液化石油氣站氣電聯(lián)動緊急切斷控制系統(tǒng)改造工程概述

楊劍湯吉光

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液化石油氣站氣電聯(lián)動緊急切斷控制系統(tǒng)改造工程概述

（1.珠海市安粵科技有限公司 珠海 519002）
（2.珠海新海燃氣工程有限公司 珠海 519002）

摘 要：針對傳統(tǒng)的、老舊的液化石油氣站，設(shè)計了一套氣電聯(lián)動緊急切斷控制系統(tǒng)，并用于氣站改造。控制系統(tǒng)分為電、氣兩條線路，并從材料設(shè)備選擇、改造原理及方法、改造優(yōu)勢三個方面進行闡述，對液化石油氣站的緊急切斷系統(tǒng)改造具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：液化石油氣站 氣電聯(lián)動 緊急切斷系統(tǒng)

1 引言

液化石油氣 （LPG）是在開采和煉制石油的過程中，以副產(chǎn)品的形式獲得的一部分碳氫化合物，作為清潔能源，其運輸和使用的便捷性，使其廣泛應(yīng)用于目前的工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中。但同時，因其閃點、爆炸極限低，與空氣混合會形成爆炸混合物［1］，在生產(chǎn)、貯運和使用過程中易引起爆炸火災(zāi)事故，尤其在液化石油氣站的貯罐區(qū)，貯罐集中且貯量大，一旦發(fā)生泄漏引起爆炸火災(zāi)事故，后果不堪設(shè)想［2］。

傳統(tǒng)的、老舊的液化石油氣站為應(yīng)對緊急情況的產(chǎn)生，一般采用的是液動緊急切斷閥來切斷氣、液相來源。液動緊急切斷閥是與遠距離手搖油泵配套使用，利用液壓控制閥門開啟關(guān)閉，使閥門油缸自動卸壓以達到關(guān)閉的目的。然而使用液動緊急切斷閥有一定的缺陷，會導(dǎo)致安全隱患的產(chǎn)生：一是閥芯、閥套、閥體等零件易磨損、變形，彈簧易疲勞，零件易受液壓油中酸性物質(zhì)腐蝕失效［3］；二是閥門閉合時間相對較長，一般反應(yīng)時間近10s，這對于突發(fā)的泄漏事件來說時間過長；三是油管線路中的液壓油受環(huán)境影響大，尤其冬季易凍［3］，粘度隨之發(fā)生變化，一旦油的粘度過大導(dǎo)致流動不暢甚至阻塞管路時，發(fā)生緊急情況時液動緊急切斷閥就需要更長的關(guān)閉時間甚至無法關(guān)閉。因此，動作更加靈敏、管線受環(huán)境影響小的切斷系統(tǒng)顯得尤為需要。

氣動緊急切斷閥作為新型的燃氣管道工程的安全配套裝置，具有極佳的技術(shù)性能，低負荷損失、高可靠性、切斷時間短（≤3s）［4］，且由于是氣動閥門，管線內(nèi)氣體不受環(huán)境影響。因此，越來越多的氣站采用氣動緊急切斷閥來代替液動緊急切斷閥。然而液動緊急切斷閥更換為氣動緊急切斷閥并不是簡單的閥門之間的更換，其涉及到電路、線路、防腐防爆等諸多方面，整個過程目前沒有明確的行文對其說明。因此，本文根據(jù)筆者公司在茂名某氣站針對其罐區(qū)、槽車區(qū)的氣、電線路以及閥門的改造過程進行概述，為其他老舊氣站的改造過程提供一定的借鑒作用。

2 改造設(shè)備及材料

改造過程主要設(shè)備包括電氣控制箱、防腐防爆主令控制按鈕（常閉）、氣動緊急切斷閥門（常閉）、電磁閥（常閉、常開），詳細見表1。

3 改造原理、方法及效果

3.1改造原理

電氣控制箱和多組防腐防爆主令按鈕控制整個電路，同時還控制壓縮機和液化氣泵的啟停。圖1為電路原理圖，從圖1中可見，七個主令按鈕（A1-A7），一個復(fù)位按鈕（A8），電源指示燈、報警器、報警指示燈以及兩組交流接觸器（CJ、CJ0）組成了整個控制電路，其中交流接觸器CJ控制復(fù)位按鈕及聲光報警器，CJ0控制液化氣泵、壓縮機以及電磁閥。其工作原理為：正常工作時，電源指示燈亮，交流接觸器CJ內(nèi)線圈通電，靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力，將動鐵芯吸合，其常閉觸點（聲光報警器處）斷開，常開觸點（復(fù)位按鈕處）閉合，此時聲光報警器不響、報警指示燈不亮；同時，通電時接觸器CJ0吸合，常開觸點（CJ02、03、04）閉合，液化氣泵、液化氣壓縮機運行，常閉觸點（CJ01）斷開，電磁閥不工作。出現(xiàn)事故時，觸發(fā)任意一個主令按鈕，則切斷整個電路，交流接觸器CJ內(nèi)線圈斷電，靜鐵芯電磁吸力消失，動鐵芯彈開，其常閉觸點閉合，聲光報警器及報警指示燈通電，報警器鳴響，報警指示燈亮；交流接觸器CJ0斷電后，常開觸點（CJ02、03、04）斷開，液化氣泵、壓縮機斷電停運，常閉觸點（CJ01）閉合，電磁閥動作，控制氣動緊急切斷閥關(guān)閉，達到切斷所有危險源的目的。另外，圖1中還可發(fā)現(xiàn)液化氣泵、液化氣空壓機以及電磁閥幾處有手動開關(guān)的設(shè)置，這是為了在電路出現(xiàn)故障時，仍可手動方式使液化氣泵、液化氣空壓機等運轉(zhuǎn)；同樣的，聲光報警器上設(shè)置的開關(guān)，也是為了便于聲光報警器出現(xiàn)故障時方便維修或更換。

圖1　電路原理圖

氣源由氮氣瓶提供，并保持管線內(nèi)壓力維持在穩(wěn)定值以維持氣動緊急切斷閥常開。電磁閥安裝于氣源出口，一常閉，一常開，如圖2所示。從圖2中可見，常開電磁閥置于氮氣瓶管線出口處，常閉電磁閥位于自動排氣的放空管上，這樣放置的目的是：當(dāng)氣站出現(xiàn)事故時，任何一處防腐防爆主令按鈕被觸動，即引發(fā)常開電磁閥關(guān)閉，切斷氣源，常閉電磁閥打開，排空氣路管線內(nèi)氮氣，使氣路管線內(nèi)壓力驟降，致使氣動緊急切斷閥閉合，隔離罐區(qū)氣、液相危險源。同時，電控箱也迫使壓縮機和液化氣泵停止，這就保證了所有危險源被隔斷。

圖2　氣路管線出口電磁閥安裝位置示意圖

3.2改造方法

圖3為茂名某氣站氣動緊急切斷閥電、氣路安裝平面示意圖，圖中藍色細線為電線管路，紅色粗線為氣線管路。由圖3可見，電路從變電房引出，進入門口值班室的電控箱內(nèi)，再分出2條線路，一條接氮氣雨棚處以控制電磁閥；另一條則穿過槽車區(qū)、充裝臺、泵房直至罐區(qū)，以控制主令按鈕，同時還控制著泵房內(nèi)壓縮機、液化氣泵的運行。電路鋪設(shè)應(yīng)以開槽、埋地為主，并敷設(shè)在鍍鋅鋼管套內(nèi)，且管內(nèi)導(dǎo)線不能有接頭，開槽深度不小于0.7m，并加蓋水泥蓋板［5-6］，以防止罐區(qū)內(nèi)槽車或其他車輛壓壞電路。此外，電路管線不能和罐區(qū)氣、液相管路敷設(shè)在同一管溝內(nèi)［7］。氣路以架設(shè)為主，架設(shè)在罐區(qū)原有的液化石油氣管線上。氣路分為兩條，一條通往槽車區(qū)，控制槽車區(qū)的緊急切斷閥，另外一條通往罐區(qū)，并從罐底穿過，每個儲罐下再分出兩條支管以連接儲罐液相和氣相管路上的緊急切斷閥。主令按鈕被放置在整個氣站的六處位置：門口值班室、槽車區(qū)、充裝臺前、壓縮機房以及罐區(qū)2處。放置原則為：整個罐區(qū)的關(guān)鍵區(qū)域，人口活動頻繁區(qū)域，以便險情發(fā)生時能有人及時關(guān)閉按鈕，達到切斷氣源的目的。氣動緊急切斷閥除進行強度及密封試驗外，還要進行開啟壓力測試，測試方法為：利用氣源對其通氣，緩慢提高氣源壓力，觀察氣動閥門內(nèi)先導(dǎo)閥的升起高度，當(dāng)升起高度不再發(fā)生變化時，即閥門已完全打開，觀察此時的氣源壓力，即為閥門的開啟壓力。一般氣動緊急切斷閥的開啟壓力在0.6MPa［8］，經(jīng)測試，該改造項目中氣動緊急切斷閥開啟壓力為0.5MPa。

電路與氣路安裝完成后，分別對每一條電路管線進行通電調(diào)試，對氣路管線應(yīng)進行吹掃及泄露性試驗，電、氣路管線測試完成后，采用逐個更換而不是罐區(qū)整體停氣整體更換的方式進行液動緊急切斷閥的更換，即完成一個罐的更換，就對其測試，測試無故障才能進入下一個罐的更換，這就最大程度上減小了對氣站生產(chǎn)的影響。全部調(diào)試完成后，再拆除原液壓油路管線。

圖3　茂名某氣站電、氣路安裝平面示意圖

3.3改造優(yōu)勢

相比原緊急切斷系統(tǒng)，該改造項目的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在三個方面：一是緊急切斷時間大為縮短。改造完成后的調(diào)試表明，在觸動主令按鈕后，氣動緊急切斷閥的閉合時間為3s，遠低于原液動緊急切斷閥的10s；二是氣路管線相比油路管線安全性有較大提升。原油路管線存在液壓油流動不暢、甚至堵塞等情況，很大程度上影響了緊急切斷閥的關(guān)閉，并且液壓油還存在泄漏的可能，如在罐區(qū)內(nèi)泄漏，會是極大的安全隱患；而氣路管線則不存在流動不暢或是阻塞的情況，另外，通過壓力表可觀測氣路管線是否有泄漏，以便及時處理，即使有氮氣泄漏，對罐區(qū)也沒有任何安全隱患；三是經(jīng)濟性有所提高。油路管線由于存在一定的液壓油損耗，要經(jīng)常性加液壓油，若液壓油的品質(zhì)不好，還容易損壞管線上的閥門、螺栓等，維護保養(yǎng)成本相對較高；氣路管線只需一瓶40L氮氣，可保持管線壓力很長時間（大于2年），并且氮氣不會腐蝕管線，維護成本較低。

4 結(jié)束語

通過對整個改造過程的分析說明可知，改造過程對氣站的生產(chǎn)、氣站內(nèi)的設(shè)備、原有管線的影響都微乎其微，改造后緊急切斷閥的閉合時間大為提高，排除了液相油管帶來的安全隱患，同時還有一定的經(jīng)濟性。因此，對其他氣站的液改氣動閥門有一定的參考價值。

參考文獻

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Summarize of Reconstruction Project for Pneumatic Linkage Urgent Shut Control System of LPG Station

Yang Jianyun1Tang Jiguang2
(1. Zhuhai City of Guangdong Science and Technology Co. Ltd Zhuhai 519002)
(2. Zhuhai newocean of gas engineering Co. Ltd Zhuhai 519002)

AbstractThis paper introduced the design of a pneumatic linkage urgent shut control system for traditional and old LPG station, which was used in reconstruction. The control system was divided into electricity lines and gas lines explained from three aspects on materials and equipment selection, principle and method of reconstruction, the advantage of reconstruction, which had a certain reference value for urgent shut control system of LPG station.

KeywordsLPG station Pneumatic linkage Urgent shut control system

中圖分類號：X924.2

文獻標識碼：B

文章編號：1673-257X（2016）04-0087-04

DOI：10.3969/j.issn.1673-257X.2016.04.017

作者簡介：楊劍?（1987～），男，碩士，副經(jīng)理，機械工程師，從事特種設(shè)備行業(yè)檢驗檢測相關(guān)類的技術(shù)研發(fā)、質(zhì)量管理等工作。

收稿日期：（2015-07-25）