侯仰超(山東省東營(yíng)市中石化工程設(shè)計(jì)有限公司 山東 257026)
在長(zhǎng)輸管道輸氣站場(chǎng)中,由于上下游用戶壓力系統(tǒng)一般并不相同,為確保下游用戶安全、穩(wěn)定的用氣,輸氣站場(chǎng)分輸流程均設(shè)置調(diào)壓裝置。調(diào)壓裝置除正確配置壓力控制設(shè)備之外,還要保證當(dāng)出現(xiàn)事故時(shí),下游管道系統(tǒng)不超壓,并進(jìn)行快速安全切斷。
福建LNG輸氣干線工程管道水平長(zhǎng)度約361km,設(shè)計(jì)規(guī)模77.18×108m3/a,設(shè)計(jì)壓力7.5MPa,全線共設(shè)置12座輸氣站場(chǎng)和20座閥室,項(xiàng)目于2004年12月獲國(guó)家發(fā)改委核準(zhǔn),2005年4月開工,2008年4月成功接卸第一船LNG用于調(diào)試,并于2009年2月順利進(jìn)入商業(yè)運(yùn)營(yíng),目前大部分輸氣站場(chǎng)均已達(dá)到或接近設(shè)計(jì)輸量。為確保工程安全及正常生產(chǎn)運(yùn)行,本文對(duì)該工程調(diào)壓橇的配置進(jìn)行系統(tǒng)分析,綜合輸氣站場(chǎng)ESD系統(tǒng)設(shè)置情況,提出了變更安全切斷閥ESD信號(hào)方案,并對(duì)有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了探討。
輸氣站場(chǎng)調(diào)壓裝置一般為了方面運(yùn)輸、施工,多采用橇裝方式。常用的調(diào)壓橇為串聯(lián)監(jiān)控,一般包括:安全切斷閥、監(jiān)控調(diào)壓器、調(diào)節(jié)閥、專用壓力流量控制器、壓力變送器、壓力表及相關(guān)設(shè)備、大小頭、管路附件等。
目前國(guó)內(nèi)長(zhǎng)輸管道工程比較常用的配置形式為:每一回路安裝1臺(tái)安全切斷設(shè)備和1臺(tái)附加的壓力調(diào)節(jié)控制設(shè)備,即“安全切斷SSV+監(jiān)控調(diào)壓PCV+工作調(diào)壓PV”組合:
安全切斷閥、監(jiān)控調(diào)壓閥、工作調(diào)節(jié)閥為相互獨(dú)立的設(shè)備,按照從上游至下游的順序,串聯(lián)在一起組成的安全、監(jiān)控式控制系統(tǒng)。此種配置方式的工作模式為:當(dāng)工作調(diào)壓閥失效時(shí),監(jiān)控調(diào)壓閥自動(dòng)開始工作,繼續(xù)向下游供氣,當(dāng)監(jiān)控閥也失效時(shí),緊急關(guān)斷閥檢測(cè)到超壓后自動(dòng)關(guān)閉。該組合方式站場(chǎng)連續(xù)、穩(wěn)定供氣的能力最高,是所有調(diào)壓系統(tǒng)組合中最安全的方式。重要的站場(chǎng),包括長(zhǎng)輸管線分輸站、城市門站及一切重要調(diào)壓站常采用此種形式。
福建LNG輸氣干線工程調(diào)壓橇由安全切斷閥(Fisher公司OSE系列)、監(jiān)控調(diào)壓閥(Fisher公司ET系列)、工作調(diào)壓閥(Tartarini公司FL系列)、調(diào)壓控制器(MODICON的140型PLC)組成。每個(gè)分輸站場(chǎng)分別設(shè)置2臺(tái)調(diào)壓器(一用一備),完成橇內(nèi)所有控制。安全切斷閥和工作調(diào)壓閥均采用自力式閥門,監(jiān)控調(diào)壓閥為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。正常狀態(tài)下由工作調(diào)壓閥完成調(diào)壓控制,監(jiān)控調(diào)壓閥常開;在流量超限時(shí),調(diào)壓控制器控制監(jiān)控調(diào)壓閥投入限流調(diào)節(jié);當(dāng)工作調(diào)壓閥或監(jiān)控調(diào)節(jié)閥故障不能控制下游壓力時(shí),安全切斷閥自動(dòng)關(guān)斷。
該工程調(diào)壓橇配置與常見調(diào)壓橇配置有所不同,主要考慮到該工程有三個(gè)站場(chǎng)直供電廠用戶,最大流量、最小流量的流量比非常寬,最高的流量比達(dá)80∶1,如果用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥作為工作調(diào)壓閥,很難選到合適的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥,而自力式調(diào)壓器的主要優(yōu)點(diǎn)是流量范圍非常寬。根據(jù)工況分析的需求,將電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和自力式工作調(diào)壓閥的位置進(jìn)行了調(diào)換。
根據(jù)《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》福建LNG輸氣干線工程輸氣站場(chǎng)設(shè)置了ESD緊急關(guān)閉系統(tǒng),站內(nèi)ESD系統(tǒng)分為兩級(jí):一級(jí)ESD,進(jìn)出站緊急關(guān)斷閥和調(diào)壓橇安全切斷閥關(guān)閉,全站緊急放空閥放空;二級(jí)ESD,進(jìn)出站緊急關(guān)斷閥和調(diào)壓橇安全切斷閥關(guān)閉。因此該工程輸氣站場(chǎng)調(diào)壓橇安全切斷閥有兩種切斷信號(hào),一是下游壓力超壓時(shí)的機(jī)械關(guān)斷,二是收到站場(chǎng)ESD緊急關(guān)閉系統(tǒng)的ESD信號(hào)后的遠(yuǎn)程關(guān)斷。
該工程安全切斷閥的ESD信號(hào)關(guān)斷是由閥體自帶的兩位三通電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)(工作原理見下圖)。該工程安全切斷閥所配電磁閥型號(hào)為ASCOEMB262B214,工程投產(chǎn)后多次出現(xiàn)由于該電磁閥滲漏導(dǎo)致SSV閥錯(cuò)誤關(guān)斷現(xiàn)象,雖經(jīng)過(guò)維修及更換滲漏問(wèn)題仍難以徹底解決。由于該工程輸氣站場(chǎng)下游用戶基本達(dá)到設(shè)計(jì)輸量,且部分站場(chǎng)直供大型燃?xì)怆姀S,如果安全切斷閥一旦切斷,將嚴(yán)重影響下游用戶安全。
由以上分析將電磁閥信號(hào)斷路處理后,僅會(huì)對(duì)安全切斷閥的ESD遠(yuǎn)程緊急關(guān)斷功能喪失,安全切斷閥本身的壓力超壓時(shí)的機(jī)械關(guān)斷并不受影響。因此,該ESD信號(hào)如何處理稱為解決問(wèn)題的關(guān)鍵因素。
ESD信號(hào)只有輸氣站場(chǎng)出現(xiàn)緊急事故才被觸發(fā),觸發(fā)后站場(chǎng)進(jìn)出口閥門緊急關(guān)斷同事該調(diào)壓橇安全切斷閥也迅速關(guān)斷,將全站管道內(nèi)氣體隔離成高壓(Class600等級(jí))、低壓兩部分(Class300等級(jí))。如果安全切斷閥的緊急關(guān)斷功能喪失,則會(huì)導(dǎo)致切斷閥前高壓氣體竄入低壓管道系統(tǒng),導(dǎo)致低壓管道系統(tǒng)短暫超壓。但短暫超壓后安全切斷閥本身的超壓關(guān)斷功能將啟動(dòng),阻止下游低壓管道系統(tǒng)超壓工況繼續(xù)發(fā)生。
鑒于ESD系統(tǒng)關(guān)斷是在緊急事故工況下發(fā)生的,此時(shí)低壓系統(tǒng)的短暫超壓,會(huì)增加緊急停車工況下的安全隱患。為確保工程本質(zhì)安全,該ESD關(guān)斷功能仍需保留。在此種情況下,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,緊靠調(diào)壓橇前的關(guān)斷球閥均為電動(dòng)遠(yuǎn)控球閥,經(jīng)過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及信號(hào)接入的改造變更,同樣可以實(shí)現(xiàn)緊急關(guān)斷功能。改造需調(diào)壓橇前關(guān)斷球閥遠(yuǎn)控信號(hào)接入ESD系統(tǒng),對(duì)ESD邏輯進(jìn)行變更,同時(shí)需將球閥供電接入U(xiǎn)PS供電系統(tǒng),確保事故工況下球閥仍能緊急關(guān)斷。
[1]蘭婷 天然氣長(zhǎng)輸管線調(diào)壓橇控制應(yīng)用 中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院報(bào),2008,22(3):24-26.
[2]王書惠 天然氣長(zhǎng)輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)技術(shù)研究 石油規(guī)劃設(shè)計(jì)[J],2012,23(1):23-26.