水擊泄壓閥在輸油管道中的應(yīng)用

水擊泄壓閥在輸油管道中的應(yīng)用

原油管道全長917公里，安裝10個站。儀長原油管道干線的6個輸油站的進出站和支線的出口均采用DANIEL氮氣式水擊泄壓閥,其主要功能是:當管道內(nèi)的原油發(fā)生水擊(憋壓),管輸壓力超過管道的設(shè)計壓力(或設(shè)定值壓力)時,能夠迅速、有效地泄放主管道的超高壓力,使原油通過泄放閥、泄放管道至泄放罐。DANIEL氮氣式水擊泄壓閥采用氮氣壓力調(diào)節(jié)控制聯(lián)動執(zhí)行機構(gòu),其優(yōu)點是:不考慮介質(zhì)物性,適用范圍廣,壓力調(diào)節(jié)范圍大,能夠提供各種報警信號。1氮氣式水擊泄壓閥DANIEL氮氣式水擊泄壓閥主要由閥體、閥芯導(dǎo)套、閥芯、閥座固定器、閥座橡膠環(huán)、操作組件、匯管塊、溫差平抑氮氣瓶、彈簧等部件構(gòu)成,相對于其他型式的閥體結(jié)構(gòu)而言較為復(fù)雜。當不可壓縮的介質(zhì)(液體和固體)處于運動過程中,如果試圖改變介質(zhì)的流動狀態(tài)(速度、壓力等),則會由于介質(zhì)具有的慣性而引起壓力波,叫做水擊波或水錘。水擊波的壓力較復(fù)雜,與介質(zhì)物性、管道尺寸、管材韌性等有關(guān)。在原油、柴油、汽油中,水擊波的速度分別為1000m/s、900m/s、800m/s。由于速度快,SCADA系統(tǒng)無法消除已經(jīng)形成的水擊波,需采用特殊的閥門或控制系統(tǒng)消除水擊影響。水擊發(fā)生后,應(yīng)盡快將多余的介質(zhì)斜放出閥門,閥門開啟速度應(yīng)低于100m/s,流通量Cv值也應(yīng)滿足要求。氮氣式水擊泄壓閥的動作原理是通過氮氣供應(yīng)系統(tǒng)在氮氣壓力和彈簧壓力的作用下,將閥塞和密封圈嚴密結(jié)合,使原油封閉在密封泄放閥與管道的連接腔內(nèi)。當原油達到或超過設(shè)定值(閥塞前部壓力大于氮氣壓力和彈簧壓力之和)時,閥塞打開并向后擠壓氮氣,泄壓閥打開,原油通過泄壓閥、泄壓管道流入泄放罐內(nèi)。當水擊消失,原油壓力降至設(shè)定壓力以下時,即閥塞在氮氣和彈簧壓力的作用下,使閥塞向前壓緊密封圈,泄壓閥關(guān)閉(圖1)。2水壓閥安裝和調(diào)試安裝和使用氮氣式水擊泄壓閥(圖2,圖3)時需要采取的預(yù)防性措施、現(xiàn)場檢查及相關(guān)措施,主要包括消除應(yīng)力、支撐檢查、清除鐵銹及污物。2.1入口端管道吹掃(1)在安裝水擊閥之前,必須確保閥門前的管道內(nèi)沒有廢棄物和金屬屑。若條件允許,應(yīng)對閥門入口端管道進行吹掃,以去除雜物。(2)將閥門安裝在管道上,確定閥門上游螺栓連接牢固。為平抑溫度變化產(chǎn)生的壓力設(shè)定漂移值,最好將用于擴大閥芯的溫差補償?shù)獨馄柯竦亍?3)確定氮氣供應(yīng)系統(tǒng)的閥門關(guān)閉。(4)從氮氣供應(yīng)系統(tǒng)閥門(氮氣控制柜)到充氣閥(D)連接氮氣供應(yīng)管道。2.2降低氮氣充壓(1)在水擊泄放閥系統(tǒng)使用之前,先打開截斷閥(E)和氮氣充氣閥(D)。(2)開啟氮氣瓶的控制開關(guān),避免高壓氮氣沖入而將系統(tǒng)損壞。(3)對氮氣控制柜內(nèi)的調(diào)壓閥緩慢調(diào)整,直至調(diào)壓閥下游(左側(cè))和水擊閥上氮氣壓力表的壓力達到標牌顯示值。此時,水擊閥和溫差平抑氮氣瓶已完成充壓。(4)將水擊閥后的截斷閘閥(B)緩慢打開。(5)平緩地打開水擊閥前的截斷閘閥(A),此時閥前壓力應(yīng)低于閥腔內(nèi)壓力,閥門關(guān)閉。2.3排放閥d的關(guān)閉(1)緩緩關(guān)閉水擊閥前的截斷閥(A)。(2)緩緩關(guān)閉水擊閥后的截斷閥(B)。(3)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,打開水擊泄壓閥與管道連接的法蘭來泄壓如果沒有排放閥,否則應(yīng)拆除閥門;關(guān)閉水擊閥上的充氣閥(D)和截斷閥(E);慢慢打開水擊閥上部的泄壓閥(F),將閥腔內(nèi)的壓力泄出。3可見疲勞和解決方法3.1閥座上有焊接飛物若有雜物在閥芯和閥座之間,阻止閥芯回位,或者閥座上有焊接飛濺物等,均會出現(xiàn)此類故障。解決方法是將閥門上拆下,清理內(nèi)部雜物;若閥座上有焊接飛濺物,則更換閥座。3.2閥門卸壓點效應(yīng)閥芯表面劃傷或者閥芯偏斜,修理或者更換閥芯,均會導(dǎo)致閥門卸壓點漂移。當閥門在臨界點附近時,有緩慢開啟的趨勢,表明閥芯O形環(huán)磨損或損壞,應(yīng)更換O形環(huán),檢查并堵塞泄漏點,防止系統(tǒng)內(nèi)氮氣泄漏。3.3體供應(yīng)部分泄漏導(dǎo)致閥門動作遲緩的原因有兩個:閥門氣體腔室內(nèi)積水或腔室氣體供應(yīng)部分泄漏,需檢查清潔閥芯或檢查擰緊相關(guān)各節(jié)點。溫度會影響氮氣壓力,因而導(dǎo)致設(shè)定壓力波動,可以將溫度平抑氮氣瓶埋地或進行隔熱處理(在氮氣系統(tǒng)中使用溫壓型調(diào)壓閥)解決問題。3.4氮氣調(diào)壓閥系統(tǒng)如果氮氣瓶低壓報警,表明氣源(氮氣瓶)壓力不足,因此,應(yīng)給其充氮氣。如果壓力低而導(dǎo)致閥門報警,表明氮氣調(diào)壓閥后的氮氣管道上泄漏,檢查泄漏點并堵塞。如果閥門壓力過高報警,說明調(diào)壓閥失效,應(yīng)檢查并維修調(diào)壓閥。3.5氮氣瓶的保溫若溫度平抑氮氣瓶保溫隔熱不好,則會使氮氣損失快,應(yīng)將溫度平抑氮氣瓶埋地或包裹隔熱材料進行保溫。溫差平抑氮氣瓶的作用是使填充氮氣的閥芯擴大,與閥芯內(nèi)部連通。當?shù)獨夤?yīng)系統(tǒng)向閥芯充氣加壓時,溫差平抑氮氣瓶內(nèi)也被填充滿了同樣壓力的氮氣,并使溫度變化對氮氣壓力的影響最小化。因此,氮氣瓶需隔熱保溫。根據(jù)經(jīng)驗,可采用以下方式對溫差平抑氮氣瓶進行隔熱保溫:其一,將溫差平抑氮氣瓶埋地處理。在地上挖坑,將氮氣瓶埋入,氮氣瓶埋深最淺1m,立臥均可。氮氣瓶在埋地時,應(yīng)使用與埋地鋼管同樣的處理方式。在埋入前,確保壓力管連接完成,氮氣瓶閥門處于開啟狀態(tài)。其二,采用地窖埋地處理,此方式便于氮氣瓶的檢查和操作。采用DN300鋼管,長度約為2.2m,兩端保持開孔狀態(tài);在地上鉆孔,將鋼管插入孔內(nèi),在鋼管底部鋪上厚度約為300mm的沙礫,便于排除進入鋼管內(nèi)的雨水;氮氣瓶與水擊閥之間在鋼管上部進行連接;利用鋁皮或鐵皮等材料將埋地鋼管上部蓋住,防止雜物進入;最后打開溫差補償?shù)獨馄块y門,使用隔熱材料填充氮氣瓶四周和頂部。4氮氣調(diào)壓閥的安裝季節(jié)變化對氮氣壓力的影響較大,尤其是夏季和冬季。因此,每半年對水擊設(shè)定壓力和水擊泄放系統(tǒng)進行一次檢查,注意以下事項:(1)注意氮氣調(diào)壓閥閥體上的標識,不要將大于允許壓力的氮氣瓶連接到調(diào)壓閥上,也不要使用非氮氣氣體的調(diào)壓閥。(2)在開啟調(diào)壓閥之前,將調(diào)壓閥和連接件等表面的油污和黃油擦拭干凈,調(diào)壓閥的連接管保持清潔,確保氮氣瓶口清潔、無污物。(3)在系統(tǒng)內(nèi)壓力未泄放到正常大氣壓之前,不得松開或拆卸組件,應(yīng)在不危及周圍人員和相關(guān)設(shè)備安全的情況下,檢查有泄漏或有損壞部件的調(diào)壓閥。(4)在運輸?shù)獨馄恐?應(yīng)關(guān)閉閥門,拆除閥門的調(diào)壓閥等部件,用瓶口帽將瓶口保護好,應(yīng)確保氮氣瓶上裝有適用的手輪或扳手,以備在緊急情況下關(guān)閉氮氣瓶。(5)安裝完成之后,應(yīng)檢查調(diào)壓閥和所有連接接口,確保無泄漏;在每次維修后,應(yīng)進行滲漏檢查,其方法是在接口處涂抹肥皂水,檢查是否有氣泡產(chǎn)生。5氮氣壓力調(diào)整為了確保氮氣控制水擊泄壓閥處于正常、可靠的工作狀態(tài),排除因天氣、氮氣供應(yīng)系統(tǒng)或其它原因?qū)е缕洳荒芡瓿晒ぷ鞯囊蛩?每半年應(yīng)進行一次壓力設(shè)定點(圖3)的檢查。(1)連接一臺手搖泵到校驗點(T1或T2),關(guān)閉主管道截斷閥(A)。關(guān)閉溫度平抑氮氣瓶,并連接到閥門上的截斷閥(E)和充氣閥(D)。緩慢打開泄壓閥(F),其閥芯內(nèi)壓力將被泄放,水擊閥將處于開啟狀態(tài),水擊閥和管道截斷閥(A)之間的殘余壓力也將泄放到閥后。(2)殘余壓力被完全泄放后,關(guān)閉泄壓閥(F),并確定手搖泵的截斷閥(J和K)處于關(guān)閉狀態(tài)。(3)確定氮氣控制系統(tǒng)與充氣閥(D)之間連接正常,調(diào)整氮氣控制系統(tǒng)中的調(diào)壓閥,使其出口壓力與控制柜銘牌標示的氮氣設(shè)定壓力相同。緩慢開啟充氣閥(D)和溫差平抑氮氣瓶截斷閥(E),操作系統(tǒng)(即水擊閥)上的壓力表(G)將顯示加載到閥芯的氮氣設(shè)定壓力。(4)緩慢打開手搖泵后面的截斷閥(J和K),開動手搖泵,使水擊閥前的壓力到達水擊波壓力點(與閥內(nèi)氮氣設(shè)定壓力不同)。通過壓力表(L)可以觀察到壓力值,到達預(yù)定壓力時,水擊閥將開啟卸壓。(5)如果未達到水擊波的設(shè)定壓力時,水擊閥就開啟卸壓,則需順時針調(diào)整氮氣控制柜中的調(diào)壓閥,增加氮氣供應(yīng)壓力。其方法是重新采用手搖泵加壓,直至到達預(yù)定的水擊波壓力,使水擊閥正常開啟卸壓。(6)如果水擊閥在閥前壓力到達預(yù)定的水擊波壓力時仍未開啟,則需適當降低氮氣供應(yīng)的壓力。具體方法是:關(guān)閉水擊閥上的充氣閥(D),然后慢慢開啟水擊閥上的泄壓閥(F),使其微微泄出少許閥芯內(nèi)加載的氮氣;同時觀察壓力表(G),當閥門前和閥門內(nèi)壓力到達臨界點時,水擊閥將開啟,并記錄此時的壓力表(G)顯示的數(shù)值,該值即為預(yù)設(shè)的氮氣供應(yīng)壓力值;打開充氣閥(D),調(diào)整氮氣控制柜中的調(diào)壓閥,使出口壓力降低到記錄的壓力表(G)數(shù)值(調(diào)壓閥內(nèi)帶有一個泄壓閥,當閥后壓力超過調(diào)壓閥設(shè)定壓力時,調(diào)壓閥內(nèi)的泄壓閥會將閥后多余的氣體排放到空氣中,從而達到穩(wěn)壓的目的),此時壓力表(G)顯示的數(shù)值即為重新調(diào)整后的氮氣設(shè)定壓力;最后重新使用手搖泵進行驗證。(7)如果氮氣設(shè)定值不再變動,則表明水擊閥上的泄壓閥(F)已關(guān)閉,而充氣閥(D)和溫差平抑氮氣瓶的截斷閥(E)正常開啟。在拆除手搖泵系統(tǒng)時,必須首先