密闭输送管道泄压阀压力保护装置的研究

密闭输送管道泄压阀压力保护装置的研究

2011年10月，大桥（番禺至北海）建成，年供油能力198公里，年销售额3000万吨。这是中国的最南端管道。目前主要担负着从湛江港码头至北海炼化商储库区进口原油的接卸、输送任务,常年采用常温、密闭输送方式。为防止管道末端——商储库区在频繁切罐时的误操作,引发水击或阀门故障,导致管道憋压的事故发生,确保管网的安全可靠运行,对湛北线应用的泄压阀进行了选型分析。泄压阀是密闭输送管道中不可缺少的压力保护装置。当干线压力高于泄压阀设定泄放值时,泄压阀开启泄放,并将管道内流体介质泄放到储备罐内,从而防止水击发生和管道异常升压所造成的管网及设备受损;当压力恢复到低于设定的泄放压力时,泄压阀自动关闭,停止泄放。阀门关闭要平稳没有冲击,工作不受其它外部因素影响,只与管道运行压力变化有关。它是一个全自动阀门,可以根据管网输送工艺的要求人为干预设定值和报警值,起到保护输油管道和设备安全运行的作用。1轴流氮气控制式泄压阀按照输油管网压力保护要求,根据不同的保护对象可采用“超前保护”和“泄放保护”两种方式。“超前保护”主要依赖SCADA系统的支持,“泄放保护”是被动式保护。随着泄放保护设施——泄压阀的更新发展,这种保护措施更加可靠和完善。在水击过程中,泄压阀可在压力高于设备工作压力之前,跟踪压力波并开启泄放介质,降低其压力峰值,当水击压力衰减后,它可以自动恢复关闭状态,达到管线自动连续保护的效果。泄压阀不受外界条件,如电力、通讯因素的影响,自成体系,具有响应速度快、排量大、阻力小的优点,还具备可靠启闭控制的功能。近年来在我国部分输油管网中引进采用的为美国丹尼尔公司、格罗夫公司、荷兰莫克维迪公司生产的泄压阀产品,随着我国改革开放步伐的加快和油气集输管网的迅猛增多,国产轴流氮气控制式泄压阀,轴流先导式泄压阀已相继投放市场,并逐渐得到用户的认可。泄压阀主要有氮气控制式和先导式两种结构。其中,先导式结构泄压阀适合应用在成品油及其它化工产品输送管线,氮气控制式结构更适合应用于粘度较高和含有杂质的原油输送管道。氮气控制式是以氮气作为泄压阀的启闭控制动力,其系统配置有氮气储能瓶,优点是压力调整范围宽,压力设定简单、稳定、精度高,阀门启闭不受输送介质性能影响。根据泄放装置的特点,结合输油管网压力安全保护要求,在选择压力泄放保护装置时应首先从考虑以下几点:(1)应根据输油管线设计规范所允许的管网压力波动范围、管线的运行工况进行水击分析计算,确定超压泄放保护装置的设定泄放压力点。(2)根据输油管线的特点,应首选泄压阀作为管线压力泄放保护的安全装置。因为它具有泄放流通量大,响应速度快,不产生二次水击共振,能在超压点把部分甚至全部液体泄放到常压罐中,并且在水击压力泄放后自动恢复其正常关闭状态,从而为管网的安全运行提供持续保护。如果输送粘度高或杂质含量高的液体介质如原油、浆液等介质,则宜选用氮气控制式泄压阀;如输送较清洁的液体介质如成品油及其它化工产品,则可考虑优先选用先导式泄压阀。(3)在泄压阀的选型计算中除考虑其泄放量外,还应校核其泄放时的出口流速,确保其≤17.5m/s,避免泄放流速过高,产生汽蚀噪音和泄放管路振动。(4)泄压阀的选用还应根据管线工艺运行要求,确定是以控制瞬变压力的增压速率为主,还是以控制瞬变压力增压幅值为主。如果是以控制增压速率为主,则应采用带有增压速率控制器的泄压阀,把增压速率控制在0.14×105~0.4×105Pa/s。以达到既控制增压速率又能控制增压幅值的双重功能。(5)根据实际使用工况,在工艺选型设计时需考虑检修维护要求,可按一备一用的方式设置选用泄压阀。2国内外泄压阀的应用当前实际应用的泄压阀有国产和进口两类。对国产WHXY41f/y氮气控制式泄压阀和美国M公司的同类设备进行比较,结果如表1。国产WHXY41f/y氮气式泄压阀投放市场以来,在南海油田涠州岛处理站、大庆油田庆—哈原油管线、燕山石化沧—京—燕原油管线、新疆克—乌成品油管线、中石化西南成品油管线、长庆靖—咸原油管线、延长集团靖—榆成品油管线、定—靖管线、哈萨克斯坦扎纳若尔原油管线等国内外工程中大量使用。进口泄压阀已在库—善管线、格—拉成品油管线、兰—成—渝成品油管线、西南成品油管线、港—枣成品油管线等工程中引进应用。综上所述,国产WHXY41f/y氮气式泄压阀的各项性能指标与进口设备完全一致,价格仅为进口产品的40%,是进口产品的理想替代产品。3泄压阀的安装WHXY41F/Y氮气控制式泄压阀主阀由阀体、阀芯套、阀芯、阀座固定器、组合式阀座等部件构成。泄压系统由主阀、氮气储能瓶、气体减压器、压力变送器、数值报警设定仪、节流阀等组成,结构及系统图如图2所示。氮气控制式泄压阀的工作主要依赖于对泄压阀滑塞内腔的压力控制。当正常输送时,滑塞在内腔设定压力作用下将紧紧地与主阀座贴合,使泄压阀处于正常关闭状态。当管线发生异常压力升高,超过其滑塞内腔所设定的安全控制压力时,在压差的作用下滑塞打开,通过滑塞外腔开始泄压,迅速、有效地泄放主管道的超高压力,使原油通过泄压阀泄放至备用储油罐。当管线压力恢复至正常工作压力时,滑塞与阀座紧紧贴合,恢复关闭状态停止泄放,管线恢复正常输送。根据泄压阀的结构及功能要求:在安装使用时一定要对照安装使用手册要求,将泄压阀安装在系统能敏感觉察压力升高的部位;并按泄压阀阀体上箭头指示的安装方向,确保泄压阀的安装方向正确;泄压阀的前段应安装闸阀,以满足检修需要,使用时保持常开状态,后端应安装单向止回阀,防止备用油罐内原油反串至泄压系统。安装完成后,对其氮气系统的各个连接部位进行仔细检查,不允许有任何渗漏。泄压阀应根据输送介质的洁净情况至少一年内人为全开泄放一次,以排除管道正常运行中积沉在泄压阀前的脏污介质,避免其在泄压阀小开度泄压的情况下对滑塞密封部位和阀座密封环的破坏。要经常检查泄放管道的通畅情况,以免脏物堵塞泄放管路,造成泄压阀失效。在管道吹扫时应将泄压阀前的检修闸阀关闭。以免粗大脏污颗粒堆积在泄压阀进口处,造成泄压运行时卡阻,使泄压阀不能正常关闭。定期检查作为泄压阀外界能源的氮气储能瓶的压力,如压力低于设定的泄放控制压力,应及时更换气瓶或补齐。如果泄压阀用于贸易交接的油品管道上,且安装在流量计之前,交接双方应提前达成协议,对高压泄放的原油计量结算采用泄压阀专用计量油罐液位变化的静态计量为准。4放空阀的应用随着我国改革开放步伐的加快和油气集输管网的迅猛发展,国产泄压阀的发展也大大加快。国产轴流氮气控制式泄压阀、轴流先导式泄压阀、双功泄压阀已相继投产并取代进口产品,成功应用在