電磁換向式泄壓閥在輸油站場(chǎng)保護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用

宋 征 袁會(huì)京

（中石油管道大慶輸油氣分公司，黑龍江 大慶 163000）

1 引言

隨著輸油管道事業(yè)的迅速擴(kuò)展及輸油管道自動(dòng)化保護(hù)技術(shù)的日益成熟，壓力超高水擊保護(hù)對(duì)高低壓泄壓閥的技術(shù)要求也逐步提高。2010年，慶鐵線大慶輸油氣分公司完成了對(duì)輸油站高低泄壓閥的改進(jìn)工作，更換為電磁換向式泄壓閥，并在站控機(jī)SCADA系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)視及自動(dòng)控制功能，高低壓泄壓閥保護(hù)功能得到了完善，保證了輸油管線的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

2 電磁換向式泄壓閥的特性及工作原理

電磁換向式泄壓閥的控制源于自動(dòng)化控制系統(tǒng)，主要由主閥、電磁換向閥、壓力變送器、站控機(jī)PLC和UPS電源等組成，該閥是通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行壓力檢測(cè)和控制信號(hào)輸出，由電磁換向閥實(shí)現(xiàn)泄壓閥的自動(dòng)泄壓，具有泄壓快、不超壓的特點(diǎn)，其控制精度取決于自動(dòng)化控制系統(tǒng)，多用于需要遠(yuǎn)控或控制精度要求高的場(chǎng)合。

如圖所示，電磁換向閥為兩位三通閥，電磁換向閥未通電時(shí)處于1位，A管路與P管路接通，與R管路斷開，主閥處于關(guān)閉狀態(tài)；電磁換向閥通電時(shí)工作在2位，A管路與R管路接通與P管路斷開，主閥處于開啟狀態(tài)。輸油站場(chǎng)的出站壓力通過(guò)壓力變送器將4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳遞至PLC，在站控機(jī)上顯示出站壓力和設(shè)定的壓力值，當(dāng)出站壓力大于壓力設(shè)定值時(shí)，PLC輸出控制信號(hào)，接通電磁閥電源，電磁換向閥的工作狀態(tài)由1位變?yōu)?位，此時(shí)A管路與R管路接通與P管路斷開，即活塞上腔高壓油路關(guān)閉，同時(shí)打開活塞上腔低壓油路，活塞在高壓入口原油壓力的作用下被推動(dòng)上移，泄壓閥打開，高壓側(cè)的原油流向低壓側(cè)進(jìn)入泄壓儲(chǔ)油罐，當(dāng)站控機(jī)顯示的出站壓力低于壓力設(shè)定值時(shí)，PLC停止輸出控制信號(hào)，切斷電磁閥電源，電磁閥失電恢復(fù)常態(tài)，即由2位回到1位，這時(shí)A管路與P管路導(dǎo)通的同時(shí)與R管路斷開，即活塞上腔高壓油路接通的同時(shí)切斷低壓側(cè)油路，由于活塞上部的面積大于下部的端口面積，所以活塞上部所受的力大于下部，活塞向下移動(dòng)關(guān)閉高壓液體出口，停止泄壓。

3 電磁換向式泄壓閥的自動(dòng)控制原理

如圖所示，控制系統(tǒng)通過(guò)壓力變送器PT實(shí)時(shí)測(cè)量出站管線壓力，傳送至PLC的AI模板，并在站控機(jī)上實(shí)時(shí)顯示出站壓力，當(dāng)出站壓力高于壓力設(shè)定值時(shí)，PLC的CPU通過(guò)程序進(jìn)行判定并通過(guò)DO模板輸出控制信號(hào)，繼電器K動(dòng)作，常開接點(diǎn)變?yōu)殚]合狀態(tài)，電磁換向閥動(dòng)作由1位變?yōu)?位，高低壓泄壓閥開閥，原油由出站管線泄放至儲(chǔ)油罐，此時(shí)流量開關(guān)LS檢測(cè)到有原油流過(guò)，將接點(diǎn)信號(hào)傳送至DI模板，PLC的CPU發(fā)出高低壓泄壓閥已動(dòng)作報(bào)警信息，以報(bào)警信息條的形式記錄報(bào)警時(shí)間等相關(guān)信息，并在站控機(jī)進(jìn)行聲光報(bào)警。直至出站壓力值小于設(shè)定值，DO模板停止輸出控制信號(hào)，繼電器K停止動(dòng)作，接點(diǎn)由閉合狀態(tài)恢復(fù)至常開狀態(tài)，電磁換向閥由2位又恢復(fù)至1位，高低壓泄壓閥恢復(fù)至關(guān)閥狀態(tài)，從而起到泄壓保護(hù)防止管線發(fā)生水擊的作用。同時(shí)該控制系統(tǒng)還具有查詢打印歷史報(bào)警信息、出站壓力實(shí)時(shí)/歷史趨勢(shì)圖等功能，便于分析調(diào)查事故原因及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

4 電磁換向式泄壓閥控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

4.1 電磁換向式泄壓閥是一種用電液作為動(dòng)力的泄壓閥，它的控制性能取決于高準(zhǔn)確度及高可靠性的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。因此，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)控性能等方面具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。

4.2 電磁換向式泄壓閥采用UPS電源提供動(dòng)力源，易于維護(hù)，穩(wěn)定可靠。如果采用氮?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(wèn)題，維護(hù)量比較大，而電動(dòng)方式幾乎沒有工作量。如果采用自力式泄壓閥。

4.3 可以方便的在線定期試驗(yàn)是否完好備用，值班人員坐在站控室既可以在后臺(tái)機(jī)通過(guò)更改設(shè)定值的方式進(jìn)行開閥試驗(yàn)，也可以在后臺(tái)機(jī)點(diǎn)擊開閥按鈕進(jìn)行開閥試驗(yàn)。然后通過(guò)查看壓力波動(dòng)值或高壓泄壓閥動(dòng)作報(bào)警信息條立即獲得高壓泄壓閥動(dòng)作信息，大大減小了值班人員的工作量。

5 電磁換向式泄壓閥控制系統(tǒng)的安裝

為保證主閥的動(dòng)作速度和可靠性，安裝泄壓閥時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

5.1 過(guò)濾器的過(guò)濾精度宜為25μm，過(guò)濾器的前后閥門宜為手動(dòng)閥。

5.2 液壓導(dǎo)管小于2m長(zhǎng)時(shí)，管徑不宜低于Φ10mm；液壓導(dǎo)管大于2m長(zhǎng)時(shí)，管徑應(yīng)適當(dāng)。

5.3 由于原油凝點(diǎn)高，在主閥體及液壓導(dǎo)管上應(yīng)安裝技術(shù)性能良好的伴熱保溫設(shè)施，確保溫度在高于原油凝點(diǎn)且低于100℃之間。

5.4 水平安裝，閥體不能懸空且必須配有閥基礎(chǔ)及支架。

5.5 安裝時(shí)應(yīng)將泄壓閥體上的箭頭與泄流方向保持一致。

5.6 露天安裝時(shí)要做防護(hù)罩，避免強(qiáng)光直接照射或雨淋，以免降低電磁閥的使用壽命。

5.7 現(xiàn)場(chǎng)安裝動(dòng)力電纜及儀表電纜時(shí)，使用防爆撓性管及鍍鋅管保護(hù)引出電纜線。

5.8 出站壓力變送器安裝在距離泄壓閥3m以外的高壓管道上，避免高壓泄壓閥動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)產(chǎn)生干擾信號(hào)及損壞設(shè)備。

6 電磁換向式泄壓閥控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)

6.1 定期檢查電伴熱供電情況以保證主閥體及液壓導(dǎo)管、電磁換向閥內(nèi)的原油溫度高于凝點(diǎn)。

6.2 每月手動(dòng)或聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)一次泄壓閥，以檢查高壓泄壓閥及控制系統(tǒng)的靈活性。

6.3 每年清洗一次過(guò)濾器，防止污垢堵塞液壓管路。

6.4 試驗(yàn)泄壓閥后，主閥體若關(guān)閉不嚴(yán)密，一是電磁閥不能復(fù)位，拆下電磁閥閥芯用清潔的汽油清洗干凈后裝回原位，二是主閥體密封墊損壞，拆下上蓋取出活塞泄壓壓板，更換密封墊、裝回原位。

[1]李云昌，袁顯佗.長(zhǎng)輸管道泄壓閥的應(yīng)用和改進(jìn).油氣儲(chǔ)運(yùn).2008.27（4）：56～59.

[2]張吉泉、徐毅.長(zhǎng)輸管道水擊泄壓閥的應(yīng)用.油氣儲(chǔ)運(yùn).2006.25（10）:58～61.

[3]李勇.414-6035水擊泄壓閥在長(zhǎng)輸管道上的應(yīng)用.石油機(jī)械.2004年.32卷.9期:80～82.