，張茜

(中國(guó)石油化工股份有限公司管道儲(chǔ)運(yùn)分公司 濰坊輸油處,山東 濰坊 261021)

在密閉管道輸油系統(tǒng)中，為了保護(hù)輸油管道在規(guī)定壓力范圍內(nèi)安全運(yùn)行，普遍采用超高泄壓閥設(shè)備，其中一類泄壓閥是采用壓力開關(guān)或壓力變送器配合數(shù)顯表控制泄壓閥上的電磁換向閥來完成泄壓過程，該類泄壓控制系統(tǒng)中普遍存在泄壓振蕩問題，極易造成輸油管道的水擊危害。針對(duì)該問題，開發(fā)研制了泄壓閥泄壓延時(shí)與報(bào)警裝置，可根據(jù)管道內(nèi)的壓力高低來控制泄壓閥的打開，并發(fā)出泄壓報(bào)警信號(hào)，泄壓閥打開后延遲一段時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉。經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用，該泄壓延時(shí)與報(bào)警裝置性能可靠，取得了良好的效果。

泄壓閥 延時(shí) 報(bào)警 輸油

在輸油管道超壓泄壓設(shè)備中，有一類泄壓閥是采用電磁換向閥控制閥門的打開或關(guān)閉，控制方式有兩種： 壓力變送器配合數(shù)顯表控制換向電磁閥控制方式；壓力開關(guān)控制換向電磁閥控制方式。

壓力變送器配合數(shù)顯表控制換向電磁閥控制方式，如圖1所示?，F(xiàn)場(chǎng)的壓力變送器串聯(lián)站控室內(nèi)的某個(gè)數(shù)顯表，由數(shù)顯表再去控制現(xiàn)場(chǎng)泄壓閥的打開或關(guān)閉。壓力變送器檢測(cè)控制點(diǎn)的壓力送出4～20mA的電流信號(hào)給控制室內(nèi)的數(shù)顯表，數(shù)顯表根據(jù)提前設(shè)定好的開啟泄壓壓力值, 輸出閉合接點(diǎn)信號(hào)，把站控室內(nèi)的24V電源接通至泄壓閥上的電磁換向閥，來控制閥門的打開。

圖1 壓力變送器配合數(shù)顯表控制方式示意

壓力開關(guān)控制換向電磁閥控制方式，如圖2所示。由現(xiàn)場(chǎng)的壓力開關(guān)來控制泄壓閥的打開和關(guān)閉，即壓力開關(guān)根據(jù)提前設(shè)定好的壓力值，送出閉合接點(diǎn)信號(hào)，把來自站控室內(nèi)的 24V 電源接通至泄壓閥上的電磁換向閥，來控制閥門的打開。

圖2 壓力開關(guān)控制換向電磁閥控制方式示意

1 存在的問題

上述兩種控制方式存在一個(gè)共同缺點(diǎn)： 當(dāng)某個(gè)進(jìn)站或出站壓力檢測(cè)點(diǎn)的壓力升至泄壓設(shè)定值時(shí)泄壓閥開啟泄壓，泄壓后壓力值低于設(shè)定值時(shí)，泄壓閥隨即關(guān)閉，壓力又升高時(shí)引起泄壓閥再次打開，使泄壓閥在泄壓過程中處于一種頻繁開關(guān)的振蕩狀態(tài)，振蕩周期為2～3s，從而對(duì)輸油管道造成嚴(yán)重的水擊危害，甚至?xí)构艿赖哪承└g嚴(yán)重的部位出現(xiàn)穿孔或爆裂，嚴(yán)重威脅著輸油生產(chǎn)的安全運(yùn)行。

2 解決方案

根據(jù)輸油生產(chǎn)運(yùn)行工藝的要求，泄壓閥一旦開啟泄壓，不管管線壓力如何變化，應(yīng)該延遲一段時(shí)間后再關(guān)閉泄壓閥，并立即發(fā)出明顯的聲光報(bào)警信息，提醒值班人員已發(fā)生泄壓事件，以利于及時(shí)采取有效措施控制管線超壓運(yùn)行。因而確立了如圖3所示的技術(shù)方案來解決存在的問題。

圖3 輸油管道超壓泄壓系統(tǒng)控制示意

由圖3可見，筆者設(shè)計(jì)了一種泄壓延時(shí)控制及報(bào)警電路，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)壓力超高時(shí)，壓力開關(guān)閉合，泄壓閥開啟泄壓，并立即發(fā)出聲光報(bào)警及電腦屏幕文字報(bào)警信息，延遲5min或8min后再自動(dòng)斷開控制泄壓閥的電磁換向閥的電源，使泄壓閥關(guān)閉。該方案自2010年投用以來，性能穩(wěn)定可靠，曾多次成功完成泄壓延時(shí)及報(bào)警功能。

3 電路設(shè)計(jì)

3.1設(shè)計(jì)要點(diǎn)

泄壓延時(shí)控制及報(bào)警電路設(shè)計(jì)中需注意以下幾點(diǎn)：

1) 采用電子元件硬件電路方式[1]。

2) 體積要小，便于安裝。

3) 當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)壓力開關(guān)一旦閉合，延時(shí)斷開現(xiàn)場(chǎng)電磁換向閥電源的時(shí)間須在1～10min內(nèi)連續(xù)可調(diào)，并立即送出一個(gè)閉合信號(hào)啟動(dòng)值班電腦的屏幕提示信息；同時(shí)送往值班室一個(gè)24V電壓?jiǎn)?dòng)報(bào)警喇叭鳴響。

4) 在延時(shí)時(shí)間未到時(shí)，根據(jù)調(diào)度指令可以人工切斷現(xiàn)場(chǎng)電磁換向閥電源，停止泄壓。

5) 在發(fā)生泄壓事件后，可以人工停止聲音報(bào)警。

3.2延時(shí)部分電路

延時(shí)部分工作電路如圖4所示。在管線壓力正常的情況下，接入24V電源，此時(shí)只有電源指示燈D1點(diǎn)亮，表示供電正常。由于壓力開關(guān)的斷開和J1的常開觸點(diǎn)沒有接通，泄壓閥上的電磁換向閥和其他的控制部分都不帶電，所以泄壓閥關(guān)閉不泄壓[2]。當(dāng)管線壓力超高，串在24V電源的負(fù)端的壓力開關(guān)閉合時(shí)，24V電壓加至泄壓閥的電磁換向閥上，使得泄壓閥打開泄壓，此時(shí)泄壓指示燈D5點(diǎn)亮，表示正在泄壓。同時(shí)24V電源加至由集成電路IC1為中心的控制電路上[3]，由于R7的降壓和穩(wěn)壓管D2的穩(wěn)壓作用，加至IC1的14腳上的工作電壓為6V，在加電的一瞬間，由于IC1的2腳 接有電容C4，使IC1的輸出端5腳為高電平，因而BG1導(dǎo)通，并聯(lián)在壓力開關(guān)兩端J1的常開接點(diǎn)閉合，此時(shí)即使壓力降低使得壓力開關(guān)斷開，24V 電壓仍然加至泄壓閥和控制電路上。BG1導(dǎo)通后，J1另一組常開接點(diǎn)閉合，接通PLC電路，使電腦屏幕顯示報(bào)警信息[4]。

圖4 延時(shí)部分電路示意

24V電源加入控制電路后，此時(shí)6V電壓通過W1和R2給電容C2充電，當(dāng)C2上的電壓被充到4V時(shí)，IC1的輸出端5腳電壓為低電平，此時(shí)BG1截止，并在壓力開關(guān)兩端的J1的常開接點(diǎn)斷開，因而切斷了加在泄壓閥上的電磁換向閥上的24V電源，使得泄壓閥關(guān)閉不泄壓，同時(shí)切斷了控制電路的電源，使控制電路處于等待下一次泄壓的冷等待狀態(tài)。調(diào)節(jié)W1的大小可以調(diào)節(jié)C2的充電時(shí)間，因而也調(diào)節(jié)了泄壓閥一旦打開后關(guān)閉的延遲時(shí)間，這里選擇的電路參數(shù)可以在40s～13min之內(nèi)任意調(diào)整[5]。

如果在延時(shí)時(shí)間內(nèi)，不需要再繼續(xù)泄壓時(shí)，可以用人工的方式輕觸停泄按鈕SW2，迫使BG1截止，斷開泄壓閥上電磁換向閥和控制電路的電源，泄壓即刻停止[6]。

3.3聲音報(bào)警部分電路

聲音報(bào)警部分電路如圖5所示。

圖5 聲音報(bào)警部分電路示意

當(dāng)壓力超高，壓力開關(guān)閉合，并聯(lián)在壓力開關(guān)兩端的J1的常開接點(diǎn)閉合后，IC1得到6V電壓，由于IC1的8腳和12腳通過R5接地，10腳的電壓又高于1.4V，因而輸出端9腳為高電平，通過R9使得BG2導(dǎo)通，蜂鳴器X1和延伸外接報(bào)警喇叭使電鳴響，提示值班人員有泄壓事件發(fā)生。在泄壓報(bào)警的過程中，如果值班人員不需要再繼續(xù)有報(bào)警聲，可以輕觸消音按鈕SW1，使IC1的8腳和12腳為高電平，導(dǎo)致輸出端9腳為低電平，因而BG2截止，報(bào)警聲停止。由于9腳為低電平，連至9腳的10腳也為低電平，10腳的低電平又強(qiáng)制了9腳輸出為低電平，即使松開了SW1，BG2仍然截止，使報(bào)警聲停止[7]。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過實(shí)際應(yīng)用，該泄壓延時(shí)報(bào)警裝置的性能達(dá)到了預(yù)期的目的。延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短由輸油生產(chǎn)部門根據(jù)輸油工藝的要求來確定，一般是根據(jù)泄壓流量和泄壓罐的容量計(jì)算所得。因該延時(shí)電路的延時(shí)時(shí)間是采用電容充放電方式來計(jì)時(shí)，所以計(jì)時(shí)時(shí)間不是很精確，經(jīng)過反復(fù)調(diào)整，把計(jì)時(shí)誤差控制在5s以內(nèi)，可以滿足泄壓延時(shí)及報(bào)警的要求。

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稿件收到日期： 2012-12-18，修改稿收到日期2013-02-16。

中國(guó)石油化工股份有限公司管道儲(chǔ)運(yùn)分公司青年科技基金項(xiàng)目(2012管儲(chǔ)科基金字02號(hào))。

楊錫山(1962—)，男，山東昌邑人，現(xiàn)就職于中國(guó)石油化工股份有限公司管道儲(chǔ)運(yùn)分公司濰坊輸油處搶維修中心，從事儀表自動(dòng)化技術(shù)工作，任工程師。

TH137.5

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1007-7324(2013)03-0058-03