長距離輸油管線水擊的分析與防范

長距離輸油管線水擊的分析與防范

一、輸油管道用電氣系統(tǒng)的確定根據(jù)連接次數(shù)控制關(guān)閉閥的直接式（一個(gè)連接）和間接式（大于一個(gè)連接），以控制。直接式泄壓閥有彈簧直接式和定值器分離式兩種。彈簧直接式泄壓閥結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快且無測(cè)壓管路堵塞問題,但是泄放量小、控制準(zhǔn)確度低、回差大、定值穩(wěn)定性差,因此輸油干線不宜采用彈簧直接作用型泄壓閥。定值器分離式泄壓閥(如橡膠囊式氮?dú)庑箟洪y)具有響應(yīng)速度快、泄放量大且無測(cè)壓管路堵塞問題,控制準(zhǔn)確度、回差和定值穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),但是需另配氣源和定值器,結(jié)構(gòu)上復(fù)雜,維護(hù)量大,技術(shù)相對(duì)落后。間接式泄壓閥有先導(dǎo)式和電磁換向式兩種。先導(dǎo)式泄壓閥為兩個(gè)控制環(huán)節(jié)的泄壓閥。電磁換向式泄壓閥需要配置一套儀表監(jiān)控裝置,因此是三個(gè)控制環(huán)節(jié)的泄壓閥。雖然從結(jié)構(gòu)上看,間接式泄壓閥是直接式泄壓閥與導(dǎo)閥或電磁換向閥的組合體,但是從性能方面取得了大幅度技術(shù)進(jìn)步,屬于直接式泄壓閥的更新?lián)Q代產(chǎn)品。因此目前輸油管道干線絕大多數(shù)采用的是間接式泄壓閥。編輯:呂彥按控制取源方式的不同,泄壓閥分自力式和它力式兩種類型。自力式泄壓閥控制取源為泄壓閥自身,不需要外部控制信號(hào)。先導(dǎo)式泄壓閥和各種直接式泄壓閥屬于自力式泄壓閥。自力式泄壓閥特點(diǎn)是控制環(huán)節(jié)少、結(jié)構(gòu)簡單。但是由于控制環(huán)節(jié)中存在著機(jī)械彈性元件,回差較大,所以控制性能具有局限性?；谶@個(gè)特點(diǎn),先導(dǎo)式泄壓閥多用于控制精確度要求不高的場(chǎng)合。它力式泄壓閥的控制取源為外部的儀表監(jiān)控裝置,儀表監(jiān)控裝置進(jìn)行壓力檢測(cè)且控制信號(hào)輸出,然后通過換向閥實(shí)現(xiàn)泄壓閥的自動(dòng)控制。電磁換向式泄壓閥是一種用電液作為動(dòng)力的它力式泄壓閥,其控制性能取決于儀表監(jiān)控裝置。由于目前儀表監(jiān)控裝置的準(zhǔn)確度和可靠性都很高,因此與自力式泄壓閥相比,電磁換向式泄壓閥在控制準(zhǔn)確度、回差、定值穩(wěn)定性、調(diào)試以及遠(yuǎn)方監(jiān)控性能都具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。電磁換向式泄壓閥是多環(huán)節(jié)控制系統(tǒng),結(jié)構(gòu)組成相對(duì)復(fù)雜些。因此,在控制精確度要求比較高或是需要遠(yuǎn)方監(jiān)控的場(chǎng)合,應(yīng)用電磁換向式泄壓閥具有一定的優(yōu)勢(shì)。例如,密閉輸油管道出站管道壓力高,保護(hù)一般分為三級(jí),第一級(jí)為調(diào)節(jié)閥保護(hù),第二級(jí)為泄壓閥保護(hù),第三級(jí)為壓力開關(guān)停機(jī)保護(hù)。由于壓力變化速度很快,三級(jí)保護(hù)之間的壓力定值相差很小,所以選用電磁換向式泄壓閥最為有利。泄壓閥的閥體有角式和軸流式兩種。角式閥體易于在線檢修,而且造價(jià)低,但是泄壓時(shí),介質(zhì)流動(dòng)的噪音比較大。軸流式閥體泄壓時(shí)介質(zhì)流動(dòng)噪音小,但是不能實(shí)現(xiàn)在線檢修,而且造價(jià)昂貴。軸流式閥體有橡膠囊式和機(jī)械式兩種,膠囊式響應(yīng)速度快,但橡膠囊使用的壽命較短。機(jī)械式使用壽命較長,但響應(yīng)速度較慢。動(dòng)力供應(yīng)的連續(xù)性是動(dòng)力外供式泄壓閥的一項(xiàng)重要安全運(yùn)行指標(biāo),以往在UPS電源或太陽能電池等技術(shù)不夠成熟的情況下,需要用帶壓氣源儲(chǔ)罐或氮?dú)馄孔鳛樾箟洪y動(dòng)力。但目前UPS電源或太陽能電池產(chǎn)品的性能和可靠性足以滿足泄壓閥的動(dòng)力供應(yīng),因此電磁換向式泄壓閥將會(huì)具有更好的應(yīng)用前景。泄壓閥是否具有可靠的工作性能,不僅取決于本身的品質(zhì),在很大程度上也取決于環(huán)境工況,如動(dòng)力介質(zhì)的過濾與防凝、引壓導(dǎo)管的管徑與引壓點(diǎn)位置、儀表監(jiān)控系統(tǒng)的精確度與采樣周期和泄壓閥上下游閥門的開啟狀態(tài)均應(yīng)符合技術(shù)要求。在安全級(jí)別要求很高的場(chǎng)合,宜并聯(lián)安裝一臺(tái)自力式泄壓閥和一臺(tái)電磁換向式泄壓閥,并同時(shí)投用。在兩臺(tái)泄壓閥中,電磁換向式泄壓閥定值稍低,作為主用;自力式泄壓閥定值稍高,作為備用。二、壓力閥系統(tǒng)的工作原理現(xiàn)以GREENWOOD先導(dǎo)式泄壓閥和GREENWOOD電磁換向式泄壓閥為例,說明這兩種泄壓閥(系統(tǒng))的工作原理。1、壓力下的斷線GREENWOOD先導(dǎo)式泄壓閥為液動(dòng)、角式、自力式泄壓閥,主要由主閥和導(dǎo)閥組成(見圖1)。主閥的流動(dòng)方向?yàn)橄逻M(jìn)上出,進(jìn)口端較細(xì)接高壓端(泵機(jī)組出口)管道,出口端較粗接低壓端(泄壓罐)管道。主閥接有3條細(xì)的控制管道,其中P管道為高壓油管道,A管道為活塞控制管道,R管道為低壓油管道。主閥是按主閥活塞兩端的力差工作的,當(dāng)A管道與P管道接通時(shí),P管道壓力等于A管道壓力,活塞在彈簧的作用下向下移動(dòng),活塞上側(cè)的受壓面積大于活塞下側(cè)的受壓面積,活塞可以獲得足夠的關(guān)閥力關(guān)閉主閥。當(dāng)A管道與R管道接通時(shí),P管道壓力高于R管道壓力,所以P管道壓力高于A管道壓力,這時(shí)活塞下側(cè)的力高于活塞上側(cè)力與彈簧力之和,活塞向上移動(dòng)開啟主閥。導(dǎo)閥為兩位三通液動(dòng)換向閥。兩位是指“1”狀態(tài)位和“2”狀態(tài)位,三通是指P1孔、A孔和R孔,液動(dòng)控制通過C孔實(shí)現(xiàn)。當(dāng)C孔壓力低于設(shè)定的彈簧壓力時(shí),膜片帶動(dòng)導(dǎo)閥閥芯向左移動(dòng),導(dǎo)閥工作在“2”狀態(tài)位,即P1孔與A孔接通。當(dāng)C孔壓力高于設(shè)定的彈簧壓力時(shí),膜片帶動(dòng)導(dǎo)閥閥芯向右移動(dòng),導(dǎo)閥工作在“1”狀態(tài)位,即R孔與A孔接通。當(dāng)泵出口(進(jìn)站或出站)壓力低于導(dǎo)閥彈簧壓力設(shè)定值時(shí),泵出口油壓經(jīng)過濾器、經(jīng)導(dǎo)閥P1孔和A孔作用于主閥活塞上側(cè),由于受壓面積差的存在,主閥關(guān)閉。當(dāng)泵出口(進(jìn)站或出站)壓力高于導(dǎo)閥彈簧壓力設(shè)定值時(shí),導(dǎo)閥的A孔和R孔接通,由于主閥活塞下側(cè)力高于上側(cè)力,主閥打開。2、儀表監(jiān)控裝置的設(shè)計(jì)GREENWOOD電磁換向式泄壓閥系統(tǒng)為電控液動(dòng)、角式、間接和它力式泄壓閥,主要由主閥、電磁換向閥、控制裝置和壓力變送器組成(見圖2)。主閥與GREENWOOD先導(dǎo)式泄壓閥的主閥完全一樣。電磁換向閥為三位三通的結(jié)構(gòu)型式。三位是指“1”(開閥)狀態(tài)位、“2”(失電鎖定)狀態(tài)位和“3”(關(guān)閥)狀態(tài)位;三通是指P1孔、A孔和R孔。電磁換向閥由雙電磁鐵、換向閥和雙手動(dòng)按鈕3部分組成,具有手動(dòng)和電動(dòng)兩種操作方式。手動(dòng)操作方式是電動(dòng)操作方式的后備,當(dāng)失電時(shí),電磁換向閥各孔關(guān)斷,主閥活塞鎖定原位。此時(shí)若按住開閥或關(guān)閥按鈕可以實(shí)現(xiàn)主閥開或關(guān),若松開開閥或關(guān)閥按鈕,主閥將會(huì)停開或停關(guān)。當(dāng)有電時(shí),電磁換向閥手動(dòng)操作方式具有方向性,即進(jìn)行手動(dòng)操作時(shí),手動(dòng)按鈕應(yīng)處于帶電電磁鐵的一側(cè),否則易燒毀電磁線圈。正常狀態(tài)下電磁換向閥工作在電動(dòng)方式下,由于電動(dòng)操作是通過繼電器的一個(gè)單刀雙擲接點(diǎn)K1-1實(shí)現(xiàn),所以只要有電,電磁換向閥必然有一側(cè)電磁鐵帶電。電磁鐵的功率一般在40～60W范圍內(nèi),相當(dāng)于40～60W的電加熱器始終為換向閥伴熱。儀表監(jiān)控裝置可以通過儀表回路實(shí)現(xiàn)(見圖2),也可以通過計(jì)算機(jī)軟件編程實(shí)現(xiàn)。在監(jiān)控裝置中必須設(shè)定壓力泄放定值PSP、檢測(cè)泵出口(進(jìn)站或出站)壓力PPV,且由UPS提供220VAC電源。監(jiān)控裝置由信號(hào)比較放大、泵出口(進(jìn)站或出站)壓力顯示、自動(dòng)操作、手動(dòng)操作和輸出報(bào)警5個(gè)部分所組成。設(shè)K1和K2和處于圖2狀態(tài)下,當(dāng)PPV<PSP時(shí),K1-1輸出關(guān)閥接點(diǎn)信號(hào);當(dāng)PPV≥PSP時(shí),通過比較放大器和K2并K1-1轉(zhuǎn)換輸出開閥接點(diǎn)信號(hào),同時(shí)通過K1-2輸出遠(yuǎn)傳報(bào)警接點(diǎn)信號(hào)。若需要進(jìn)行手動(dòng)操作時(shí),應(yīng)先將開關(guān)置于K3關(guān)閥狀態(tài),然后將K2置于手動(dòng)狀態(tài),以防主閥誤開。為防止調(diào)節(jié)過程出現(xiàn)較大的回差,不建議比較放大器設(shè)定死區(qū),監(jiān)控裝置應(yīng)設(shè)置壓力顯示功能。壓力變送器的準(zhǔn)確度應(yīng)不低于0.25級(jí)。為防止調(diào)節(jié)過程出現(xiàn)較大的測(cè)量滯后時(shí)間,壓力變送器不應(yīng)設(shè)置阻尼;其測(cè)壓導(dǎo)管電伴熱和隔離罐技術(shù)狀態(tài)完好,相關(guān)手動(dòng)閥應(yīng)處于全開狀態(tài),保證被測(cè)介質(zhì)處于良好的流動(dòng)狀態(tài)。三、壓力閥的安裝和注意事項(xiàng)1、排水閥的選擇(1)提供的主要參數(shù)必須正確主要參數(shù)有壓力設(shè)定值、最大泄放量、開啟響應(yīng)時(shí)間和閥前后允許壓差范圍。(2)電控式泄壓閥為保證開啟時(shí)間盡可能短(低于0.5s),應(yīng)注意兩點(diǎn),一是優(yōu)選電控式泄壓閥或直接作用式泄壓閥,其次選用先導(dǎo)式泄壓閥;二是優(yōu)選用液體作為動(dòng)力源的泄壓閥,其次選用氣體作為動(dòng)力源的泄壓閥。(3)不同泄壓方式工作的,主要有以下幾種為保證定值穩(wěn)定性,應(yīng)注意兩點(diǎn),一是應(yīng)優(yōu)先選擇定值泄壓閥,即電控式泄壓閥是以定值(最大泄量與初泄時(shí)的壓力值一樣)泄放方式工作的,而其它種類泄壓閥多數(shù)是以過值(最大泄量要比初泄時(shí)的壓力值高的多,有時(shí)甚至超過初泄值的5%,先導(dǎo)式泄壓閥要比彈簧直接式泄壓閥好的多)泄放方式工作的;二是應(yīng)優(yōu)先選用電控裝置作為控制泄壓閥的信號(hào)源。(4)電控式泄壓閥的選擇回差是泄壓閥開啟瞬間壓力值與恢復(fù)瞬間壓力值之差?；夭钸^大有3種不利因素,即泄放時(shí)管道壓力波動(dòng)過大;易出現(xiàn)開閥后不關(guān)閥的情況;易造成過量泄放而引起泄放罐冒頂?shù)奈ｋU(xiǎn)。為使回差盡可能小,應(yīng)選用電控式泄壓閥,因?yàn)殡娍厥叫箟洪y的回差小于2.5%;泄壓閥系統(tǒng)應(yīng)伴熱保溫設(shè)施。(5)采用角式泄壓閥采用氮?dú)庾鳛閯?dòng)力源需要考慮氮?dú)鈮毫囟妊a(bǔ)償、氣體管路泄漏和氮?dú)馄慷ㄆ诟鼡Q等問題,維護(hù)量比較大,而電動(dòng)方式幾乎沒有維護(hù)工作量。選用角式泄壓閥,其閥體易于維護(hù),因?yàn)闄z修角式泄壓閥閥體能夠在線直接進(jìn)行。盡可能選用閥芯過流孔大的泄壓閥,以減少清閥芯堵塞的工作量。選用電控泄壓閥可以方便的進(jìn)行在線定期檢測(cè)。選用電控泄壓閥有利于SCADA系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。2、dpdt的輸出安裝泄壓閥時(shí),為保證主閥的動(dòng)作速度和可靠性,過濾器的過濾精度為25μm,過濾器前后的閥應(yīng)為手動(dòng)閘閥,小于2m長的液壓導(dǎo)管的管徑不能低于10mm。另外,應(yīng)配具備技術(shù)性能良好的伴熱保溫設(shè)施。電磁換向閥直徑為10mm。所配監(jiān)控裝置控制一臺(tái)泄壓閥,其組成為一臺(tái)壓力變送器(4～20mA,0.25級(jí),防爆)、一臺(tái)數(shù)顯壓力控制儀表(4～20mA,帶壓力設(shè)定功能,0.25級(jí),DPDT的輸出采用三線控制一個(gè)換向閥)、一個(gè)220VAC中間繼電器(分別用作輸出電源狀態(tài)和開閥狀態(tài)信號(hào))和一個(gè)三位四通電磁換向閥(220VAC,0.2A,25～60L/min,失電各通關(guān)閉,防爆)。一個(gè)過濾器(容積不低于0.2L,60目,籃式不銹鋼網(wǎng))、一個(gè)信號(hào)防雷器和若干米電熱帶等。2006年4月9日,在長春輸油分公司農(nóng)安泵站進(jìn)行了對(duì)