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（一個連接）和間接式（大于一個連接），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、響應速度快且無測壓管路堵塞問題,但是泄放量小、控制準確度低、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(如橡膠囊式氮氣泄壓閥)具有響應速度快、泄放量大且無測壓管路堵塞問題,控制準確度、回差和定值穩(wěn)定性好等優(yōu)點,但是需另配氣源和定值器,結(jié)構(gòu)上復雜,維護量大,技術(shù)相對落后。間接式泄壓閥有先導式和電磁換向式兩種。先導式泄壓閥為兩個控制環(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。先導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)中存在著機械彈性元件,回差較大,所以控制性能具有局限性?；谶@個特點,先導式泄壓閥多用于控制精確度要求不高的場合。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)控裝置進行壓力檢測且控制信號輸出,然后通過換向閥實現(xiàn)泄壓閥的自動控制。電磁換向式泄壓閥是一種用電液作為動力的它力式泄壓閥,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確度、回差、定值穩(wěn)定性、調(diào)試以及遠方監(jiān)控性能都具有顯著的優(yōu)點。電磁換向式泄壓閥是多環(huán)節(jié)控制系統(tǒng),結(jié)構(gòu)組成相對復雜些。因此,在控制精確度要求比較高或是需要遠方監(jiān)控的場合,應用電磁換向式泄壓閥具有一定的優(yōu)勢。例如,密閉輸油管道出站管道壓力高,保護一般分為三級,第一級為調(diào)節(jié)閥保護,第二級為泄壓閥保護,第三級為壓力開關(guān)停機保護。由于壓力變化速度很快,三級保護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,而且造價低,但是泄壓時,介質(zhì)流動的噪音比較大。軸流式閥體泄壓時介質(zhì)流動噪音小,但是不能實現(xiàn)在線檢修,而且造價昂貴。軸流式閥體有橡膠囊式和機械式兩種,膠囊式響應速度快,但橡膠囊使用的壽命較短。機械式使用壽命較長,但響應速度較慢。動力供應的連續(xù)性是動力外供式泄壓閥的一項重要安全運行指標,以往在UPS電源或太陽能電池等技術(shù)不夠成熟的情況下,需要用帶壓氣源儲罐或氮氣瓶作為泄壓閥動力。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力供應,因此電磁換向式泄壓閥將會具有更好的應用前景。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,如動力介質(zhì)的過濾與防凝、引壓導管的管徑與引壓點位置、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)均應符合技術(shù)要求。在安全級別要求很高的場合,宜并聯(lián)安裝一臺自力式泄壓閥和一臺電磁換向式泄壓閥,并同時投用。在兩臺泄壓閥中,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先導式泄壓閥為液動、角式、自力式泄壓閥,主要由主閥和導閥組成(見圖1)。主閥的流動方向為下進上出,進口端較細接高壓端(泵機組出口)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A管道與P管道接通時,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,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A管道與R管道接通時,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,活塞向上移動開啟主閥。導閥為兩位三通液動換向閥。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,液動控制通過C孔實現(xiàn)。當C孔壓力低于設(shè)定的彈簧壓力時,膜片帶動導閥閥芯向左移動,導閥工作在“2”狀態(tài)位,即P1孔與A孔接通。當C孔壓力高于設(shè)定的彈簧壓力時,膜片帶動導閥閥芯向右移動,導閥工作在“1”狀態(tài)位,即R孔與A孔接通。當泵出口(進站或出站)壓力低于導閥彈簧壓力設(shè)定值時,泵出口油壓經(jīng)過濾器、經(jīng)導閥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。當泵出口(進站或出站)壓力高于導閥彈簧壓力設(shè)定值時,導閥的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GREENWOOD電磁換向式泄壓閥系統(tǒng)為電控液動、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、換向閥和雙手動按鈕3部分組成,具有手動和電動兩種操作方式。手動操作方式是電動操作方式的后備,當失電時,電磁換向閥各孔關(guān)斷,主閥活塞鎖定原位。此時若按住開閥或關(guān)閥按鈕可以實現(xiàn)主閥開或關(guān),若松開開閥或關(guān)閥按鈕,主閥將會停開或停關(guān)。當有電時,電磁換向閥手動操作方式具有方向性,即進行手動操作時,手動按鈕應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方式下,由于電動操作是通過繼電器的一個單刀雙擲接點K1-1實現(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現(xiàn)(見圖2),也可以通過計算機軟件編程實現(xiàn)。在監(jiān)控裝置中必須設(shè)定壓力泄放定值PSP、檢測泵出口(進站或出站)壓力PPV,且由UPS提供220VAC電源。監(jiān)控裝置由信號比較放大、泵出口(進站或出站)壓力顯示、自動操作、手動操作和輸出報警5個部分所組成。設(shè)K1和K2和處于圖2狀態(tài)下,當PPV<PSP時,K1-1輸出關(guān)閥接點信號;當PPV≥PSP時,通過比較放大器和K2并K1-1轉(zhuǎn)換輸出開閥接點信號,同時通過K1-2輸出遠傳報警接點信號。若需要進行手動操作時,應先將開關(guān)置于K3關(guān)閥狀態(tài),然后將K2置于手動狀態(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)控裝置應設(shè)置壓力顯示功能。壓力變送器的準確度應不低于0.25級。為防止調(diào)節(jié)過程出現(xiàn)較大的測量滯后時間,壓力變送器不應設(shè)置阻尼;其測壓導管電伴熱和隔離罐技術(shù)狀態(tài)完好,相關(guān)手動閥應處于全開狀態(tài),保證被測介質(zhì)處于良好的流動狀態(tài)。三、壓力閥的安裝和注意事項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、開啟響應時間和閥前后允許壓差范圍。(2)電控式泄壓閥為保證開啟時間盡可能短(低于0.5s),應注意兩點,一是優(yōu)選電控式泄壓閥或直接作用式泄壓閥,其次選用先導式泄壓閥;二是優(yōu)選用液體作為動力源的泄壓閥,其次選用氣體作為動力源的泄壓閥。(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,應注意兩點,一是應優(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的壓力值高的多,有時甚至超過初泄值的5%,先導式泄壓閥要比彈簧直接式泄壓閥好的多)泄放方式工作的;二是應優(yōu)先選用電控裝置作為控制泄壓閥的信號源。(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瞬間壓力值之差。回差過大有3種不利因素,即泄放時管道壓力波動過大;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。為使回差盡可能小,應選用電控式泄壓閥,因為電控式泄壓閥的回差小于2.5%;泄壓閥系統(tǒng)應伴熱保溫設(shè)施。(5)采用角式泄壓閥采用氮氣作為動力源需要考慮氮氣壓力溫度補償、氣體管路泄漏和氮氣瓶定期更換等問題,維護量比較大,而電動方式幾乎沒有維護工作量。選用角式泄壓閥,其閥體易于維護,因為檢修角式泄壓閥閥體能夠在線直接進行。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行在線定期檢測。選用電控泄壓閥有利于SCADA系統(tǒng)的遠程監(jiān)測。2、dpdt的輸出安裝泄壓閥時,為保證主閥的動作速度和可靠性,過濾器的過濾精度為25μm,過濾器前后的閥應為手動閘閥,小于2m長的液壓導管的管徑不能低于10mm。另外,應配具備技術(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)控裝置控制一臺泄壓閥,其組成為一臺壓力變送器(4～20mA,0.25級,防爆)、一臺數(shù)顯壓力控制儀表(4～20mA,帶壓力設(shè)定功能,0.25級,DPDT的輸出采用三線控制一個換向閥)、一個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)和一個三位四通電磁換向閥(220VAC,0.2A,25～60L/min,失電各通關(guān)閉,防爆)。一個過濾器(容積不低于0.2L,60目,籃式不銹鋼網(wǎng))、一個信號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)安泵站進行了對