先導式安全泄壓閥在成品油管道輸送應用

                      先導式安全泄壓閥在成品油管道輸送應用

                      上海申弘閥門有限公司

之前介紹三級減壓閥串聯，現在介紹先導式安全泄壓閥在成品油管道輸送應用本標準規(guī)定了成品油管道輸送的安全技術要求。

先導式安全泄壓閥在成品油管道輸送應用本標準適用于輸送汽油、煤油、柴油的成品油管道。

2  規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。而，鼓勵根據本標準達成協議的各方研究是否可使用這些文件的版本。凡是不注日期的引用文件，其版本適用于本標準。為了控制和消除長輸成品油管道的水擊危害，采用DANFLOMODEL20型先導式泄壓閥消減管道中的水擊波。該泄壓閥通過泄放管道中的油品。使其體積發(fā)生變化，油品壓能得到釋放，從而減弱了水擊波的強度。國內已有多條長輸成品油管道采用這種泄壓閥．實際運行表明該泄壓閥具有流通能力強、響應快速的特點。在長輸成品油管道保護系統(tǒng)中，DANFLOMODEL20型先導式泄壓閥已成為一種關鍵設備．具有廣泛的應用價值。高低壓泄壓閥的結構及工作原理,分析了該閥出現故障的原因,提出了在使用中應注意的問題及日常維護要求,并指出在主閥體和指揮器控制管道上安裝伴熱系統(tǒng)等多項保證泄壓閥安全運行的措施,確保了泵站的安全生產。本論文通過對石油化工行業(yè)先導式泄壓閥的計算機輔助設計選型系統(tǒng)的研制,闡述了先導式泄壓閥的操作性能、動作原理及選型時的參數選擇。對石油化工行業(yè)正確、合理、經濟的選擇先導式泄壓閥有著重要的指導意義,并且通過計算機的輔助可以快速、準確的完成該復雜、繁瑣的一系列過程。石油化工行業(yè)具有高科技、高危險、關系民生、環(huán)境影響大等特點,本論文的研究對該行業(yè)系統(tǒng)平穩(wěn)、正常、經濟的運行起到了至關重要的作用。 本論文遵循ASME、API、ANSI及ISO等規(guī)范及標準,描述了先導式泄壓閥計算機輔助選型設計的基本特征參數的選擇與確定,結合材料學、流體力學、熱力學、信息學、計算機技術、機械等多種學科,是一種綜合的、多學科的研究。 通過計算機輔助設計選型系統(tǒng)可以直觀的、感性的了解到本論文將一個系統(tǒng)性的、復雜的、專業(yè)性的先導式泄壓閥選型過程簡化成一個操作性強的、簡便的、大眾化的選型程序。

GB 50074  石油庫設計規(guī)范

GB 50151  低倍數泡沫滅火系統(tǒng)設計規(guī)范

GB 50183  石油天然氣工程設計防火規(guī)范

GB 50196  高倍數、中倍數泡沫滅火系統(tǒng)設計規(guī)范

GB 50253  輸油管道工程設計規(guī)范

GBJ 140  建筑滅火器配置設計規(guī)范

SY/T 0075 油罐區(qū)防火堤設計規(guī)范

SY/T 5737  原油管道輸送安全規(guī)程

SY/T 5858  石油工業(yè)動火作業(yè)安全規(guī)程

SY 5984  油(氣)田容器、管道和裝卸設施接地裝置安全檢查規(guī)定

SY/T 6470  輸油氣管道通用閥門操作、維護、檢修規(guī)程

SY 6503  可燃氣體檢測報警器使用規(guī)范

SY/T 6529  原油庫固定式消防系統(tǒng)運行規(guī)范

3  安全通則

3.1  輸油管道和輸油站的新建、改建、擴建工程應按GB 50183和GB 50253的規(guī)定執(zhí)行，安全設施與主體工程應做到同時設計、同時施工、同時投入使用。

3.2  進入生產區(qū)應按規(guī)定穿戴勞動保護用品。

3.3  防爆區(qū)內不應使用非防爆器具和非防爆通信工具。

3.4  站內不應使用易燃、易爆及有腐蝕性溶劑擦洗設備、衣服和地面。

3.5  油氣生產區(qū)內，應按SY 6503要求安裝并檢定固定式可燃氣體檢測報警儀。

3.6  順序輸送的管道，計劃性維檢修宜安排在安全性較高的油品段進行。

3.7  輸油管道動火宜按SY/T 5858的規(guī)定執(zhí)行。動火作業(yè)坑除滿足施工作業(yè)要求外，應分別有上、下通道，通道坡度應小于50[sup]o[/sup]?？觾仁┕と藛T應有逃生救生措施。如對管道進行封堵，封堵作業(yè)坑與動火作業(yè)坑之間應有不小于1m的間隔墻。

3.8  特種作業(yè)人員應持證上崗。

3.9  管道大型穿跨越段、經過的水源地及環(huán)境敏感區(qū)段、地震活動頻繁段、易發(fā)生滑坡和泥石流段、人口密集區(qū)、儲油罐區(qū)等重點部位、重點管段應制定應急預案。應急預案至少應包括：管道斷裂、跑油、著火、爆炸和通信中斷等緊急情況。

3.10  泄壓用的安全閥和輸油管道的高、低壓泄壓閥、減壓閥等各類安全保護設施應保持使用完好，并按規(guī)定檢測。

3.11  啟停泵、切換流程、收發(fā)清管器、油品分輸等操作除嚴格執(zhí)行操作規(guī)程外，應在控制室或現場進行有效監(jiān)護。

3.12  控制顯示儀表確認靈敏準確，才能進行倒流程。切換流程時，應按照“先開后關”、“緩開緩關”原則開關閥門，高低壓銜接部位應先導通低壓部位；切斷流程時，應先切斷高壓部位。

4  輸儲油設備

4.1  輸油機泵

4.1.1  機泵操作：

a) 啟泵前，應按操作規(guī)程做好各項準備工作。

b) 啟停泵前，應及時通知上下站，在調整運行參數時要加強崗位之間的。

c) 啟停泵宜有專人監(jiān)護。

4.1.2  正常運行的安全檢查與監(jiān)護：應按照規(guī)定對運行機泵逐臺、逐項、逐點地檢查，發(fā)現問題及時處理，并做好有關記錄。

4.1.3  輸油泵機組檢修：

a) 切斷泵機組的電源，并在相應的開關柜上懸掛“嚴禁合閘”的警示牌。

b) 關閉進出口閥及相關閥門，切斷動力源。閥門上懸掛“正在檢修”的警示牌，并采取防止閥門開啟措施。

c) 檢修泵和運行泵宜采取安全隔斷措施。

d) 檢修應首先清除泵內及周圍的易燃物。

4.2  儲油罐

4.2.1  運行油罐液位應控制在上、下限安全罐位范圍內，不應超限運行。

4.2.2  防雷防靜電設施：

a) 儲油罐防雷設施應按GB 50074的規(guī)定執(zhí)行，防靜電接地應符合SY 5984的規(guī)定。

b) 儲油罐的防雷防靜電設施應每季檢查一次。春秋季各測一次接地電阻，電阻值不應大于10Ω。

c) 檢尺口應設有色金屬襯套。

4.2.3  儲油罐區(qū)防火堤與消防道路：

a) 儲油罐的防火堤應符合SY/T 0075的規(guī)定。

b) 罐區(qū)消防道路應符合GB 50183的規(guī)定，并保持暢通。

c) 罐區(qū)消防道路與防火堤之間不應種植樹木。

4.2.4  儲油罐的進、出油溫度和進出油速度應控制在設計參數允許范圍內。

4.2.5  儲油罐運行檢查：

a) 儲油罐的量油孔、透光孔用后應蓋好。

b) 運行儲油罐應按規(guī)定要求上罐檢查。

c) 上罐檢查應遵守：

1) 首先釋放靜電；

2) 夜間上罐應使用防爆照明器具；

3) 一次上罐人數不應超過5人；

4) 遇有雷雨或5級以上大風時，不應上罐；

5) 雪天應清掃扶梯的積雪后上罐。

4.2.6  儲油罐的呼吸閥、阻火器應定期檢查、維護，各地區(qū)應根據地區(qū)氣候情況確定合理的檢查維護周期和要求。

4.2.7  儲油罐頂部應保持無積雪、積水、油污和雜物。

4.2.8  內浮頂儲油罐浮盤無卡阻、保持靈活、密封有效，浮頂與罐體的電氣連接應保持完好。

4.2.9  儲油罐檢修：

a) 儲油罐檢修應按有關規(guī)定要求的周期進行。

b) 儲油罐檢修應有明確的安全措施。

4.3  閥門

上海申弘閥門有限公司生產相關的產品有：減壓閥(氣體減壓閥閥門操作、維護和檢修按SY/T 6470的規(guī)定執(zhí)行。在說明水擊現象產生原因和對成品油管道危害的基礎上，介紹了消除水擊危害的先導式泄壓閥的結構和原理，結合國內某成品油管道的實際情況，依據運行經驗，介紹了先導式泄壓閥的應用，設置、安裝、測試及維護方法。先導式安全閥是由一個主閥(安全閥)和一個先導閥(直接作用式安全閥)組成，主閥是真正的安全閥，而先導閥是用來感受受壓系統(tǒng)的壓力并使主閥開啟和關閉
要保證先導式安全閥的密封性能和其他各項性能指標，不但對主閥的閥座密封面和閥瓣密封面的平整度和表面粗糙度有嚴格的要求。而且對先導閥的閥座密封面和閥瓣密封面的平整度和和粗糙度有嚴格的要求,同時對壓縮彈簧的幾何尺寸、材料、熱處理也有嚴格的要求。這樣才能滿足密封比壓的要求。
要保持主閥的關閉力，以及操縱主閥和先導閥，能量可能來自系統(tǒng)介質、一個外部的能源，或者來自這兩者。當系統(tǒng)壓力開始超過一個整定的極限值時，先導閥或者通過除去或減少關閉力而讓系統(tǒng)介質迫使主閥開啟；或者產生一個力來使主閥開啟。當系統(tǒng)壓力降低以后，先導閥再重新產生關閉力，或者將開啟力消除。按照這樣的開啟和關閉模式，能夠在安全閥開啟之前保持一個大的關閉力。因此，先導式安全閥甚至在運行壓力接近整定壓力的情況下也能保持高度的密封性能。
先導式安全閥在即將開啟之前關閉力的大小可能是不受限制的，但對于某些結構的先導式安全閥也可能是通過選擇加以限制的。所謂關閉力是有限的，指的是一旦先導閥失效時，系統(tǒng)壓力能夠在允許的超過壓力范圍內使主閥開啟。對于關閉力有限的先導式安全閥，其安裝要求通常不像具有無限關閉力的先導式安全閥那樣嚴格。
操作介質的獲得，從容易得到的觀點出發(fā)，可靠的莫過于系統(tǒng)介質本身了。但是，先導閥卻必須設計成能適應于處在操作條件下的該種介質。
而另一方面，在使用系統(tǒng)介質本身有困難的場合，選擇外部操作介質則可能簡化先導式安全閥的設計。這樣的操作介質通常有壓縮空氣、液體，也可以采用電能操作。
主閥操作原理：主閥可以設計成隨其先導閥被供給能量或失去能量而開啟的兩種形式。若采用供能開啟原理。當萬一發(fā)生事故使先導閥失去能量時，將使主閥保持關閉。因此，在這種場合采用系統(tǒng)介質作為操作介質是安全的。不過，某些規(guī)范也允許采用外部操作介質，只要這些操作介質系由幾個獨立的能源供給，或者只要先導式安全閥載荷是有限的。若采用失能開啟原理，依先導式安全閥設計結構不同，先導閥失能將使主閥在低于或等于整定壓力時自動開啟。于是，在這種情況下，主閥的失效保護操作將不受操作介質的影響。
先導閥的操作原理：先導閥可以設計成隨著它被供給能量或失去能量而使主閥開啟(排放)的兩種形式。若采用供能釋放原理，當萬一發(fā)生事故而失去能量時，將使主閥保持關閉。因此，在這種場合使用的先導式安全閥采用系統(tǒng)介質作為操作介質是安全的。不過，某些規(guī)范也允許采用外部操作介質，只要這些操作介質系由幾個獨立的能源供給，或者只要先導式安全閥的載荷是有限的。若采用失能釋放原理，失能將使主閥開啟。于是在這種情況下，先導閥的失效保護操作將不受操作介質的影響。
a．由系統(tǒng)介質操作的主閥 按照主閥的不同操作原理，允許有若干種不同的結構設計。圖3-306 圖3-309所示的先導式安全閥為典型的代表性結構。前兩種先導式安全閥系按照失能開啟原理操作，而后兩種先導式安全閥系按照供能開啟原理操作。
這些先導式安全閥的關閉力是以3種方法提供的：其一，由直接作用在閥瓣上的介質壓力提供，；其二，由彈簧提供；其三，由作用在先導閥活塞上的介質壓力提供。這后一類先導式安全閥的先導閥活塞必須配有有效的密封圈，能夠在先導式安全閥關閉時的大管線壓力下保持密封。
先導式安全閥按失能開啟原理操作，其活塞必須在安全閥關閉時的系統(tǒng)大介質壓力下保持密封。
b．由外部介質操縱的主閥 ，彈簧加載主目的驅動機構是由外部介質供給能源的。主要有壓縮空氣或者電能.
先導式安全閥按失能開啟原理操縱。其驅動機構由一個氣動馬達組成，在正常運行條件下，氣動馬達對閥桿施加一個向下的推力，同彈簧一起使安全閥保持關閉，并達到密封。當運行壓力達到整定壓力時，氣動馬達則產生一個提升力，并同作用在閥瓣下方的介質壓力一道使安全閥開啟。一旦氣動馬達能源斷絕時，安全閥將如同一個直接作用式安全閥那樣開啟。
先導式安全閥同樣是按失能開啟原理操作。在正常運行壓力下，電磁鐵通電施力于閥桿并同主彈簧一起使安全閥保持關閉，并達到密封。當運行壓力達到整定壓力時，電磁鐵失電，先導式安全閥像直接作用式安全閥一樣開啟。
先導式安全閥按供能開啟原理操作。在這種場合，先導式安全閥的關閉力僅由彈簧提供。并保持密封。當運行壓力達到整定壓力時，由空氣操縱的提升馬達被供能。由此產生的提升力正好使由彈簧產生的關閉力減小到使作用在閥瓣下方的介質力能將安全閥開啟的程度。這種先導式安全閥是這樣設計的，即當提升馬達失效時，介質壓力仍然可以在允許超壓的范圍內使閥門開啟。
c．具有安全和控制雙重功能的主閥 安全閥的功能還可以同控制閥的功能結合起采，用于蒸汽發(fā)電設備的高壓旁路安全閥就是一例。其主閥配備一個液壓為動力的驅動機構，按失能開啟原理操作。與此同時，位于液壓控制管線上的先導閥則以失能釋放原理操作。
安全閥的典型安裝方式。當發(fā)電設備正常運行時，安全閥作為一個自動高壓旁通閥工作，向再熱系統(tǒng)供汽。再熱系統(tǒng)則通過一個低壓旁通閥同冷凝器連接，并由一個直接向大氣排放的單獨安全閥來保護。如果由于汽輪機卸載而使高壓系統(tǒng)中的壓力突然升高時，安全先導閥使驅動機構失能。于是，蒸汽壓力在一個對驅動機構活塞作開啟方向作用的彈簧的幫助下使主閥迅速開啟。

4.4  電氣、儀表

電氣、儀表的安全要求按SY/T 5737有關規(guī)定執(zhí)行。

5  油品輸送

5.1  管道任一點處高工作壓力不應超過設計壓力。

5.2  輸油站的低進站壓力應能滿足輸油工況的要求。

5.3  密閉輸送管道進站壓力應能滿足輸油泵入口壓力要求，且不大于站內管網和設備的允許大壓力值。

5.4  出站報警壓力設定值應低于或等于高工作壓力；進站報警壓力設定值應高于或等于低進站壓力。泄壓壓力不大于管道允許高壓力的1.1倍。

5.5  管道系統(tǒng)中任一點的穩(wěn)態(tài)工作壓力及油品停輸時的靜壓力均不應超過該點管道或管件的設計壓力。

5.6  成品油管道采用常溫輸送，注入管道的油品溫度應在一定范圍內并保持平穩(wěn)。

5.7  采用精度足夠高的界面檢測儀表和保證盡量快的流程切換速度，縮短油品切換時間，并應避免發(fā)生水擊。

5.8  應保持大落差管段高點處壓力不低于油品的飽和蒸氣壓。

5.9  對不同油品順序輸送全線壓力變化較大，應制定控制方案，宜利用仿真軟件對其進行校核，實現平穩(wěn)輸送。

5.10  應根據運行條件的變化，及時調整工藝參數的設定值。

6  混油處理

6.1  應嚴格執(zhí)行操作票制度。

6.2  裝置開工程序應按操作規(guī)程執(zhí)行。

6.3  整個運行過程中，應將原料油量、鍋爐蒸汽壓力、加熱爐爐膛溫度、原料油出爐溫度、塔底液位、塔頂溫度和壓力等重要參數，控制在安全范圍內。

6.4  油水分離罐應按規(guī)定脫水、巡檢。

6.5  啟運及停運過程中升降溫速度不應過快，爐溫降至停工操作規(guī)定的溫度時應停止塔底吹汽。

6.6  各單體設備操作應嚴格執(zhí)行各設備操作規(guī)程和安全規(guī)程。

7  輸油管道

7.1  管道的防腐層、保溫層應保持完好，管道陰極保護參數應在規(guī)定的范圍之內。

7.2  管道的檢查與維護。

7.2.1  重點穿跨越管段應設置守衛(wèi)人員或有監(jiān)控設施。

7.2.2  管道的巡檢至少應包括下列內容：

a) 在管道安全防護帶內有無挖溝、取土、開山采石、采礦蓋房、建打谷場、蔬菜大棚、飼養(yǎng)場、豬圈及溫床等其他構筑物。

b) 在管道安全防護帶內有無種植果樹(林)及其他根深作物，打樁，堆放大宗物質及其他影響管道巡線和管道維護的物體。

c) 在管道附屬工程、設施(如各類擋土墻、過水路面、護坡等)及線路閥室上有無拆石、拆磚破壞門窗、任意損壞管道標樁和告示牌等。

d) 在管道中心線兩側各500m范圍內有無進行爆破作業(yè)及大型工程設施的建設。

e) 管道沿線有無露管和打孔盜油跡象。

f) 管道上方有無新建、擴建公路交叉、管道交叉、通信及電力電纜交叉等。

g) 線路閥室內設施是否完好。

7.2.3  穿跨越管段巡檢至少包括以下內容：

a) 巡視檢查穿越管段及其附屬設施的完好情況。

b) 對重點穿越河流管段，洪水期間應定期收集水位、流量、流速等情況，并隨時通報汛情。

c) 定期檢查和監(jiān)測管道埋深、露管、穿越管道保護工程的穩(wěn)固性及河道變遷等情況。

d) 跨越管段兩側應設立“禁止通行”標志，阻止行人直接在管道上部通行。

e) 定期檢查跨越管道支撐、固定墩、吊架、拉索和鋼質套管腐蝕等情況。

f) 在水下穿越管道安全防護帶內有無設置碼頭、拋錨、炸魚、挖泥、淘沙、揀石及疏通加深等作業(yè)。

7.3  管道維修與搶修。

7.3.1  管道防腐涂層修補和大修應有方案，施工過程中應根據涂料的不同性質而采取相應的安全保證措施，確保作業(yè)人員的安全。

7.3.2  管溝開挖：

a) 開挖管溝宜采用人工開挖方式。

b) 在狹窄通道或交通便道邊緣挖土方，應設置圍欄和安全警告標志，夜間應設紅色警示燈。

c) 在挖掘地區(qū)內發(fā)現有事先未預料到的和不可辨認的設施或物體時，應立即停止作業(yè)，并報告上級有關部門處理。

d) 在松軟地塊和沙泥巖互層以及水系發(fā)達地區(qū)開挖管溝，應制定防塌安全技術方案。挖土中發(fā)現土壤有坍塌、大型石塊滑動或裂縫危險時，作業(yè)人員應立即撤離，采取安全措施后再進行施工。

e) 在鐵塔、電桿、鐵道、地下埋設物、通信和電力線路下或其他建筑物附近作業(yè)時，應事行調查、查閱管道技術檔案，與有關部門，采取安全措施后方可施工。

7.3.3  管道搶修：

a) 管道搶修機具、設備應齊全，處于隨時可啟用的完好狀態(tài)。

b) 輸油企業(yè)應有專業(yè)搶修隊，并定期進行技術培訓和演練。

c) 搶維修現場應設置隔離區(qū)，并應采取安全防火措施。

d) 在不停輸管道上進行搶修作業(yè)前，應查明事故點所在站段的管道的高程、管道動態(tài)壓力和流速及管道壁厚，經批準后方可作業(yè)。

e) 搶修作業(yè)施焊前，應對焊點周圍可燃氣體的濃度進行測定，并要結合成品油特點制定防護措施。焊接操作期間，宜用防爆的軸流風機對焊接點周圍和可能出現的泄漏進行強制排風，并跟蹤檢查和監(jiān)測。

f) 對于突發(fā)性管道斷裂事故，應立即啟動應急預案，采取減少管道成品油外泄的應急措施，防止事故擴大和次生災害。

7.4  封存或報廢管道處置：對封存或報廢的管道應采取相應的安全措施。

7.5  管道檢測。

7.5.1  應定期進行全面檢測。新建管道應在投產后三年內進行檢測，以后視管道運行安全狀況確定檢測周期，多不超過八年。

7.5.2  應定期對石油管道進行一般性檢測。新建管道應在一年內檢測，以后視管道安全狀況每一至三年檢測一次。

7.6 干線清管。

7.6.1  應制定科學合理的清管周期。

7.6.2  未清管的管道，清管前應制定方案，并報上級主管部門批準后實施。

7.6.3  清管時應嚴格執(zhí)行清管操作規(guī)程。

8  消防設施

8.1  移動式消防器材和消防車輛的配備

8.1.1  消防器材實行定人、定型號、定地點及定數量管理，并按規(guī)定進行維修檢查。

8.1.2  消防車和消防器材的配備應分別按GB 50183和GBJ 140的規(guī)定執(zhí)行。

8.2  消防系統(tǒng)

8.2.1  泡沫滅火系統(tǒng)的配備應分別按GB 50151和GB 50196的規(guī)定執(zhí)行。

8.2.2  消防系統(tǒng)的運行及管理按SY/T 6529的規(guī)定執(zhí)行。

與本產品相關論文：解決減壓閥故障及解決方案