水擊泄壓閥在輸油管道中的應用

水擊泄壓閥在輸油管道中的應用

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:當管道內的原油發(fā)生水擊(憋壓),管輸壓力超過管道的設計壓力(或設定值壓力)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節(jié)控制聯動執(zhí)行機構,其優(yōu)點是:不考慮介質物性,適用范圍廣,壓力調節(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、彈簧等部件構成,相對于其他型式的閥體結構而言較為復雜。當不可壓縮的介質(液體和固體)處于運動過程中,如果試圖改變介質的流動狀態(tài)(速度、壓力等),則會由于介質具有的慣性而引起壓力波,叫做水擊波或水錘。水擊波的壓力較復雜,與介質物性、管道尺寸、管材韌性等有關。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,應盡快將多余的介質斜放出閥門,閥門開啟速度應低于100m/s,流通量Cv值也應滿足要求。氮氣式水擊泄壓閥的動作原理是通過氮氣供應系統(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合,使原油封閉在密封泄放閥與管道的連接腔內。當原油達到或超過設定值(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。當水擊消失,原油壓力降至設定壓力以下時,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,泄壓閥關閉(圖1)。2水壓閥安裝和調試安裝和使用氮氣式水擊泄壓閥(圖2,圖3)時需要采取的預防性措施、現場檢查及相關措施,主要包括消除應力、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沒有廢棄物和金屬屑。若條件允許,應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。為平抑溫度變化產生的壓力設定漂移值,最好將用于擴大閥芯的溫差補償氮氣瓶埋地。(3)確定氮氣供應系統(tǒng)的閥門關閉。(4)從氮氣供應系統(tǒng)閥門(氮氣控制柜)到充氣閥(D)連接氮氣供應管道。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,避免高壓氮氣沖入而將系統(tǒng)損壞。(3)對氮氣控制柜內的調壓閥緩慢調整,直至調壓閥下游(左側)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),此時閥前壓力應低于閥腔內壓力,閥門關閉。2.3排放閥d的關閉(1)緩緩關閉水擊閥前的截斷閥(A)。(2)緩緩關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,否則應拆除閥門;關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,均會出現此類故障。解決方法是將閥門上拆下,清理內部雜物;若閥座上有焊接飛濺物,則更換閥座。3.2閥門卸壓點效應閥芯表面劃傷或者閥芯偏斜,修理或者更換閥芯,均會導致閥門卸壓點漂移。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,應更換O形環(huán),檢查并堵塞泄漏點,防止系統(tǒng)內氮氣泄漏。3.3體供應部分泄漏導致閥門動作遲緩的原因有兩個:閥門氣體腔室內積水或腔室氣體供應部分泄漏,需檢查清潔閥芯或檢查擰緊相關各節(jié)點。溫度會影響氮氣壓力,因而導致設定壓力波動,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)中使用溫壓型調壓閥)解決問題。3.4氮氣調壓閥系統(tǒng)如果氮氣瓶低壓報警,表明氣源(氮氣瓶)壓力不足,因此,應給其充氮氣。如果壓力低而導致閥門報警,表明氮氣調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,說明調壓閥失效,應檢查并維修調壓閥。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,與閥芯內部連通。當氮氣供應系統(tǒng)向閥芯充氣加壓時,溫差平抑氮氣瓶內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。根據經驗,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,在鋼管底部鋪上厚度約為300mm的沙礫,便于排除進入鋼管內的雨水;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;最后打開溫差補償氮氣瓶閥門,使用隔熱材料填充氮氣瓶四周和頂部。4氮氣調壓閥的安裝季節(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壓閥上,也不要使用非氮氣氣體的調壓閥。(2)在開啟調壓閥之前,將調壓閥和連接件等表面的油污和黃油擦拭干凈,調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)內壓力未泄放到正常大氣壓之前,不得松開或拆卸組件,應在不危及周圍人員和相關設備安全的情況下,檢查有泄漏或有損壞部件的調壓閥。(4)在運輸氮氣瓶之前,應關閉閥門,拆除閥門的調壓閥等部件,用瓶口帽將瓶口保護好,應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閉氮氣瓶。(5)安裝完成之后,應檢查調壓閥和所有連接接口,確保無泄漏;在每次維修后,應進行滲漏檢查,其方法是在接口處涂抹肥皂水,檢查是否有氣泡產生。5氮氣壓力調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、氮氣供應系統(tǒng)或其它原因導致其不能完成工作的因素,每半年應進行一次壓力設定點(圖3)的檢查。(1)連接一臺手搖泵到校驗點(T1或T2),關閉主管道截斷閥(A)。關閉溫度平抑氮氣瓶,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,關閉泄壓閥(F),并確定手搖泵的截斷閥(J和K)處于關閉狀態(tài)。(3)確定氮氣控制系統(tǒng)與充氣閥(D)之間連接正常,調整氮氣控制系統(tǒng)中的調壓閥,使其出口壓力與控制柜銘牌標示的氮氣設定壓力相同。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(與閥內氮氣設定壓力不同)。通過壓力表(L)可以觀察到壓力值,到達預定壓力時,水擊閥將開啟卸壓。(5)如果未達到水擊波的設定壓力時,水擊閥就開啟卸壓,則需順時針調整氮氣控制柜中的調壓閥,增加氮氣供應壓力。其方法是重新采用手搖泵加壓,直至到達預定的水擊波壓力,使水擊閥正常開啟卸壓。(6)如果水擊閥在閥前壓力到達預定的水擊波壓力時仍未開啟,則需適當降低氮氣供應的壓力。具體方法是:關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加載的氮氣;同時觀察壓力表(G),當閥門前和閥門內壓力到達臨界點時,水擊閥將開啟,并記錄此時的壓力表(G)顯示的數值,該值即為預設的氮氣供應壓力值;打開充氣閥(D),調整氮氣控制柜中的調壓閥,使出口壓力降低到記錄的壓力表(G)數值(調壓閥內帶有一個泄壓閥,當閥后壓力超過調壓閥設定壓力時,調壓閥內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)顯示的數值即為重新調整后的氮氣設定壓力;最后重新使用手搖泵進行驗證。(7)如果氮氣設定值不再變動,則表明水擊閥上的泄壓閥(F)已關閉,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