輸氣管道工程中站場壓力控制系統(tǒng)的配置方案

徐新 北京燃?xì)饧瘓F(tuán)藤縣有限公司

輸氣管道工程的輸氣站場中，通常設(shè)置有調(diào)壓功能，且其為關(guān)鍵工藝技術(shù)。壓力控制系統(tǒng)的合理配置既需考慮壓力的有效控制，還需保證調(diào)壓設(shè)備故障時壓力安全設(shè)備的安全截斷或安全泄放，以保證下游管道不超壓。合理的壓力控制系統(tǒng)配置方案，可確保工藝系統(tǒng)安全、可靠地運(yùn)行且投資經(jīng)濟(jì)合理。本文著重論述壓力控制系統(tǒng)的配置方案。

根據(jù)《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》GB50251-2015 第8.4 節(jié)第8.4.3 條：當(dāng)壓力控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障會危及下游供氣設(shè)施安全時，應(yīng)設(shè)置可靠的壓力安全裝置。壓力安全裝置的設(shè)計應(yīng)符合下列規(guī)定：

1.當(dāng)上游最大操作壓力大于下游最大操作壓力時，氣體調(diào)壓系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置單個的（第一級）壓力安全設(shè)備。

2.當(dāng)上游最大操作壓力大于下游最大操作壓力1.6MPa 以上，以及上游最大操作壓力大于下游管道和設(shè)備強(qiáng)度試驗壓力時，單個的（第一級）壓力安全設(shè)備還應(yīng)同時加上第二個安全設(shè)備。

關(guān)于上述第1 條所述的單個的（第一級）壓力安全設(shè)備，可采用安全切斷閥或安全閥。本文著重討論針對上述第2 條所述工況下的壓力控制系統(tǒng)配置方案，單個的壓力安全系統(tǒng)還需同時加上第二個安全裝置，以增加系統(tǒng)的壓力安全等級。

一、壓力控制系統(tǒng)配置方案

（一）安全切斷閥+安全切斷閥+工作調(diào)壓閥

1.設(shè)備配置

由安全切斷閥1、安全切斷閥2、工作調(diào)壓閥按照從上游至下游的順序，串聯(lián)在一起的壓力控制系統(tǒng)，三個閥門為相互獨(dú)立的設(shè)備。安全切斷閥2 為第一級安全設(shè)備，安全切斷閥1 為第二級安全設(shè)備。正常情況下，安全切斷閥1 和安全截斷閥2 處于全開狀態(tài)，工作調(diào)壓閥對下游壓力進(jìn)行控制。當(dāng)工作調(diào)壓閥出現(xiàn)故障無法控制下游壓力時，安全切斷閥2 則自動切斷氣源。若安全切斷閥2 也出現(xiàn)故障不能自動切斷氣源時，安全切斷閥1 則自動切斷氣源。

2.設(shè)備開始動作的起始壓力設(shè)定

采用“安全切斷閥1+安全切斷閥2+工作調(diào)壓閥”時，各級設(shè)備開始動作壓力設(shè)定值原則為P安全切斷閥1≥P安全切斷閥2＞P工作調(diào)壓閥，相應(yīng)設(shè)定值可為1.1 倍、1.1 倍、1.0 倍最大操作壓力。

3.系統(tǒng)配置示意圖（見圖1、圖2）

圖1 “安全切斷閥+安全切斷閥+工作調(diào)壓閥（自力式調(diào)壓閥）”配置示意圖

圖2 “安全切斷閥+安全切斷閥+工作調(diào)壓閥（電動調(diào)節(jié)閥）”配置示意圖

（二）“安全切斷閥+監(jiān)控調(diào)壓閥+工作調(diào)壓閥”

1.設(shè)備配置

由安全切斷閥、監(jiān)控調(diào)壓閥、工作調(diào)壓閥按照從上游至下游的順序，串聯(lián)在一起的壓力控制系統(tǒng)，三個閥門為相互獨(dú)立的設(shè)備。監(jiān)控調(diào)壓閥為第一級安全設(shè)備，安全切斷閥為第二級安全設(shè)備。正常情況下，安全切斷閥、監(jiān)控調(diào)壓閥處于全開狀態(tài)，工作調(diào)壓閥對下游壓力進(jìn)行控制。當(dāng)工作調(diào)壓閥出現(xiàn)故障無法控制下游壓力時，監(jiān)控調(diào)壓閥開始工作進(jìn)行調(diào)壓。若監(jiān)控調(diào)壓閥也出現(xiàn)故障不能控制下游壓力時，安全切斷閥則自動切斷氣源。

2.設(shè)備開始動作的起始壓力設(shè)定

采用“安全切斷閥+監(jiān)控調(diào)壓閥+工作調(diào)壓閥”時，各級設(shè)備開始動作壓力設(shè)定值原則為P安全切斷閥＞P監(jiān)控調(diào)壓閥＞P工作調(diào)壓閥，相應(yīng)設(shè)定值可為1.1 倍、1.05 倍、1.0 倍最大操作壓力。

3.系統(tǒng)配置示意圖（見圖3、圖4）

圖3 “安全切斷閥+監(jiān)控調(diào)壓閥+工作調(diào)壓閥（自力式調(diào)壓閥）”配置示意圖

圖4 “安全切斷閥+監(jiān)控調(diào)壓閥+工作調(diào)壓閥（電動調(diào)節(jié)閥）”配置示意圖

（三）“安全切斷閥+工作調(diào)壓閥+安全泄放閥”

1.設(shè)備配置

由安全切斷閥、工作調(diào)壓閥、安全泄放閥按照從上游至下游的順序，串聯(lián)在一起的壓力控制系統(tǒng)，三個閥門為相互獨(dú)立的設(shè)備。安全切斷閥為第一級安全設(shè)備，安全泄放閥為第二級安全設(shè)備。正常情況下，安全切斷閥處于全開狀態(tài)，安全泄放閥處于關(guān)閉狀態(tài)，工作調(diào)壓閥對下游壓力進(jìn)行控制。當(dāng)工作調(diào)壓閥出現(xiàn)故障無法控制下游壓力時，安全切斷閥則自動切斷氣源以保證下游管道和設(shè)備的安全。若安全切斷閥也出現(xiàn)故障不能自動切斷氣源時，安全泄放閥則超壓打開泄放天然氣。

2.設(shè)備開始動作的起始壓力設(shè)定

采用“安全切斷閥+工作調(diào)壓閥+安全泄放閥”時，各級設(shè)備開始動作壓力設(shè)定值原則為P安全泄放閥＞P安全切斷閥＞P工作調(diào)壓閥，相應(yīng)設(shè)定值可為1.1 倍、1.05 倍、1.0 倍最大操作壓力。

3.系統(tǒng)配置示意圖（見圖5、圖6）

圖5 “安全切斷閥+工作調(diào)壓閥（自力式調(diào)壓閥）+安全泄放閥”配置示意圖

圖6 “安全切斷閥+工作調(diào)壓閥（電動調(diào)節(jié)閥）+安全泄放閥”配置示意圖

二、舉例

以某輸氣站為下游LNG 工廠用戶供氣為例，站場上游來氣工作壓力5.0～8.5MPa，下游LNG 工廠用氣壓力5.0MPa，壓力控制系統(tǒng)配置方案分析及確定如下：

1）上游操作壓力5.0～8.5MPa，最小操作壓力5.5MPa，最大操作壓力為8.5MPa，下游最大操作壓力5.0MPa，8.5MPa-5.0MPa=3.5MPa ＞1.6MPa，需設(shè)置兩級安全設(shè)備。

2）下游供LNG 工廠用氣，為保證當(dāng)工作調(diào)壓閥出現(xiàn)故障時，下游不超壓且能正常供氣，采用“安全切斷閥+監(jiān)控調(diào)壓閥+工作調(diào)壓閥”的配置方案。當(dāng)工作調(diào)壓閥故障時，串聯(lián)的監(jiān)控調(diào)壓閥開始工作，對壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保下游不停氣且不超壓。

3）下游用氣壓力無須經(jīng)常變更，監(jiān)控調(diào)壓閥、工作調(diào)壓閥均采用自力式調(diào)壓閥。工作調(diào)壓閥選用故障全開型調(diào)壓閥，監(jiān)控調(diào)壓閥選用故障關(guān)閉型調(diào)壓閥。

4）安全切斷閥采用自力式閥門，超壓后不需要任何外部動力源可自動切斷供氣管路。

5）調(diào)壓供氣管路采用“一用一備”的工藝管路系統(tǒng)，各管路上、下游分別設(shè)置電動球閥，可對工藝管路進(jìn)行遠(yuǎn)程切換。

6）安全切斷閥起始動作設(shè)定壓力值為5.5MPa，監(jiān)控調(diào)壓閥起始動作設(shè)定壓力值為5.25MPa，工作調(diào)壓閥起始動作設(shè)定壓力值為5.0MPa。

7）安全切斷閥設(shè)置有閥位遠(yuǎn)傳及遠(yuǎn)程關(guān)斷功能，便于遠(yuǎn)程監(jiān)控閥位開、關(guān)狀態(tài)以及遠(yuǎn)程ESD 關(guān)閉安全切斷閥。

8）監(jiān)控調(diào)壓閥、工作調(diào)壓閥設(shè)置有閥位遠(yuǎn)傳功能，便于遠(yuǎn)程監(jiān)控閥位開度狀態(tài)。

三、結(jié)論

壓力控制系統(tǒng)的配置方案有多種，需綜合多方面因素選擇壓力控制系統(tǒng)配置方案，進(jìn)而確保工藝系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)、可靠地運(yùn)行，且投資經(jīng)濟(jì)合理。