1 燃?xì)庹{(diào)壓站
燃?xì)庹{(diào)壓站一般由調(diào)壓器、過(guò)濾器、快速安全切斷閥、安全閥、測(cè)量?jī)x表和工藝管道、閥門等組成,其主要任務(wù)是接收上游管網(wǎng)來(lái)氣,進(jìn)行過(guò)濾、調(diào)壓、計(jì)量及相關(guān)參數(shù)記錄,按輸配管網(wǎng)的壓力和流量進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。
1.1 調(diào)壓設(shè)備運(yùn)行參數(shù)
調(diào)壓設(shè)備運(yùn)行主要參數(shù)有:進(jìn)口壓力p1,出口壓力p2,關(guān)閉壓力Pb,放散壓力pf,切斷壓力pq。
①關(guān)閉壓力與出口壓力的關(guān)系
根據(jù)調(diào)壓器穩(wěn)壓精度和性能,其關(guān)閉壓力與出口壓力之間關(guān)系如下:
pb=(1.10~1.25)p2
②關(guān)閉壓力與放散壓力的關(guān)系
安全放散裝置可以緩解調(diào)壓器關(guān)閉不嚴(yán)造成的泄漏問(wèn)題,一般考慮超過(guò)關(guān)閉壓力的10%~20%即開(kāi)始放散,即放散壓力為:
pf=(1.1~1.2)pf
③切斷壓力與放散壓力的關(guān)系
調(diào)壓器失靈造成燃?xì)夥派,不利于環(huán)保和周圍生命財(cái)產(chǎn)安全,且浪費(fèi)能源。為防止長(zhǎng)時(shí)間放散,一般考慮超過(guò)放散壓力的10%~20%即可切斷氣源,即切斷壓力為:
Pf=(1.1~1.2)pf
1.2調(diào)壓器
調(diào)壓器是調(diào)壓站的核心設(shè)備,它的作用是將上游較高的進(jìn)口壓力調(diào)節(jié)至下游所需要的較低壓力,并能防止波動(dòng)的進(jìn)口壓力及流量的干擾,保持出口壓力為某一恒定值。燃?xì)庹{(diào)壓器是一種可靠性很高的裝置,但由于燃?xì)庵锌赡芎兴、塵埃、碎屑以及其他沉積物,另外由于調(diào)壓器皮膜破裂、部件失效、信號(hào)管堵塞等原因,調(diào)壓器通常出現(xiàn)以下故障:
①調(diào)壓器失靈,超壓供氣,使燃?xì)庖赃M(jìn)口壓力 (高壓或中壓)未經(jīng)降壓直接進(jìn)入下游管網(wǎng)和用戶,造成燃?xì)獗怼⒐艿篮陀脷庠O(shè)備損壞,甚至產(chǎn)生火災(zāi)、爆炸等嚴(yán)重事故。
②調(diào)壓器失靈,出口壓力迅速降低,或者關(guān)閉而中斷供氣,下游管網(wǎng)和用戶的供氣壓力降低,可能在用戶終端引起熄火甚至嚴(yán)重事故。
③調(diào)壓器發(fā)生故障,出現(xiàn)供氣壓力波動(dòng),造成用戶用氣設(shè)備燃燒不完全,產(chǎn)生不安全因素。
出現(xiàn)以上情況,按慣例只能采取如下處理措施:通常情況下,調(diào)壓站內(nèi)一路調(diào)壓系統(tǒng)處于工作狀態(tài),另一路則處于備用狀態(tài)。當(dāng)調(diào)壓器出現(xiàn)故障,造成超壓放散等情況,在得到報(bào)告后,作業(yè)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理,關(guān)閉故障調(diào)壓系統(tǒng),開(kāi)啟另一路調(diào)壓系統(tǒng)和安全放散裝置使其正常工作。這種做法會(huì)給用戶帶來(lái)諸多不安全因素,因此其安全性極差。
在燃?xì)夤⿷?yīng)的運(yùn)行中,確保安全是首要的因素。一旦發(fā)生燃?xì)庑孤┗虺瑝海蠊豢霸O(shè)想。因此,在正常運(yùn)行的調(diào)壓站內(nèi)配備完善的安全裝置十分必要,其意義在于,當(dāng)發(fā)生事故時(shí),能夠做到在第一時(shí)間自動(dòng)將燃?xì)鈿庠辞袛嗷驅(qū)⒊瑝喝細(xì)馀欧胖链髿,保護(hù)下游管道和用戶的安全。
2 調(diào)壓站的安全裝置
調(diào)壓站內(nèi)的安全裝置用來(lái)確保調(diào)壓站安全可靠運(yùn)行,保護(hù)下游的設(shè)備和儀表能在規(guī)定的壓力范圍內(nèi)正常運(yùn)行。
2.1 安全閥
安全閥通常置于調(diào)壓站的出口管道上。當(dāng)調(diào)壓器正常工作時(shí),安全閥處于關(guān)閉狀態(tài);當(dāng)調(diào)壓器出現(xiàn)故障,造成出口壓力升高,且升高至安全閥的開(kāi)啟壓力時(shí),安全閥自動(dòng)開(kāi)啟,將管道中燃?xì)馀湃舜髿猓?dāng)壓力下降到開(kāi)啟壓力以下時(shí),安全閥自動(dòng)關(guān)閉。
安全閥分為全流量安全閥和微流量安全閥。微流量安全閥是一種微流量放散裝置,一般放散流量為管道****流量的1%~5%,其作用為當(dāng)非故障引起出口壓力升高時(shí)將氣體排出,以避免安全切斷閥因誤操作而切斷導(dǎo)致該調(diào)壓線路中斷。對(duì)于這類安全問(wèn)題,雖然監(jiān)控器和切斷閥也都可用,但是微流量安全閥更方便有效,這是因?yàn)榧词故潜O(jiān)控器和切斷閥本身也會(huì)因污染物作用在關(guān)閉時(shí)泄漏。
2.2安全切斷閥
目前安全切斷閥已廣泛應(yīng)用于各級(jí)調(diào)壓站、調(diào)壓箱內(nèi)。根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定,當(dāng)調(diào)壓器壓力降大于1.7 MPa時(shí),必須安裝安全切斷閥。如北京來(lái)廣營(yíng)調(diào)壓站,進(jìn)口壓力為3.4 MPa,出口壓力為0.76MPa,就必須安裝安全切斷閥;通州調(diào)壓站,進(jìn)口壓力為3.3 MPa,出口壓力為O.17 MPa,也要安裝安全切斷閥;北新建材調(diào)壓站,進(jìn)口壓力為1.6 MPa,出口壓力為O.17 MPa,雖未達(dá)到最低壓力降標(biāo)準(zhǔn),但也安裝了安全切斷閥。
安全切斷閥置于調(diào)壓器上游管道上。調(diào)壓器正常工作時(shí),安全切斷閥常開(kāi),當(dāng)調(diào)壓器下游管道壓力升高至其設(shè)定值時(shí),安全切斷閥立即關(guān)閉,截?cái)鄽饬鳎瑥亩煽康乇苊獬瑝。安全切斷閥一旦關(guān)閉后,一般需人工復(fù)位,不能自動(dòng)打開(kāi)。
2.3監(jiān)控器
監(jiān)控器就是一臺(tái)備用調(diào)壓器,它可以與主調(diào)壓器型號(hào)相同,也可以不同。監(jiān)控器與主調(diào)壓器的連接通常分為串聯(lián)與并聯(lián)。
①串聯(lián)式監(jiān)控器
1.進(jìn)口閥門2.過(guò)濾器3.監(jiān)控器4.主調(diào)壓器5.補(bǔ)償器 6.出口閥門7.全流量安全閥
主調(diào)壓器與監(jiān)控器串聯(lián)安裝,監(jiān)控器通常安裝在主調(diào)壓器的上游。監(jiān)控器的給定出口壓力應(yīng)略高于主調(diào)壓器的出口壓力,因此正常工作時(shí)監(jiān)控器的調(diào)節(jié)閥全開(kāi)。當(dāng)主調(diào)壓器發(fā)生故障,出口壓力上升到監(jiān)控器的給定出口壓力時(shí),監(jiān)控器立即接替主調(diào)壓器進(jìn)入工作狀態(tài)。監(jiān)控器也可以放在主調(diào)壓器之后,其出口壓力不得低于主調(diào)壓器。
②并聯(lián)式監(jiān)控器
1.進(jìn)口閥門2.過(guò)濾器3.安全切斷閥 4.主調(diào)壓器 5.補(bǔ)償器6.出口閥門7.全流量安全閥8.監(jiān)控器
主調(diào)壓器與監(jiān)控器并聯(lián)安裝,正常運(yùn)行時(shí)主調(diào)壓器工作,監(jiān)控器備用。當(dāng)主調(diào)壓器發(fā)生故障時(shí),監(jiān)控器自動(dòng)啟動(dòng),投人工作。主調(diào)壓器的給定出口壓力應(yīng)略高于監(jiān)控器的給定出口壓力,因此正常工作時(shí),監(jiān)控器呈關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)主調(diào)壓器發(fā)生故障,使出口壓力增加到超過(guò)允許范圍時(shí),該調(diào)壓路上的安全切斷閥關(guān)閉,致使出口壓力降低,當(dāng)出口壓力下降到監(jiān)控器的給定出口壓力時(shí),監(jiān)控器自動(dòng)啟動(dòng),進(jìn)人工作狀態(tài)。備用路上安全切斷閥的切斷壓力應(yīng)略高于主調(diào)壓路上安全切斷閥的切斷壓力。
③內(nèi)裝式監(jiān)控器
監(jiān)控器直接安裝在主調(diào)壓器的閥體上,即兩臺(tái)調(diào)壓器共用一只閥體。
2.4 多功能調(diào)壓器
有些調(diào)壓器是多功能的產(chǎn)品,如上海飛奧多功能調(diào)壓器,除調(diào)壓功能外還配備安全閥或超壓切斷閥。這類一體化的調(diào)壓器有結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn),但成本較高且調(diào)節(jié)范圍受到一定的制約,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用。
3 具有安全裝置的安全系統(tǒng)
由于引起管道超壓的原因可能多種多樣,因此,對(duì)于調(diào)壓站,應(yīng)采用組合型的由不同安全裝置組成的安全系統(tǒng)。安全裝置的選擇應(yīng)遵循在任何情況下都不使壓力超過(guò)限定值的原則。常用的安全系統(tǒng)有如下3種。
3.1 較簡(jiǎn)單的安全系統(tǒng)
較簡(jiǎn)單的安全系統(tǒng)為調(diào)壓器+安全閥。
l.進(jìn)口閥門2.過(guò)濾器3.調(diào)壓器4.補(bǔ)償器5.出口閥門 6.全流量安全閥
這種1開(kāi)1備的安全系統(tǒng)在調(diào)壓站中是最簡(jiǎn)單、最基本的裝置。其適用于出口壓力較低、流量較小、調(diào)壓器出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)影響小并定期有運(yùn)行人員巡檢的情況。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)壓流程相對(duì)簡(jiǎn)單,兩條調(diào)壓路可靠性比較有保障。其缺點(diǎn)主要是只能使用安全閥進(jìn)行泄壓。
全流量安全閥可在調(diào)壓器出現(xiàn)故障時(shí)將整個(gè)系統(tǒng)中的氣體排人大氣中。這種運(yùn)行方式是最傳統(tǒng)最普通的超壓保護(hù)方法,具有安全可靠且投資經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn),但其排入大氣的氣體會(huì)造成污染,產(chǎn)生溫室效應(yīng),特別是在人口密集的住宅區(qū)會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn),另外排入大氣的燃?xì)庖矔?huì)造成能源浪費(fèi)。鑒于上述原因,此系統(tǒng)不是理想的超壓保護(hù)方法。
3.2較經(jīng)濟(jì)的安全系統(tǒng)
較經(jīng)濟(jì)的安全系統(tǒng)為監(jiān)控調(diào)壓器+安全閥。
在主調(diào)壓器發(fā)生故障時(shí),監(jiān)控器代替其進(jìn)行調(diào)壓,因此監(jiān)控器實(shí)際上具有備用調(diào)壓器的作用。
這種系統(tǒng)相對(duì)于單臺(tái)調(diào)壓器,適用的場(chǎng)所比較廣泛,節(jié)省占地和造價(jià),只要監(jiān)控系統(tǒng)正;蜻\(yùn)行人員定期巡檢,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決,就可以保證下游用戶的供氣安全和可靠性。目前中壓以上調(diào)壓站常采用此安全系統(tǒng)。
3.3較安全的安全系統(tǒng)
①工藝概述
較安全的安全系統(tǒng)為監(jiān)控調(diào)壓器+安全切斷閥+安全閥。
l.進(jìn)口吲門2.過(guò)濾器3.安全切斷閥4.監(jiān)控器5.主調(diào)壓器 6.補(bǔ)償器7.出口閥門8.全流量安全閥
這種安全系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜,造價(jià)較高,但供氣安全可靠性更高,適用于壓力較高、流量較大的場(chǎng)所、重要用戶和重要場(chǎng)所。目前次高壓以上的調(diào)壓站基本采用此安全系統(tǒng)。
圖4中,兩條支路并聯(lián)組成了燃?xì)庹{(diào)壓自動(dòng)切換裝置,每條支路均安裝有進(jìn)口閥門、過(guò)濾器、安全切斷閥、主調(diào)壓器與監(jiān)控器、補(bǔ)償器及出口閥門。如果不考慮兩條支路相互之間的作用和聯(lián)系,每條支路都可以單獨(dú)正常供氣。需要說(shuō)明的是,若僅單條調(diào)壓路使用,這種安全裝置會(huì)存在缺陷,當(dāng)安全切斷閥作用時(shí)則該條調(diào)壓路停止供氣,若不及時(shí)恢復(fù) (需人工恢復(fù))就會(huì)影響用戶用氣。在恢復(fù)供氣時(shí),需確認(rèn)所有用戶的閥門應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài),否則有很大危險(xiǎn)。鑒于上述原因,為保證下游的不間斷正常供氣,通常采用兩路具有自動(dòng)切換功能的調(diào)壓路。
②自動(dòng)切換裝置功能
a.其中任何一條支路都可以起到切斷閥和安全閥并用的雙重安全作用。
b.兩路系統(tǒng)可自動(dòng)切換,不需要人工操作。當(dāng)某一支路發(fā)生故障,另一支路仍可正常供氣,以便有充足的時(shí)間維修設(shè)備。
③自動(dòng)切換裝置原理
燃?xì)庹{(diào)壓自動(dòng)切換裝置工作原理的關(guān)鍵在于自動(dòng)切換。它靠?jī)蓷l支路中的調(diào)壓器出口設(shè)定壓力的不同、兩個(gè)安全切斷閥的切斷壓力不同而實(shí)現(xiàn)。調(diào)壓站的出口壓力由安全切斷閥和安全閥進(jìn)行控制。安全切斷閥控制壓力的上限和下限,安全閥只控制壓力的上限。安全閥的放散壓力應(yīng)比安全切斷閥的切斷壓力低。
在圖4中,假設(shè)我們選擇上面的支路為常用支路,則下面一條支路為備用支路。正常供氣時(shí)常用支路工作,備用支路處于準(zhǔn)工作狀態(tài)(進(jìn)口閥門和出口閥門處于開(kāi)啟狀態(tài),安全切斷閥處于開(kāi)啟狀態(tài),調(diào)壓器處于關(guān)閉狀態(tài))。
當(dāng)常用支路調(diào)壓器出現(xiàn)故障,燃?xì)馔ㄟ^(guò)安全閥已進(jìn)行放散,但出口壓力仍繼續(xù)升高,這樣的情況就是事故。此時(shí)安全切斷閥動(dòng)作,關(guān)閉調(diào)壓器前的燃?xì)夤艿,常用支路停止工作。此時(shí)出口壓力下降,隨即備用支路調(diào)壓器自動(dòng)啟動(dòng)以保障正常供氣。當(dāng)燃?xì)夤艿腊l(fā)生事故而出口壓力過(guò)低時(shí),安全切斷閥也能自動(dòng)關(guān)斷。此時(shí)應(yīng)及時(shí)檢修常用支路,以便保證不間斷供氣。
自動(dòng)切換裝置各設(shè)備的設(shè)定壓力應(yīng)遵循下列條件:
pq>pq>pf>p2>p2s
式中pqs——備用支路切斷壓力
Pq——常用支路切斷壓力
pf 放散壓力
P2——常用支路調(diào)壓器的出口壓力
P2s——備用支路調(diào)壓器的出口壓力
為保證裝置能夠正確無(wú)誤地工作,裝置上各個(gè)設(shè)備的壓力設(shè)定非常重要。
④ 自動(dòng)切換裝置對(duì)設(shè)備的要求
自動(dòng)切換裝置要實(shí)現(xiàn)連續(xù)不斷供氣、不超壓供氣,主要的技術(shù)關(guān)鍵在于安全切斷閥、調(diào)壓器、安全閥的技術(shù)性能。
安全切斷閥的靈敏度將直接關(guān)系到自動(dòng)切換的性能,至關(guān)重要。若安全切斷閥不能及時(shí)切斷,則可能造成切換裝置不切換甚至超壓供氣,這很危險(xiǎn)。另外,安全切斷閥必須有明顯的標(biāo)志,使操作者能及時(shí)發(fā)現(xiàn)切斷閥硬件切斷,以便及時(shí)查明故障產(chǎn)生的原因,修復(fù)常用支路,避免后患。對(duì)于北京市的許多調(diào)壓站,北京燃?xì)饧瘓F(tuán)實(shí)行集中管理體制,目前已陸續(xù)在許多安全切斷閥上安裝了信號(hào)采集裝置,當(dāng)安全切斷閥發(fā)生動(dòng)作時(shí),其數(shù)據(jù)信號(hào)將直達(dá)集團(tuán)調(diào)度指揮中心以便進(jìn)行集中管理,這樣可以通過(guò)現(xiàn)代化的管理手段準(zhǔn)確及時(shí)地進(jìn)行監(jiān)控調(diào)度。
調(diào)壓器的調(diào)壓要求應(yīng)該比較高。自動(dòng)切換裝置兩條支路供氣壓力不同,這個(gè)差別已經(jīng)加大了供氣壓力的誤差,若調(diào)壓器的精度較差,勢(shì)必造成供氣壓力波動(dòng)較大。調(diào)壓器喘動(dòng)和關(guān)閉壓力超標(biāo)絕不允許。
安全閥的性能應(yīng)該良好。及時(shí)排氣減壓是自動(dòng)切換必不可少的環(huán)節(jié),如果安全閥不能正常工作,自動(dòng)切換裝置就會(huì)頻繁切換,給自動(dòng)切換裝置的維護(hù)管理造成很大麻煩。
⑤并聯(lián)同時(shí)運(yùn)行
燃?xì)庹{(diào)壓自動(dòng)切換裝置是保障安全、正常供氣的重要設(shè)備,它除了有正常的自動(dòng)切換功能外,還有一項(xiàng)重要功能,即當(dāng)一路(常用支路)供氣不能滿足用戶需要時(shí),由于出口壓力降低,另一路(備用支路)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng),兩條調(diào)壓路同時(shí)運(yùn)行。
4 結(jié)語(yǔ)
燃?xì)庹{(diào)壓站是燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)中的重要環(huán)節(jié),因此調(diào)壓站安全裝置的選擇,將直接影響燃?xì)夤芫W(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,合理選擇安全裝置是保證燃?xì)夤芫W(wǎng)安全可靠運(yùn)行的重要手段之一。
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