济南—青岛输气管道二线工程阀室自控设计

2015-02-11李娇媚

仪器仪表用户 2015年1期

关键词：执行机构气液管线

李娇媚

（中石化石油工程设计有限公司北京分公司，北京 102200）

0 引言

输气管道承担将上游处理厂处理的净化天然气向下游用户供气的作用，一旦管道事故停输将对上游处理厂、下游用户和管道本身造成一定的经济损失[1]。正确的阀室自控设计是长输管道安全、正常、平稳运行的重要保障。

1 项目概况

济南-青岛输气管道二线工程输气管道全长350km，设计压力8.0MPa，本项目15座阀室包括2座监控阀室（3#和11#阀室）、13座普通阀室。其中1#和10#阀室为露天防护罩型，其余阀室为传统阀室间型。

2 阀室自控设计

2.1 阀室测控参数

1）普通阀室测控参数：

·阀室上、下游压力就地指示；

·阀室进气压力就地指示；

·阀室间地下温度就地指示；

·线路截断阀设置电子控制单元对管道进行防爆管检测。

2）监控阀室主要测控参数：·阀室上、下游压力就地指示；·阀室进气压力就地指示；

·阀室上、下游压力检测远传；

·阀室间地下温度检测远传；

·阀室间设可燃气体浓度检测远传；

·线路截断阀远程开关控制、阀位及状态反馈，远控/就地指示；

·线路截断阀电子控制单元信号上传：管道压力、压降速率、压力高报警、压力低报警及事件记录；

·上传阴极保护电位信号；

·直流电源信号。

2.2 普通阀室仪表、阀门设计

1）设置就地指示测地温温度计，测量沿线工艺管线周围温度，温度计配套一体化保护套管，螺纹安装：对于防护罩型阀室即露天铁丝网围成的阀室，测地温温度计直接插入地下，细土回填压实；而传统阀室间型阀室，在水泥地面上开孔，插入地下后，保护套管与钻孔之间空隙需先细土回填100mm，灌注M5水泥砂浆固定。

2）上游来气旁通DN500管线上设置就地指示压力表，测量上游来气压力，该压力表采用一体式焊接截止阀作为根部阀，可以保证牢固焊接在管道上。

3）另外两个压力检测点开孔位置：为减少主管线开孔数量，在上、下游旁通管线上引DN50取气管线，用于测量上、下游压力，气液联动执行机构取气。由于一体式焊接截止阀根部取气处比较粗，其安装要求为：管线至少DN80管径。旁通DN50管线取气管径过细，无法采用一体式焊接截止阀作为根部阀，故采用单关断截止阀作为根部阀。

4）线路截断阀采用全焊接全通径气液联动球阀，配套电子控制单元压力检测装置，可实现当上下游工艺管道天然气泄漏，进行爆管检测，迅速切断上下游来气。气液联动执行机构为故障保持型。

气液联动执行机构的上下游动力气源口（2个动力气源口，只要上下游管线不是同时破裂，就能为执行机构提供动力气源[2]）和压降速率检测口（下游，即一个压力变送器取压，信号传给电子控制单元，压力变送器需要分体式安装，根阀和表头连接的中间需要用绝缘接头，避免阴保电流流失，济青二线该压变及其配套附件要求厂家配套）。

这3个取气口选择在地上旁通管线开孔，与以前取气口开在阀体袖管埋在地面以下相比，地上取气更容易检测取气口是否泄漏，焊缝是否完好，维护起来更方便，提升了管线安全运行的能力[3]。

执行机构的接线盒、电子控制单元和取压管路均配有与管线和阀门本体绝缘的绝缘部件，以避免阴保电流流失。

线路截断阀阀腔和气液联动执行机构的放空口（包括执行机构储气罐的安全阀放空）汇聚为一个排气管，接入阀室放空总管中。

2.3 监控阀室仪表、阀门设计

1）压力表与压力变送器组合安装，可以减少管线上的开孔数量。利用根部阀的一个取气口，使用卡套式终端接头连接不锈钢管，连接至压力变送器的双阀组截止阀，不锈钢管中间设置卡套式绝缘接头，防止阴保电流流失。

2）管线上总共5个开孔（执行机构需要3个、压力检测需要2个），开孔数量还可以减少，例如广西LNG天然气管线工程的做法是：上游1个动力气源开孔，下游将压降速率开孔和压力变送器开孔合为一个开孔。上游下游各1个PG，共4个开孔。但这样需要提前跟气液联动球阀厂家和工艺专业商量，做相应的配套工作。而本项目事先没有和工艺专业商量，导致工艺专业预留的DN50短管不够长，加长的话，中间预留空间又变小。导致工艺重新制作安装图，给工艺专业增加了很多工作量。

3）在阀室间设2台可燃气体探测器：在可能引起泄漏的气液联动球阀附近，高出工艺管线500mm的位置1台；在阀室间中间位置，房顶下500mm的位置设置1台，检测高处集聚的可燃气体。阀室房顶为彩钢板，施工队负责将DN80钢管焊接在彩钢夹芯板板房顶。

4）仪表端的表壳、防爆电缆夹紧密封接头和护管均应与保护地（电专业接地网）良好连接，接地线应尽可能短直[4]。电缆护管两端接地，使用接地螺栓、螺母、垫片与接地镀锌扁钢进行连接，接至电专业接地网，不可与工艺管线搭接，避免阴保电流流失。

2.4 气液联动执行机构太阳能供电设计

普通阀室气液联动执行机构的电子控制单元采用太阳能供电，太阳能电池板单独招标。

太阳能供电系统由太阳能阵列（太阳能电池板、汇线盒、太阳能支架），太阳能控制器，蓄电池组成。本次太阳能电源系统设计蓄电池备用时间为11天，设计利用最长10天周期补足蓄电池最大亏欠容量。本次电子控制单元功率为10w，后期可能将普通阀室改造为RTU监控阀室，负载功率加大到30w，本次设计按照30w功率来计算太阳能电源系统，以满足设备的可靠性和使用寿命。

按照《石油设施电气设备安装区域一级、0区、1区和2区区域划分推荐作法》SY/T6671-2006[5]，通风充分的建筑物输送比空气轻的易燃气体的释放源，气体表压高于1.9MPa，距离释放源边界7.5m的空间属于防爆危险区二区，阀室周围都属于防爆危险区二区，所以太阳能供电系统需要选择防爆产品[6]。

太阳能电池板采用立杆支架，由结构专业根据太阳能板大小、风力、支撑重量计算太阳能支架基础大小，太阳能控制箱固定在支架上。蓄电池箱埋在室外太阳能支架附近的地面以下，透气管接到地上，控制器与蓄电池的电缆接线管埋在地下。由结构专业为蓄电池箱制作水泥基础，防止蓄电池箱沉降。