電磁換向式泄壓閥在輸油站場保護系統中的應用

宋 征 袁會京

（中石油管道大慶輸油氣分公司，黑龍江 大慶 163000）

1 引言

隨著輸油管道事業的迅速擴展及輸油管道自動化保護技術的日益成熟，壓力超高水擊保護對高低壓泄壓閥的技術要求也逐步提高。2010年，慶鐵線大慶輸油氣分公司完成了對輸油站高低泄壓閥的改進工作，更換為電磁換向式泄壓閥，并在站控機SCADA系統上實現了遠程監視及自動控制功能，高低壓泄壓閥保護功能得到了完善，保證了輸油管線的安全平穩運行。

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化控制系統，主要由主閥、電磁換向閥、壓力變送器、站控機PLC和UPS電源等組成，該閥是通過自動化控制系統進行壓力檢測和控制信號輸出，由電磁換向閥實現泄壓閥的自動泄壓，具有泄壓快、不超壓的特點，其控制精度取決于自動化控制系統，多用于需要遠控或控制精度要求高的場合。

如圖所示，電磁換向閥為兩位三通閥，電磁換向閥未通電時處于1位，A管路與P管路接通，與R管路斷開，主閥處于關閉狀態；電磁換向閥通電時工作在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。輸油站場的出站壓力通過壓力變送器將4-20mA標準信號傳遞至PLC，在站控機上顯示出站壓力和設定的壓力值，當出站壓力大于壓力設定值時，PLC輸出控制信號，接通電磁閥電源，電磁換向閥的工作狀態由1位變為2位，此時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閉，同時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上移，泄壓閥打開，高壓側的原油流向低壓側進入泄壓儲油罐，當站控機顯示的出站壓力低于壓力設定值時，PLC停止輸出控制信號，切斷電磁閥電源，電磁閥失電恢復常態，即由2位回到1位，這時A管路與P管路導通的同時與R管路斷開，即活塞上腔高壓油路接通的同時切斷低壓側油路，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，活塞向下移動關閉高壓液體出口，停止泄壓。

3 電磁換向式泄壓閥的自動控制原理

如圖所示，控制系統通過壓力變送器PT實時測量出站管線壓力，傳送至PLC的AI模板，并在站控機上實時顯示出站壓力，當出站壓力高于壓力設定值時，PLC的CPU通過程序進行判定并通過DO模板輸出控制信號，繼電器K動作，常開接點變為閉合狀態，電磁換向閥動作由1位變為2位，高低壓泄壓閥開閥，原油由出站管線泄放至儲油罐，此時流量開關LS檢測到有原油流過，將接點信號傳送至DI模板，PLC的CPU發出高低壓泄壓閥已動作報警信息，以報警信息條的形式記錄報警時間等相關信息，并在站控機進行聲光報警。直至出站壓力值小于設定值，DO模板停止輸出控制信號，繼電器K停止動作，接點由閉合狀態恢復至常開狀態，電磁換向閥由2位又恢復至1位，高低壓泄壓閥恢復至關閥狀態，從而起到泄壓保護防止管線發生水擊的作用。同時該控制系統還具有查詢打印歷史報警信息、出站壓力實時/歷史趨勢圖等功能，便于分析調查事故原因及設備運行狀態。

4 電磁換向式泄壓閥控制系統的優點

4.1 電磁換向式泄壓閥是一種用電液作為動力的泄壓閥，它的控制性能取決于高準確度及高可靠性的自動化控制系統。因此，在控制準確度、回差、定值穩定性、調試以及遠方監控性能等方面具有顯著的優點。

4.2 電磁換向式泄壓閥采用UPS電源提供動力源，易于維護，穩定可靠。如果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是否完好備用，值班人員坐在站控室既可以在后臺機通過更改設定值的方式進行開閥試驗，也可以在后臺機點擊開閥按鈕進行開閥試驗。然后通過查看壓力波動值或高壓泄壓閥動作報警信息條立即獲得高壓泄壓閥動作信息，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的安裝

為保證主閥的動作速度和可靠性，安裝泄壓閥時應注意以下幾點：

5.1 過濾器的過濾精度宜為25μm，過濾器的前后閥門宜為手動閥。

5.2 液壓導管小于2m長時，管徑不宜低于Φ10mm；液壓導管大于2m長時，管徑應適當。

5.3 由于原油凝點高，在主閥體及液壓導管上應安裝技術性能良好的伴熱保溫設施，確保溫度在高于原油凝點且低于100℃之間。

5.4 水平安裝，閥體不能懸空且必須配有閥基礎及支架。

5.5 安裝時應將泄壓閥體上的箭頭與泄流方向保持一致。

5.6 露天安裝時要做防護罩，避免強光直接照射或雨淋，以免降低電磁閥的使用壽命。

5.7 現場安裝動力電纜及儀表電纜時，使用防爆撓性管及鍍鋅管保護引出電纜線。

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，避免高壓泄壓閥動作時產生的振動產生干擾信號及損壞設備。

6 電磁換向式泄壓閥控制系統的使用和維護

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

6.2 每月手動或聯動試驗一次泄壓閥，以檢查高壓泄壓閥及控制系統的靈活性。

6.3 每年清洗一次過濾器，防止污垢堵塞液壓管路。

6.4 試驗泄壓閥后，主閥體若關閉不嚴密，一是電磁閥不能復位，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.長輸管道泄壓閥的應用和改進.油氣儲運.2008.27（4）：56～59.

[2]張吉泉、徐毅.長輸管道水擊泄壓閥的應用.油氣儲運.2006.25（10）:58～61.

[3]李勇.414-6035水擊泄壓閥在長輸管道上的應用.石油機械.2004年.32卷.9期:80～82.