摘 "要：在成品油管道輸送中，許多成品油輸送站點受輸送計劃影響，頻繁停止輸送，在停輸或者停下載時，關(guān)閉站場內(nèi)重要截斷閥后就形成封閉管段，受溫度的變化影響，管道內(nèi)壓力會逐步升高出現(xiàn)溫升憋壓問題，對生產(chǎn)和設(shè)備帶來較大的影響，給生產(chǎn)人員帶來額外的工作負擔。本文通過論述溫升自動泄壓裝置的應用，解決封閉管段溫升憋壓的問題。

關(guān)鍵詞：封閉管段；溫升憋壓;自動泄壓裝置

1.概況

在成品油輸送的管線上，一些輸油站存在經(jīng)常性計劃停輸?shù)那闆r，在不進行輸油運行時，均將站內(nèi)的進出站閥門、下載管段的下載總閥和進庫閥關(guān)閉，由于管線內(nèi)裝滿油品，受管道溫差的影響，經(jīng)常出現(xiàn)溫升憋壓現(xiàn)象，例如某輸油站成品油管道停輸后，管道內(nèi)充滿油品，由于輸油站全年溫度普遍較高，環(huán)境溫度上漲使得管道油品溫度上漲，封閉管段內(nèi)溫度可達44℃以上，溫差變化導致死油管段壓力迅速上漲，特別是夏季高溫天氣，柴油停分輸泄壓后約20分鐘，壓力便會上漲至1MPa以上，需要進行頻繁泄壓。根據(jù)統(tǒng)計，夏季高溫時一個白班最高的泄壓次數(shù)可達20余次，汽油分輸管線壓力上漲速度更快。不確定性和頻繁的泄壓工作占用了巡檢員工大量的時間和精力，小站的站控為一人值守模式，這種繁復的泄壓操作不利于設(shè)備保護和安全管理，增加了安全風險，同時加重了操作人員的工作強度，降低了工作效率，甚至會損壞站內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備。

2.溫升壓力的形成與現(xiàn)狀

2.1溫升壓力形成

管道溫升憋壓指的是在管道系統(tǒng)中，?由于介質(zhì)溫度升高導致系統(tǒng)壓力上升的現(xiàn)象。在密閉的輸送管道中的介質(zhì)由于外界環(huán)境溫度升高或者管道內(nèi)部介質(zhì)被加熱，?使得液體的體積膨脹，?從而導致管道內(nèi)的壓力升高。?這種情況在化工生產(chǎn)、?石油輸送等領(lǐng)域中較為常見，?特別是在長距離輸送管道中，?由于管道較長，?介質(zhì)在管道內(nèi)停留時間較長，?容易受到外部環(huán)境溫度變化的影響，?進而導致壓力變化。

通過現(xiàn)場調(diào)研，分析停輸站場壓力迅速上漲的原因是停輸后閥門關(guān)閉密封良好，形成短距離死油管段，管道內(nèi)充滿油品，油品受熱環(huán)境影響溫度上升，油氣體積膨脹導致死油管段內(nèi)壓力迅速上漲，形成輸油站場內(nèi)管線的溫升壓力。

2.2溫升壓力現(xiàn)狀

對某站場2024年上半年溫升泄壓現(xiàn)狀進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，主要泄壓管段在站內(nèi)主輸泵管段區(qū)域和下載線區(qū)域管線段。一般溫升泄壓操作安排在白天進行，一是站間主輸泵區(qū)域壓力超過4MPa后，組織泄壓操作泄壓至0.5MPa，每次泄壓凈時間5分鐘左右；二是在下載線區(qū)域管線壓力超過0.2MPa后，組織泄壓操作泄壓至0MPa以下，每次泄壓凈時間2分鐘左右。

表1主要統(tǒng)計了該站場2024年1月至6月的泄壓情況，共計215次，不計路途和安排時間，僅僅是泄壓操作就耗時934分鐘，給站場操作、監(jiān)控人員的日常工作帶來了較大負擔。

3.目前溫升壓力管理

目前對于輸油站內(nèi)的管道溫升壓力管理處于一個較寬松的狀態(tài)，很多輸油站的管道存在不同程度的死油管段溫升壓力上漲的情況，停輸后形成的封閉管段壓力上漲形式尤為突出，溫升壓力的管控不能依靠安全閥壓力超高自動泄壓等方式解決，安全閥超壓泄壓不能作為日常泄壓保護的手段，只能通過當班操作員現(xiàn)場進行手動泄壓，管道內(nèi)的壓力一般由管道或者設(shè)備的底部排污閥泄放至污油罐，存在諸多缺陷和問題。

3.1溫升壓力管控

輸油站對管道溫升壓力的管控流程大多是通過監(jiān)控人員、巡檢人員和操作人員的配合進行處理，自動化程度較低，流程步驟繁瑣。溫升壓力的發(fā)現(xiàn)和操作有兩種方式：一是依靠站場巡檢人員日常巡檢，發(fā)現(xiàn)壓力超壓時，向監(jiān)控中心申請泄壓操作，依賴巡檢人員巡檢存在間斷不連續(xù)情況，容易出現(xiàn)巡檢漏項、壓力監(jiān)控失效的問題；二是依靠監(jiān)控中心監(jiān)控人員遠程監(jiān)控SCADA系統(tǒng)遠傳壓力參數(shù)對壓力進行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常壓力后，安排操作人員進行手動泄壓處理，這種方式由于集中監(jiān)控數(shù)據(jù)較多，也容易造成壓力信號不準、監(jiān)控不連續(xù)，導致巡檢漏項，壓力管控失效的問題，如圖1。

3.2溫升壓力泄壓操作方法

輸油站內(nèi)的管線上設(shè)置有排污閥和排氣閥，站內(nèi)管道內(nèi)的壓力泄放可以通過多種途徑開展。一是利用壓力表或者壓力變送器等儀表安裝的二閥組手動開關(guān)進行壓力泄放，也可通過壓力變送器的排污口和過濾器排氣管路進行壓力泄放，在這些位置開展泄壓操作時，泄放的油品只能通過人工使用銅桶等容器進行收集；二是通過過濾器底部的排污閥、泵機組的底部排污閥、排氣閥和管道本體底部的排污管路等位置手動開關(guān)操作，這些位置的排污口與站內(nèi)的污油管線相連，泄壓后管道內(nèi)的油品通過排污管道直接進入污油罐。

3.3溫升壓力的控制存在的危害

成品油站場內(nèi)的管道系統(tǒng)中，?壓力的變化對系統(tǒng)的安全運行至關(guān)重要。溫升壓力對管道和設(shè)備同樣也存在危害和風險，目前對站場內(nèi)溫升壓力的管控措施也存在不足。

3.3.1可能導致設(shè)備損壞

由于遠傳壓力不正確或就地壓力表損壞，巡檢不間斷導致溫升壓力管控失效，不能及時泄壓，壓力超高會導致站內(nèi)水擊泄壓閥動作，嚴重時憋壓損壞設(shè)備，比如密封接口滲漏、壓力表超壓損壞、機械密封損壞、法蘭滲漏等，也可能觸發(fā)站內(nèi)ESD的風險。

3.3.2目前溫升壓力控制措施存在的弊端

3.3.2.1產(chǎn)生滋擾報警

主輸泵區(qū)的溫升壓力管控，由于主輸泵入口壓力信號參與聯(lián)鎖停泵控制，不能有效、準確控制管線壓力泄放，當管線壓力低于0.2Mpa時，SCADA系統(tǒng)出現(xiàn)壓力低報警信息和聯(lián)鎖關(guān)閉閥門等異常問題，存在兩個弊端，一是產(chǎn)生大量壓力低滋擾報警，干擾正常生產(chǎn)運行監(jiān)控。二是增加主輸泵進出口閥門的開關(guān)動作頻次，增加閥門的傳動部件（比如銅螺母、軸承的關(guān)鍵部件）運行磨損，降低設(shè)備運行壽命。

3.3.2.2影響油品計量

在有油品下載的站場，溫升憋壓出現(xiàn)后，站場操作員一般將下載線管段壓力通過排污閥和管道低點泄壓，排出管道內(nèi)油品后，管道內(nèi)部出現(xiàn)氣液兩相，導致質(zhì)量流量計在該狀態(tài)下產(chǎn)生質(zhì)量流量空跑現(xiàn)象，并且該數(shù)據(jù)直接計量進入了流量計算機交接數(shù)據(jù)中，產(chǎn)生計量誤差，干擾油品計量的準確性。

3.3.2.3引起設(shè)備誤動作

在主輸泵區(qū)域通過泵機組排污閥和排氣閥排污時，經(jīng)常出現(xiàn)泄壓操作控制不到位的情況，管道內(nèi)的壓力反串至泵本體和其他并串泵機組的機械密封檢測裝置內(nèi)，導致機械密封裝置檢測出現(xiàn)高報警，甚至聯(lián)鎖停泵報警信息，引起設(shè)備誤動作。

4.溫升壓力自動泄放裝置

通過現(xiàn)場分析，解決死油管段壓力上漲的便捷方法是選擇一種適合現(xiàn)場的自動泄壓閥，設(shè)置合適壓力，經(jīng)由泄壓閥和泄壓排污管線進入污油箱，達到及時泄壓的目的。在成品油輸送管道的場站內(nèi)，溫升壓力主要出現(xiàn)在管道停運時，由于閥門關(guān)閉后形成封閉管段的位置。為了解決以上舊的溫升壓力管理方式帶來的問題，特設(shè)計一套管道溫升壓力自動泄放系統(tǒng)，在輸油站內(nèi)管線的高點壓力表或者壓力變送器管路上進行安裝，以實現(xiàn)管道溫升壓力的自動控制管理。

4.1溫升壓力自動泄放裝置的組成

溫升壓力自動泄放裝置主要由截斷球閥、微型電磁（球）閥、泄壓閥、壓力變送器、管路等組成，如圖2所示。

4.2溫升壓力自動泄放裝置控制邏輯

通過SCADA監(jiān)控系統(tǒng)控制電磁閥的狀態(tài)，實現(xiàn)溫升壓力自動泄放裝置自動控制，在不同的生產(chǎn)區(qū)域，該控制邏輯主要依據(jù)形成封閉管道的條件和環(huán)境溫度變化等因素，自動控制電磁閥（微型電磁球閥）的投用和停用。輸油站停輸后，按照輸油站工藝運行要求，關(guān)閉站場進出站截斷閥形成封閉管段方框1，下載線下載截斷閥和進庫閥等關(guān)鍵閥門形成封閉管段方框2，SCADA監(jiān)控系統(tǒng)讀取對應的閥門狀態(tài)信息，如圖3所示。

4.2.1主輸泵區(qū)域

根據(jù)圖3的工藝流程圖來判斷，主輸泵區(qū)域在關(guān)閉進出站截斷閥后，進站閥與出站閥之間的管段形成了封閉管段，所以選取進站閥的狀態(tài)關(guān)閉信號EOV011ZLC與出站閥的狀態(tài)關(guān)閉、信號EOV015ZLC共同參與判斷，如圖4所示。

4.2.2下載線區(qū)域

根據(jù)圖3的工藝流程圖來判斷，設(shè)置有下載線的輸油站場，當下載總閥EOV014和進庫閥MOV020、MOV021、MOV022全部關(guān)閉后，下載線區(qū)域管段形成相對的封閉管段，應當選取EOV014ZLC、MOV020ZLC、MOV021ZLC、MOV022ZLC四個信號狀態(tài)來判斷管道運行狀態(tài)，如圖5所示。

4.3溫升壓力自動泄放裝置的運行模式

4.3.1自動運行模式

如圖2所示，將進口管線與站內(nèi)合適的壓力表或者變送器管道通過三通接口連接，將管道出口10與污油管線連接，球閥3處于打開狀態(tài)，球閥6和球閥8處于關(guān)閉狀態(tài)，泄壓閥7設(shè)定在要求的泄壓壓力值，壓力變送器5檢測電磁閥3與泄壓閥7之間的壓力。SCADA系統(tǒng)對電磁球閥4進行邏輯控制、組態(tài)控制，當站內(nèi)處于停輸狀態(tài)，進出站閥處于關(guān)閉狀態(tài)，站內(nèi)形成了死油管段，這時電磁閥滿足投用條件自動打開，自動投用溫升泄放系統(tǒng)，泄壓閥7檢測到壓力高于泄壓值時，自動將壓力泄放到污油管線，完成溫升泄壓。

4.3.2遠程手動泄壓運行模式

如圖2所示，遠程手動泄壓運行模式是指監(jiān)控人員通過SCADA系統(tǒng)遠程操作面板，將溫升壓力自動泄壓功能解除后，操作面板按鈕啟動或者關(guān)閉電磁球閥4來控制管線溫升壓力。

4.3.3就地旁路運行模式

如圖2所示，通過球閥3可以實現(xiàn)溫升泄壓系統(tǒng)的人工就地投切。通過操作人員手動關(guān)閉球閥3，操作球閥8來泄放管線內(nèi)的壓力，類似于將自動泄壓裝置旁路的操作模式。

4.3.4在線測試和壓力設(shè)定校驗功能

該裝置可以實現(xiàn)在線測試和壓力設(shè)定校驗功能。如圖2所示，通過球閥3可以實現(xiàn)電磁閥4密封效果的檢測和泄壓閥7的壓力設(shè)定。

4.4溫升壓力自動泄放裝置安裝位置的選擇

溫升壓力自動泄放裝置安裝位置的選擇在溫升壓力控制系統(tǒng)中起到了非常關(guān)鍵的作用，選擇合適的安裝位置能夠充分發(fā)揮其泄壓作用。在成品油輸送場站內(nèi)，不同管段底部的排污閥、壓力儀表的二閥組、壓力變送器排氣閥以及其他設(shè)備的排氣排污口均可以作為排壓口。結(jié)合輸油場站的工藝特點和排油效果，選擇最優(yōu)位置。

4.4.1工藝位置的選擇

針對站場內(nèi)和下載線溫升壓力控制進行分析得知，站場內(nèi)的管線盡量選擇靠近進站的位置，因為進站位置在正常輸油運行時的壓力不高。

4.4.2接口位置選擇

通過管段或者設(shè)備的底部排污口進行壓力泄放，產(chǎn)生的污油量較大，特別是當管道內(nèi)存在油氣空間時，只能排出管道低點的油品，不能排出管道內(nèi)高處的油氣。接口應該選擇在站內(nèi)高處的壓力表引壓管或者壓力變送器引壓管上安裝，比如泵入口匯管的壓力表或者壓力變送器取壓管（圖3圓圈1位置）。在下載線區(qū)域選擇下載總閥后壓力表或者壓力變送器取壓管作為泄壓出口（圖3圓圈2位置），不能選取流量計后壓力表等位置。過濾器區(qū)可以安裝在過濾器的排氣管路上。

5.溫升壓力自動泄放裝置的實際運用與效果

5.1溫升壓力自動泄放裝置的實際運用。

根據(jù)輸油站現(xiàn)場實際情況，通過專業(yè)人員分析，我們利用現(xiàn)有壓力表進行泄壓系統(tǒng)設(shè)計，將壓力表根閥上部直管段換成三通管，既保留了壓力表截止功能，也便于日后泄壓閥拆卸維護。為進一步保證泄壓系統(tǒng)有安全的截斷功能，我們在泄壓閥前加裝截止閥，最后匯入站場現(xiàn)有污油收集管路系統(tǒng)。

5.2溫升壓力自動泄放裝置效果分析

溫升壓力自動泄放裝置在輸油站場應用后，解決了經(jīng)常停輸?shù)妮斢驼緢鲆蛩烙投螇毫Τ邘淼默F(xiàn)場安全隱患問題，確保輸油站場在停輸或者停下載輸情況下管線壓力不超壓、保證不因為憋壓造成設(shè)備損壞等。

5.2.1提升站場智能化

根據(jù)輸油站溫升壓力實際運行需求，引入其他邏輯判斷因素優(yōu)化系統(tǒng)。一是引入時間點參考變量，比如夜間不投用系統(tǒng)。二是引入溫度變量，在冬季站場溫度較低時，系統(tǒng)判斷不投用系統(tǒng)。三是引入壓力變量，管線壓力在工藝要求的范圍內(nèi)不投用系統(tǒng)。溫升壓力自動泄放裝置通過SCADA系統(tǒng)的遠程自動控制，在管道停輸時自動將該系統(tǒng)設(shè)置成壓力泄放狀態(tài)，管道輸油運行時自動停用，同時也可以實現(xiàn)人工手動控制及停用功能，提升了輸油場站的自動化、智能化水平。

5.2.2減少污油損耗

溫升壓力自動泄放裝置安裝在站場的高點，只將溫升油氣介質(zhì)從高點排出，不會導致管線大量拉空，增加大量的混油量。合理設(shè)置自動泄壓壓力，在一定程度上減少泄壓油量的生成，減少混油的生產(chǎn)。某輸油站在未加裝該裝置前，每次要排盡死油管段油品量為：12×3.14×[（0.219-7×2）/2]2m3=0.396m3。

每個月按6個批次計，4個月共計節(jié)約排油：0.396×6×4=9.56m3，同時緩解污油箱液位因為泄壓油品的進入而快速上漲導致外運難的問題。4個月可節(jié)約排油費用約 7.6萬元、危廢處理費用約3.2萬元，共計10.8萬元。

5.2.3降低人工負擔

溫升壓力自動泄放裝置可以穩(wěn)定的控制管道溫升壓力，減少大量的人工負擔，降低大量的壓力低滋擾報警信息和聯(lián)鎖信號，減少設(shè)備的不必要動作，間接保護設(shè)備的運行穩(wěn)定性；減少了員工頻繁的泄壓操作和在泄壓操作中可能存在的人員傷害，降低了設(shè)備損壞及泄壓不及時憋壓造成的設(shè)備密封損壞、油品泄漏、環(huán)境污染等風險，將員工從繁復的手動泄壓操作中解放出來，按每次手動泄壓操作10分鐘計算，4個月將節(jié)約超30個工時，讓員工有更多的時間對設(shè)備進行監(jiān)管和學習處理其他問題，提高勞動效率。

5.2.4減少滋擾報警數(shù)量

溫升壓力自動泄放裝置通過SCADA系統(tǒng)自動化、精確化的控制，可以穩(wěn)定的控制管道溫升壓力，將管道的壓力值控制在要求的范圍內(nèi)，減少大量的由于操作失誤導致的壓力低滋擾報警信息和聯(lián)鎖信號，減少設(shè)備的不必要動作，間接保護設(shè)備的運行穩(wěn)定性。

6.結(jié)論

目前，成品油輸油站場封閉管段的溫升壓力管理處于較寬松的狀態(tài)，存在管理不連續(xù)、自動化程度低、費時費力的問題，要改變目前的現(xiàn)狀，需要完善停輸輸油站場溫升壓力自動管控方式，合理的為頻繁停輸?shù)妮斢驼景惭b溫升自動泄壓裝置，這有利于解決輸油站場死油管段人工泄壓負擔過重的問題，也可以解決管控失效帶來的危害，提高了工作效率及設(shè)備完好率，同時為智能輸油站場的設(shè)備運行管理和少人、無人值守需求提供有效的保證，為綠色環(huán)保、節(jié)能減排提供有效支撐，有利于成品油輸送站場的安全生產(chǎn)。

作者單位：國家管網(wǎng)集團西南管道有限責任公司貴州輸油部