輸氣管道站場壓力控制與定壓探討

趙連成 安蓉 胡世杰 劉愉 羅海寶(.中石化川氣東送天然氣管道有限公司；.山東省中遠天然氣技術服務有限責任公司武漢分公司, 湖北 武漢 430000)

輸氣管道站場壓力控制與定壓探討

趙連成1安蓉2胡世杰1劉愉1羅海寶1(1.中石化川氣東送天然氣管道有限公司；2.山東省中遠天然氣技術服務有限責任公司武漢分公司, 湖北 武漢 430000)

輸氣站場一般采取三級壓力控制的模式進行壓力控制。對于采用三級控制模式且在下游管道設置安全閥的，安全閥整定壓力可按GB50251中給出的關系式進行確定。結合川氣東送管道及西氣東輸管道，提出了調(diào)壓撬各點壓力設置的建議，可為其它長輸管道調(diào)壓系統(tǒng)各點壓力設置提供參考。

管道；輸氣站場；調(diào)壓系統(tǒng)；定壓

川氣東送管道、西氣東輸二線等大口徑、高壓力長輸管道高壓運行。天然氣在各分輸站下載時，需要將高壓調(diào)壓至低壓后向門站用戶供氣。降壓后的管線設計壓力較低，一旦調(diào)壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，調(diào)壓后的管線則可能出現(xiàn)超壓情況，影響站場的安全運行。

1 壓力控制系統(tǒng)超壓保護方案

長輸管道輸氣站場的調(diào)壓系統(tǒng)，一般采用調(diào)壓撬進行壓力控制。調(diào)壓撬由調(diào)壓多支路構成，每一支路由安全切斷閥(SSV)、監(jiān)控調(diào)壓閥(PCV)、工作調(diào)壓閥(PV)，按照從上游至下游的順序，串聯(lián)在一起的安全、監(jiān)控式調(diào)壓系統(tǒng) [1]，是可靠性較高的方案。雖然采取SSV+PCV+PV的壓力控制方式，已滿足規(guī)范GB 50251-2015(簡稱《規(guī)范》)要求，但是國內(nèi)工程設計單位習慣在不同設計壓力分界面的調(diào)壓系統(tǒng)下游設置 1 臺安全閥，以保護調(diào)壓系統(tǒng)下游低壓側的管道。按照規(guī)范要求，可以取消該控制方式下游的安全閥。

2 調(diào)壓下游管道安全閥定壓

輸氣站調(diào)壓系統(tǒng)壓力安全控制系統(tǒng)通常將安全閥置于調(diào)壓撬下游匯管處，調(diào)壓下游管道的安全閥應區(qū)別于壓力容器的安全閥，兩者定壓依據(jù)不同：

按照GB50251-2003中的3.4.4規(guī)定，安全閥的定壓應小于或等于受壓設備和容器的設計壓力。安全閥的定壓(P0)根據(jù)管道最大允許操作壓力(P)確定，并符合下列要求：當p≤1.8MPa時，P0=P+0.18MPa；當 1.8MPa＜P≤7.5 MPa時，P0=1.1 P；當P＞7.5 MPa 時，P0=1.05 P。據(jù)此可得出兩條相矛盾的結論：(1)安全閥的定壓(P0)應小于或等于受壓設備和容器的設計壓力；(2)安全閥定壓(P0)與管道最大允許操作壓力(P)有關，安全閥定壓可以超過設計壓力。而新的《規(guī)范》對GB50251-2003安全閥定壓的矛盾點進行明確，將安全閥區(qū)分為壓力容器的安全閥和管道的安全閥。

3 壓力控制設備定壓問題

針對調(diào)壓橇(SSV+PCV+PV)+安全閥的壓力控制系統(tǒng)，探討SSV、PCV、PV各點壓力值上限的確定值(也稱定壓或設定值)。

PV閥可以預先設定出口壓力而自動控制開度，輸氣站場正常供氣調(diào)壓時，根據(jù)調(diào)壓下游用戶的分輸壓力要求確定PV壓力設定值Pw，Pw一般接近正常供氣壓力范圍的上限值。調(diào)壓支路在手動控制模式下，通過手動給定PV閥開度進行手動控制下游壓力、流量，不存在PV閥壓力設定的情況。

針對SSV、PCV壓力設定值，《規(guī)范》在說明中參照歐洲標準(EN12186)指出，調(diào)壓系統(tǒng)中安全切斷閥、監(jiān)控調(diào)壓閥、工作調(diào)壓閥的壓力設定值關系為：SP1(安全切斷閥)〉SP2(監(jiān)控調(diào)壓閥)＞SP3(工作調(diào)壓閥)；要求SP1≤MIPd(氣體調(diào)壓系統(tǒng)下游最大偶然出現(xiàn)的壓力)，SP2≤TOPd(調(diào)壓系統(tǒng)下游壓力調(diào)節(jié)裝置可控制的臨時操作壓力)，EN12186給出了TOP、MIP與MOP的關系(見表1)，但未給出TOP、MIP與管道設計壓力的關系，且指出MOP≤DP(設計壓力)，使用關系式時，MOP取值為DP，MAOP=MOP，當MOP＞4MPa時，在調(diào)節(jié)閥控制下的臨時操作壓力TOPd(既監(jiān)控調(diào)壓閥的設定壓力)=1.1MAOP；安全裝置限定的短時間內(nèi)能經(jīng)受的最大偶然壓力MIPd(即切 斷 壓 力)=1.15 MAOP；即SP3〈MAOP，SP2≤1.1MAOP，SP1≤1.15MAOP。顯然EN給出的設定值是區(qū)間范圍，根據(jù)關系式，可看出SP2、SP1實際值可能大于調(diào)壓系統(tǒng)下游管道的設計壓力，大于或小于等于安全閥的起跳壓力設定值，如1.1MAOP(1.8MPa〈MAOP ≤7.5MPa時)。

為保障供氣的連續(xù)性和穩(wěn)定性，工作調(diào)壓閥失效時，監(jiān)控調(diào)控閥須進行調(diào)壓并持續(xù)供氣。若調(diào)壓支路下游設置了安全閥，監(jiān)控調(diào)壓閥的定壓應小于安全閥的回座壓力，避免在監(jiān)控調(diào)壓閥工作時，安全閥起跳發(fā)生泄放后，因調(diào)節(jié)閥設定值高于安全閥的回座壓力，導致安全閥無法回座，介質(zhì)持續(xù)泄放。

4 結論

(1)調(diào)壓系統(tǒng)下游管道，采用SSV、PCV、PV串聯(lián)方式進行調(diào)壓，下游受保護管道可以不設置安全閥。如已設置安全閥，其定壓采用GB50251-2015關系式進行確定，如定壓為1.1MAOP，其值可以大于管道的設計壓力。

(2)輸氣站場工作調(diào)壓閥的設定值需根據(jù)調(diào)壓下游用戶的分輸壓力要求具體確定，設定值一般為用戶分輸壓力上限。

(3)對連續(xù)供氣或無人值守的站場，可適當提高SSV設定值，SSV設定值應小于歐洲標準給出的1.15MAOP或1.2MAOP，該值可能超過管道設計壓力甚至安全閥的整定壓力。

[1]袁獻忠，薛光，黃明軍，等.天然氣分輸站的計量調(diào)壓設計[J]. 油氣儲運，2011，30(7) ：528 - 529，535.

[2]諶貴宇，湯曉勇，郭佳春，等.GB 50251-2015 輸氣管道工程設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2015.

趙連成(1985- )，男，中級工程師，主要從事長輸管道生產(chǎn)運行及設備管理工作。