输气管道工程中站场压力控制系统的配置方案

徐新 北京燃气集团藤县有限公司

输气管道工程的输气站场中，通常设置有调压功能，且其为关键工艺技术。压力控制系统的合理配置既需考虑压力的有效控制，还需保证调压设备故障时压力安全设备的安全截断或安全泄放，以保证下游管道不超压。合理的压力控制系统配置方案，可确保工艺系统安全、可靠地运行且投资经济合理。本文着重论述压力控制系统的配置方案。

根据《输气管道工程设计规范》GB50251-2015 第8.4 节第8.4.3 条：当压力控制系统出现故障会危及下游供气设施安全时，应设置可靠的压力安全装置。压力安全装置的设计应符合下列规定：

1.当上游最大操作压力大于下游最大操作压力时，气体调压系统应设置单个的（第一级）压力安全设备。

2.当上游最大操作压力大于下游最大操作压力1.6MPa 以上，以及上游最大操作压力大于下游管道和设备强度试验压力时，单个的（第一级）压力安全设备还应同时加上第二个安全设备。

关于上述第1 条所述的单个的（第一级）压力安全设备，可采用安全切断阀或安全阀。本文着重讨论针对上述第2 条所述工况下的压力控制系统配置方案，单个的压力安全系统还需同时加上第二个安全装置，以增加系统的压力安全等级。

一、压力控制系统配置方案

（一）安全切断阀+安全切断阀+工作调压阀

1.设备配置

由安全切断阀1、安全切断阀2、工作调压阀按照从上游至下游的顺序，串联在一起的压力控制系统，三个阀门为相互独立的设备。安全切断阀2 为第一级安全设备，安全切断阀1 为第二级安全设备。正常情况下，安全切断阀1 和安全截断阀2 处于全开状态，工作调压阀对下游压力进行控制。当工作调压阀出现故障无法控制下游压力时，安全切断阀2 则自动切断气源。若安全切断阀2 也出现故障不能自动切断气源时，安全切断阀1 则自动切断气源。

2.设备开始动作的起始压力设定

采用“安全切断阀1+安全切断阀2+工作调压阀”时，各级设备开始动作压力设定值原则为P安全切断阀1≥P安全切断阀2＞P工作调压阀，相应设定值可为1.1 倍、1.1 倍、1.0 倍最大操作压力。

3.系统配置示意图（见图1、图2）

图1 “安全切断阀+安全切断阀+工作调压阀（自力式调压阀）”配置示意图

图2 “安全切断阀+安全切断阀+工作调压阀（电动调节阀）”配置示意图

（二）“安全切断阀+监控调压阀+工作调压阀”

1.设备配置

由安全切断阀、监控调压阀、工作调压阀按照从上游至下游的顺序，串联在一起的压力控制系统，三个阀门为相互独立的设备。监控调压阀为第一级安全设备，安全切断阀为第二级安全设备。正常情况下，安全切断阀、监控调压阀处于全开状态，工作调压阀对下游压力进行控制。当工作调压阀出现故障无法控制下游压力时，监控调压阀开始工作进行调压。若监控调压阀也出现故障不能控制下游压力时，安全切断阀则自动切断气源。

2.设备开始动作的起始压力设定

采用“安全切断阀+监控调压阀+工作调压阀”时，各级设备开始动作压力设定值原则为P安全切断阀＞P监控调压阀＞P工作调压阀，相应设定值可为1.1 倍、1.05 倍、1.0 倍最大操作压力。

3.系统配置示意图（见图3、图4）

图3 “安全切断阀+监控调压阀+工作调压阀（自力式调压阀）”配置示意图

图4 “安全切断阀+监控调压阀+工作调压阀（电动调节阀）”配置示意图

（三）“安全切断阀+工作调压阀+安全泄放阀”

1.设备配置

由安全切断阀、工作调压阀、安全泄放阀按照从上游至下游的顺序，串联在一起的压力控制系统，三个阀门为相互独立的设备。安全切断阀为第一级安全设备，安全泄放阀为第二级安全设备。正常情况下，安全切断阀处于全开状态，安全泄放阀处于关闭状态，工作调压阀对下游压力进行控制。当工作调压阀出现故障无法控制下游压力时，安全切断阀则自动切断气源以保证下游管道和设备的安全。若安全切断阀也出现故障不能自动切断气源时，安全泄放阀则超压打开泄放天然气。

2.设备开始动作的起始压力设定

采用“安全切断阀+工作调压阀+安全泄放阀”时，各级设备开始动作压力设定值原则为P安全泄放阀＞P安全切断阀＞P工作调压阀，相应设定值可为1.1 倍、1.05 倍、1.0 倍最大操作压力。

3.系统配置示意图（见图5、图6）

图5 “安全切断阀+工作调压阀（自力式调压阀）+安全泄放阀”配置示意图

图6 “安全切断阀+工作调压阀（电动调节阀）+安全泄放阀”配置示意图

二、举例

以某输气站为下游LNG 工厂用户供气为例，站场上游来气工作压力5.0～8.5MPa，下游LNG 工厂用气压力5.0MPa，压力控制系统配置方案分析及确定如下：

1）上游操作压力5.0～8.5MPa，最小操作压力5.5MPa，最大操作压力为8.5MPa，下游最大操作压力5.0MPa，8.5MPa-5.0MPa=3.5MPa ＞1.6MPa，需设置两级安全设备。

2）下游供LNG 工厂用气，为保证当工作调压阀出现故障时，下游不超压且能正常供气，采用“安全切断阀+监控调压阀+工作调压阀”的配置方案。当工作调压阀故障时，串联的监控调压阀开始工作，对压力进行调节，确保下游不停气且不超压。

3）下游用气压力无须经常变更，监控调压阀、工作调压阀均采用自力式调压阀。工作调压阀选用故障全开型调压阀，监控调压阀选用故障关闭型调压阀。

4）安全切断阀采用自力式阀门，超压后不需要任何外部动力源可自动切断供气管路。

5）调压供气管路采用“一用一备”的工艺管路系统，各管路上、下游分别设置电动球阀，可对工艺管路进行远程切换。

6）安全切断阀起始动作设定压力值为5.5MPa，监控调压阀起始动作设定压力值为5.25MPa，工作调压阀起始动作设定压力值为5.0MPa。

7）安全切断阀设置有阀位远传及远程关断功能，便于远程监控阀位开、关状态以及远程ESD 关闭安全切断阀。

8）监控调压阀、工作调压阀设置有阀位远传功能，便于远程监控阀位开度状态。

三、结论

压力控制系统的配置方案有多种，需综合多方面因素选择压力控制系统配置方案，进而确保工艺系统的安全、平稳、可靠地运行，且投资经济合理。