便携式SDV在线检测装置的研发及应用

董鹏林，柴 威，魏东坤

（中海石油（中国）有限公司天津分公司 天津 300457）

1 应急关断阀（SDV）及其在线检测装置

海洋石油平台作为一个独立的油气生产单元，生产设施密度高、风险大。当发生火灾、天然气泄漏等突发情况时，需通过应急关断阀（shutdown valve，SDV）（图1）等应急装置设备对生产流程进行切断，从而减少人员和设备的损失，为应急部署争取时间。由此可见，SDV是工艺安全系统的重要组成部分，也是平台紧急关断系统中的主要执行元件。它能够根据现场或远传的关断信号，及时有效地切断或打开管线流体的通路，从而保证生产设施及人身的安全。当电磁阀失电的时候，电磁阀动作将气源切断，电磁阀开始泄放执行机构中的仪表气，关断阀关闭，同时行成开关动作，将关断阀的状态传送到中控系统，并在显示器上进行相应的状态显示[1]。

图1 SDV示意图Fig.1 Sketch map of SDV

随着生产流程日趋稳定，流程各点位SDV一般处于长期工作状态，因各SDV一般都属于逻辑连锁中的一环，在工作状态日常无法对其进行开关操作，如需进行全行程测试，只能在流程关断或停产期间，这就造成了测试成本高或检查周期长，而长期不动作的阀门极易出现卡涩或者无法关断的现象，这对于海上石油开采来说是个极大的隐患。目前市场上已有的SDV在线检测设备在安装时均需对现场SDV装置进行改造，改造过程需要对SDV进行开关操作，这在海洋石油生产平台是无法实现的，而且测试装置只能对应一台SDV，费用成本较高。鉴于这种情况，决定设计一台便携式可移动SDV测试装置，该SDV测试装置测试方法简单，设备轻便，制作成本低，功能稳定可靠，可以实现一台设备对平台所有SDV进行测试，满足海上采油平台各SDV测试的使用需求，消除流程关键节点的安全隐患。

1.1 工作原理

该装置的工作原理（图2）是通过对SDV气缸泄压路进行控制[2]，实现执行机构的慢速关闭，并通过安装在阀门执行器阀杆上的转向夹具与接近开关的连锁动作控制SDV装置在±20°开度时停止动作，以实现在不影响生产前提下的功能测试工作。

图2 原理控制图Fig.2 Principle control chart

该装置具备以下功能：①在生产流程SDV在线开关功能测试，通过此设备可对各流程节点SDV进行开关功能测试，无需停产；②紧急停止功能，出现紧急情况保证流程不受影响，保证生产流程；③通过接近开关，实现短行程测试，保证在线测试情况下不对流程产生影响；④系统全部集中安装于一个控制箱，仅使用一套装备就可完成对油气田所有SDV装置的在线检测；⑤检测过程全程指示，在检测过程中，指示灯亮，检测过程中断，指示灯灭，随时指示检测状态；⑥通过流量阀控制排气流量，从而保证测试过程安全。

1.2 制作过程

1.2.1 控制箱蓄电池的安装固定

利用废旧工具箱制作控制箱，采用打孔的方法固定支架，从而实现对蓄电池的固定，保证蓄电池不会在携带、测试过程中发生移位。

1.2.2 在控制箱侧方安装急停按钮

利用平台废旧物料，在控制箱侧方打孔安装，防火风闸手拉阀当作急停按钮，以便在测试过程中出现紧急情况时可以及时切断气路，终止测试，避免测试过程出现异常后对流程产生影响。

1.2.3 测试按钮及工作状态指示灯安装

在控制箱顶部打孔，安装测试按钮及工作状态指示灯，按下测试按钮，工作状态指示灯亮进行测试，再次按下按钮测试停止，并且测试过程可通过工作状态指示灯显示内部电磁阀工作状态，方便操作人员实时了解测试状态。

1.2.4 流量控制阀安装

在控制箱顶部打孔，安装流量控制阀，测试过程中可根据现场SDV实际情况调节流量控制阀，从而控制测试过程中的排气流量，达到稳定测试的目的。

1.2.5 电磁阀安装固定和气路管线连接

对气路电磁阀进行安装固定，当按下测试按钮时，此电磁阀得电，使测试气路导通，测试SDV排气关闭，测试开始，当出现以下2种情况时电磁阀失电，使测试停止：松开测试按钮，接近开关到达限位。电磁阀安装完毕后对测试气路进行连接。

1.2.6 接近开关安装和电路连接

对接近开关进行打孔安装，通过接近开关可以进行短行程测试，正常测试情况下接近开关为闭点，电路导通；当达到测试所需行程时，接近开关触发为开点，电路断开，测试停止，安装完毕后对控制箱电路进行连接，连接完成后进行电路方面的功能测试。

1.2.7 SDV转向夹具制作和行程测试

利用平台废旧物料，对SDV阀杆转向夹具进行设计制作，此夹具适用于BETTIS系列关断阀执行器，如需测试其他类型关断阀仅需对夹具稍作调整，并使用废旧物料制作夹具配套限位装置（用于接近开关固定），可进行角度调整，利用转向夹具配合接近开关进行短行程测试。

1.3 使用方法

1.3.1 SDV转向夹具现场安装固定

先对SDV转向夹具进行安装，将转向夹具与执行器阀杆固定，安装完成后根据所需测试行程，对SDV转向夹具配套装置进行安装，调整安装方向及接近开关探出量后（距转向夹具±1.5cm即可），使用螺栓将SDV转向夹具固定在SDV执行器上，实现对测试行程的调整。

1.3.2 连接气路管线

一端连接至便携式SDV测试装置气源接口，另一端连接至SDV气缸排气管线。因SDV在设计时有气缸排气助推功能，故需注意SDV气缸排气管线的接入点应处在三通的上游。

1.3.3 现场测试

在SDV转向夹具及现场气源管线连接完毕后，按下测试装置的测试按钮，此时状态灯亮起，电磁阀得电；随后通知中控对该SDV电磁阀进行断电，开始现场测试；当现场SDV接收到中控信号后，气缸仪表气会随着在线测试装置进行排气[3]，现场阀门会随之关闭，当阀门带动转向夹具旋至接近开关处（只转动±20°），开关动作，电磁阀失电，排气停止，SDV停止关闭，测试完毕（图3）。

图3 现场连接测试Fig.3 Field connection test

1.3.4 测试完毕

测试完毕后，通知中控将SDV控制打到自动，手动复位现场SDV电磁阀后，SDV正常打开。拆除现场测试夹具，恢复SDV排气管线至正常状态。

1.3.5 其他说明

因转向夹具与接近开关近间距±1.5cm，故SDV测试过程中实际转向+20°，对流程没有影响；当测试过程中出现异常时，可随时按下急停按钮停止测试作业；针对于不同型号的SDV可另设计其他类型的夹具，通过调节装置上的流量阀可以控制阀门关闭速度（针对于小容量气缸阀门）；接近开关上也有指示灯，当指示灯亮起时为等待测试，指示灯熄灭时为测试停止。目前该设备使用双12V蓄电池提供的动力源，设备较重，后期会采办12VDC的电磁阀，减少蓄电池数量，以减少设备整体重量，使其更加便携。

2 经济性

此次改造工作均自主设计并实施，仅使用1台设备即可完成平台所有SDV开关功能的在线检测，而市场上现有的SDV在线测试装置只能一一对应到每台SDV装置上，单台费用需要一两万元，且安装调试工作必须在停产条件下进行。本次研发的便携式SDV在线测试装置改造所用备件优先使用平台库存备件，物料使用废弃物料进行加工改造，估算该装置成本价格为8000元。

以某油气田为例，该油气田共计107台SDV装置，其中不具备在线生产测试的SDV有94台，以每台SDV均需加装1套在线测试装置，费用如下：

总费用＝94台×10000元（按最小值）＝940000元

而便携式SDV在线测试装置制作成本为 8000元，可以实现全部SDV在线测试，预计节省费用90余万元。

此设备能有效避免因流程SDV长期不动作造成紧急情况无法关闭或打开的安全隐患，既为SDV检修提供了依据，也为采油平台安全生产提供了有力的保障。

3 结语

经过近一年的现场实际使用，该便携式SDV在线测试装置测试方法简单、设备轻便、制作成本低、功能稳定可靠，可以实现一台设备对平台所有SDV进行测试，测试效果良好，完全满足现场实际使用的各种要求，具有很高的推广价值。

随着海上石油的勘探开发的深入，海上采油平台的数量不断增多，规模不断增加，如何确保流程/设备的安全尤为重要。便携式SDV在线检测装置的研发工作，完全自主创新完成，通过查询资料及现场测试，让维修人员对相关设备的结构及工作原理有了更清晰的认识。利用此套系统对油气田各个关键流程SDV进行了测试，验证了各关键流程SDV的可靠性，为发现隐蔽设备隐患提供了基础，也为了解设备状况提供了依据，有效保证了采油平台的作业安全。