第35卷第3期煤氣與熱力Vol 35 No. 32015年3月GAs heatMar.2015·燃?xì)廨斉渑c儲(chǔ)運(yùn)天然氣調(diào)壓橇系統(tǒng)配置劉子良(高拓石油天然氣技術(shù)(上海)有限責(zé)任公司北京分公司,北京100023)摘要:分析了天然氣調(diào)壓橇系統(tǒng)的配置,包括安全切斷閥的選擇,調(diào)壓設(shè)備(調(diào)壓器和調(diào)節(jié)閥)類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇,主要功能閥(安全切斷閥、工作調(diào)壓設(shè)備、監(jiān)控調(diào)壓設(shè)備等)的配置減壓級(jí)的選擇。關(guān)鍵詞:天然氣調(diào)壓;調(diào)壓橇;系統(tǒng)配置;安全切斷閥;調(diào)壓器;調(diào)節(jié)閥中圖分類號(hào):TU996.6文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B文章編號(hào):100-4416(2015)03-0B01-04概述2安全切斷閥的選擇本文所討論的調(diào)壓橇,包括輸氣管道分輸站內(nèi)安全性是調(diào)壓橇設(shè)計(jì)的重中之重。在調(diào)壓橇的的調(diào)壓橇,也包括城市門站、調(diào)壓站內(nèi)的調(diào)壓橇以及核心設(shè)備中,最重要的設(shè)備之一是安全切斷閥(又壓縮天然氣(CNG)減壓橇,在此統(tǒng)稱調(diào)壓橇,它是叫作緊急安全切斷閥),它安裝在調(diào)壓器上游,位于集過濾分離、安全切斷、氣體加熱、氣體減壓穩(wěn)壓等調(diào)壓橇的入口位置,在緊急情況下,當(dāng)安全閥放散、功能于一體的集成橇裝系統(tǒng)。監(jiān)控調(diào)壓器動(dòng)作等一系列安全措施動(dòng)作(或失效)較之歐洲200多年的天然氣工業(yè)歷史,我國(guó)天后,下游氣體仍然持續(xù)超壓時(shí),通過快速關(guān)斷來切斷然氣行業(yè)發(fā)展較晚基礎(chǔ)較弱,在標(biāo)準(zhǔn)上、技術(shù)上、經(jīng)上游來氣。它是保護(hù)整站安全,避免因調(diào)壓器失效驗(yàn)上、人才上都有著明顯差距。從行業(yè)層面上,我國(guó)造成下游超壓的最后一道安全屏障。因此,要求它沒有1.6MPa以上天然氣調(diào)壓橇的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),各設(shè)必須反應(yīng)靈敏、切斷迅速、可靠性高、抗外界干擾能計(jì)單位也都只能參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。從企業(yè)層面力強(qiáng)。上,我國(guó)現(xiàn)有的橇裝站生產(chǎn)廠家技術(shù)水平參差不齊,目前市場(chǎng)上有各種型式的安全切斷閥,有自力對(duì)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的理解也有很大差異,技術(shù)人員從業(yè)時(shí)式的、氣動(dòng)的、電動(dòng)的等。現(xiàn)實(shí)情況是,如果設(shè)計(jì)文間相對(duì)較短,大多數(shù)企業(yè)與國(guó)外專業(yè)公司學(xué)習(xí)交流件沒有明確提出要求,大多數(shù)廠家在選用安全切斷先進(jìn)技術(shù)的機(jī)會(huì)較少,與國(guó)際先進(jìn)水平差距較大。閥時(shí)會(huì)主要考慮成本,而不是安全可靠性。例如,在調(diào)壓橇的主要功能是實(shí)現(xiàn)在人口壓力不斷變化壓力高達(dá)20MPa的CNG減壓橇市場(chǎng),因進(jìn)口高壓和下游流量不斷變化下,經(jīng)調(diào)壓橇后獲得一個(gè)穩(wěn)定自力式安全切斷閥價(jià)格較高,國(guó)內(nèi)又沒有成熟的高的出口壓力。調(diào)壓橇一般由進(jìn)出口閥門、過濾器、安壓自力式安全切斷閥產(chǎn)品,因而廠家大多選用價(jià)格全切斷閥、監(jiān)控調(diào)壓器、工作調(diào)壓器(或工作調(diào)節(jié)低廉的國(guó)產(chǎn)氣動(dòng)安全切斷閥。在筆者走訪過的閥)等組成。其中核心設(shè)備是安全切斷閥、監(jiān)控調(diào)CNG儲(chǔ)配站中,看到國(guó)產(chǎn)氣動(dòng)安全切斷閥經(jīng)常有漏壓器和工作調(diào)壓器。這些核心設(shè)備的選擇和配置方氣,提供動(dòng)力氣源的氮?dú)馄亢苌龠M(jìn)行定期檢測(cè)和定案很大程度上決定著調(diào)壓橇的品質(zhì)和可靠性,下面期查驗(yàn)剩余壓力,有的儲(chǔ)配站甚至連氣動(dòng)氣源氮?dú)馕覀兙瓦@些核心設(shè)備的配置原則做一些探討。瓶都沒有配備氣動(dòng)安全切斷閥就成了擺設(shè),一旦調(diào)作者簡(jiǎn)介:劉子良(1974-),男,河北無極人,工程師,碩士,從事燃?xì)廨斉涔こ碳夹g(shù)工作。收稿日期:2014-12-08;修回日期:2015-01-21B01第35卷第3期煤氣與熱力www.watergasheat.com壓器出現(xiàn)故障,其危險(xiǎn)程度可想而知。般不使用管道氣做氣動(dòng)氣源。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)壓橇上的安全切斷閥應(yīng)選用自力式的安全切反應(yīng)速度快,尤其是相對(duì)于電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。缺點(diǎn)是在斷閥。自力式安全切斷閥是不依靠外界動(dòng)力(如電國(guó)內(nèi)項(xiàng)目中需要配置儀表風(fēng),在沒有配置儀表風(fēng)的動(dòng)、氣動(dòng)液動(dòng)等),僅依靠管道自身壓力和閥門內(nèi)廠站就不能應(yīng)用。中海油廣東大鵬LNG項(xiàng)目當(dāng)年部彈簧儲(chǔ)能自動(dòng)工作的安全切斷裝置。它具有切斷是國(guó)外機(jī)構(gòu)提供的咨詢,工作調(diào)節(jié)閥全部采用氣動(dòng)迅速、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn),不存在因停調(diào)節(jié)閥。電、線圈老化、氣壓不足等潛在可能因素造成誤動(dòng)作在不配置儀表風(fēng)的廠站,又有調(diào)節(jié)流量要求的或不動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn),也不存在因操作人員疏忽,沒有及項(xiàng)目上就會(huì)以電動(dòng)調(diào)節(jié)閥為主,中石油的西氣東輸時(shí)更換或維護(hù)動(dòng)力氣源、電源而造成的人為失誤風(fēng)工程就是采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥作為工作調(diào)節(jié)閥。電動(dòng)調(diào)險(xiǎn)。因此,調(diào)壓橇上的安全切斷閥應(yīng)首選自力式安節(jié)閥具有安裝方便、動(dòng)力源簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn),但電全切斷閥。如果選用氣動(dòng)或電動(dòng)安全切斷閥,則必動(dòng)調(diào)節(jié)閥反應(yīng)速度相對(duì)于自力式、氣動(dòng)式要慢一些,須保證動(dòng)力氣源或電源的持續(xù)可靠供給,并且當(dāng)動(dòng)因而通常會(huì)與監(jiān)控調(diào)壓器配合使用力氣源或電源出現(xiàn)失效時(shí),閥門必須處于切斷狀態(tài)。綜上所述,如果一個(gè)調(diào)壓橇是以調(diào)壓為主要任這對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和操作人員的素質(zhì)水平提出了更高的務(wù),應(yīng)首選調(diào)壓器;如果既有調(diào)壓的需求又有調(diào)流的要求。需求,則首選氣動(dòng)式調(diào)節(jié)閥;如果既有調(diào)壓需求又有3調(diào)壓器和調(diào)節(jié)間的選擇調(diào)流需求,但站內(nèi)不配置儀表風(fēng)的,則選用電動(dòng)調(diào)節(jié)3.1調(diào)壓設(shè)備類型的選擇閥調(diào)壓設(shè)備包括調(diào)壓器、調(diào)節(jié)閥。工作調(diào)壓器或32調(diào)壓設(shè)備結(jié)構(gòu)形式的選擇調(diào)節(jié)閥是調(diào)壓橇的核心功能設(shè)備,擔(dān)負(fù)著核心任調(diào)壓設(shè)備分為截止式和軸流式兩種結(jié)構(gòu)形式。務(wù)—減壓穩(wěn)壓。目前行業(yè)內(nèi)使用的工作調(diào)節(jié)閥主無論哪種結(jié)構(gòu)形式,其基本原理都是一樣的,即節(jié)流要有氣動(dòng)式調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)式調(diào)節(jié)閥。我們看到電動(dòng)減壓。式調(diào)節(jié)閥作為工作調(diào)節(jié)閥越來越多地應(yīng)用到各個(gè)廠調(diào)壓設(shè)備都需要一個(gè)負(fù)載元件,這個(gè)負(fù)載元件站上。決定要求的下游壓力。感應(yīng)元件(薄膜)持續(xù)比較在早期的天然氣輸配工程中,下游用戶數(shù)量有負(fù)載元件給出的調(diào)節(jié)力和經(jīng)信號(hào)管傳遞來的下游壓限,而天然氣供氣量穩(wěn)定且因大規(guī)模儲(chǔ)存設(shè)備不足,力,從而將得出的動(dòng)作指令(開大或關(guān)小)傳遞給作上游公司往往希望下游用戶公司多用氣,簽訂的用用元件閥芯,經(jīng)一定周期的動(dòng)態(tài)過程,兩者趨向協(xié)氣合同也多為照付不議合同,調(diào)壓橇的主要功能是調(diào),閥芯趨向穩(wěn)定,這就是調(diào)壓的基本原理和過程減壓穩(wěn)壓。這期間,工作調(diào)壓設(shè)備主要以調(diào)壓器為無論是截止式還是軸流式,只是閥口形式不同,主,因?yàn)檎{(diào)壓器是各種工作調(diào)壓設(shè)備中反應(yīng)速度最其流通能力取決于閥口的大小,也就是流通截面積快、精度最高、穩(wěn)定性和可靠性最好的。的大小,與結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有本質(zhì)關(guān)系。隨著燃?xì)馐袌?chǎng)的蓬勃發(fā)展,下游用氣量越來越截止式調(diào)壓設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)如下:大,上游供氣能力開始受到挑戰(zhàn),在用氣高峰季節(jié)就①安裝維修方便,檢修時(shí)所有內(nèi)部部件都可會(huì)出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面,上游公司開始提出限流的以從頂部和底部取出,不需要把閥體從管道上拆下要求,以對(duì)不同用戶進(jìn)行流量分配。這個(gè)時(shí)候既可來。對(duì)于大口徑閥門的檢修來說,便利性尤其突出以按壓力信號(hào)控制閥口開度實(shí)現(xiàn)壓力調(diào)節(jié),還可以節(jié)約了檢修時(shí)間,經(jīng)濟(jì)效益明顯。按流量信號(hào)控制閥門開度實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)閥就②由于截止式調(diào)壓設(shè)備的閥口特點(diǎn),可以加被大量應(yīng)用了。裝內(nèi)置式消聲器,把噪聲消除在產(chǎn)生的地方,降噪效調(diào)節(jié)閥按驅(qū)動(dòng)形式可以分為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電動(dòng)果明顯,閥門運(yùn)行平穩(wěn)安靜,對(duì)管道上的超聲波流量調(diào)節(jié)閥。在我國(guó)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的動(dòng)力氣源主要是儀表計(jì)影響較小。風(fēng)(由站內(nèi)提供的壓縮空氣),在國(guó)外除儀表風(fēng)外,③截止式調(diào)壓設(shè)備閥體容易實(shí)現(xiàn)整體鑄造還可以是管道氣經(jīng)減壓后就地用作氣動(dòng)氣源。國(guó)內(nèi)壓力可以做到很高,比如42MPa。設(shè)計(jì)人員出于受國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)所限和對(duì)安全的考慮截止式調(diào)壓設(shè)備的缺點(diǎn)是由于閥桿為上下徑向www.wateat. com劉子良:天然氣調(diào)壓橇系統(tǒng)配置第35卷第3期運(yùn)動(dòng)由于大口徑閥門的閥桿需要的運(yùn)動(dòng)行程長(zhǎng),因或者最大上游工作壓力小于等于10kPa時(shí)。此,實(shí)現(xiàn)大口徑(比如DN250mm及以上)時(shí)比較困對(duì)于這條的理解有兩個(gè)方面,一是最大上游工難。目前歐洲截止式調(diào)壓設(shè)備的廠家只有少數(shù)公司作壓力比可能出現(xiàn)的最大下游工作壓力還小的時(shí)可以做到DN400m的調(diào)壓設(shè)備和DN500mm的候那就表示下游管道設(shè)備等的設(shè)計(jì)壓力等級(jí)至少安全切斷閥。不會(huì)比上游低,這樣必然是安全的;第二個(gè)方面就是軸流式調(diào)壓設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)如下:當(dāng)最大上游工作壓力小于等于10kPa時(shí)不需要壓①容易實(shí)現(xiàn)大口徑,因其閥口形式為軸向,受力安全設(shè)備,也就是說,10kPa及以下的管道不需要閥桿行程局限小,對(duì)于大口徑閥門需求易于實(shí)現(xiàn)。安裝安全切斷閥等壓力安全設(shè)備。②噪聲可以通過在出口處加裝整流器來減②在如下條件時(shí),須安裝一個(gè)壓力安全設(shè)備:小,雖然不如安裝在閥口處的消聲器降噪效果明顯,當(dāng)最大上游工作壓力大于最大下游偶發(fā)極限壓但是也可以做到噪聲達(dá)標(biāo)。力(在安全設(shè)備限制內(nèi),系統(tǒng)可以短時(shí)經(jīng)歷的最大軸流式調(diào)壓設(shè)備的缺點(diǎn)是加工難度大,造價(jià)高,壓力)時(shí)。進(jìn)行閥內(nèi)維修時(shí)必須把整閥從管道上拆下,對(duì)于大對(duì)于這一條,其實(shí)還應(yīng)該和第一條結(jié)合起來理口徑調(diào)壓設(shè)備的維修需要的時(shí)間較長(zhǎng),維修和采購(gòu)解,就是當(dāng)最大上游工作壓力大于可能發(fā)生的最大成本偏高。下游偶發(fā)極限壓力,且最大上游壓力大于10kPa另外,近兩三年有些球閥廠家通過對(duì)球閥進(jìn)行時(shí),必須加裝一個(gè)壓力安全設(shè)備。改造,試圖以簡(jiǎn)單改變節(jié)流面積的方法用球閥實(shí)現(xiàn)③在如下條件下,需要安裝兩個(gè)壓力安全設(shè)調(diào)壓。球閥調(diào)壓僅僅關(guān)注了節(jié)流降壓的實(shí)現(xiàn),沒有備:很好地解決平衡負(fù)載和反饋校準(zhǔn)的問題,閥門的調(diào)最大上游工作壓力減去最大下游工作壓力大于節(jié)特性差,無論是調(diào)壓精度、穩(wěn)定性,還是反應(yīng)速度1.6MPa,并且最大上游工作壓力大于下游強(qiáng)度試方面都不適于要求較高的應(yīng)用場(chǎng)所。驗(yàn)壓力時(shí),需要在按照第二條要求安裝了第一個(gè)壓調(diào)壓橇主要功能的配置力安全設(shè)備之外,再加裝第二個(gè)壓力安全設(shè)備。第目前行業(yè)內(nèi)對(duì)于調(diào)壓橇內(nèi)的主要功能閥的配二個(gè)壓力安全設(shè)備的作用是提高安全水平。置,多是參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN12186:2000《供氣系統(tǒng)對(duì)于這一條的理解不僅僅是上下游最大壓力的傳送和分輸用氣體調(diào)壓站一功能要求》( Gas supply壓差大于1.6MPa時(shí),更要注意還有一個(gè)條件就是systems- Gas pressure regulating stations for transmis-最大上游工作壓力大于下游的強(qiáng)度試驗(yàn)壓力。這個(gè)sion and distribution- Functional requirements,以下下游強(qiáng)度試驗(yàn)壓力不僅僅是下游管道,還包括下游簡(jiǎn)稱EN12186:2000)。該標(biāo)準(zhǔn)適用于進(jìn)氣壓力不的設(shè)備用戶等。超過10MPa的調(diào)壓站,對(duì)于壓力超過10MPa的調(diào)第一個(gè)壓力安全設(shè)備包括了安全切斷閥和監(jiān)控壓站可指導(dǎo)使用。源于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解存在著偏差或調(diào)壓設(shè)備,第二個(gè)安全設(shè)備包括了安全切斷閥、監(jiān)控對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容不清楚,行業(yè)內(nèi)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行效果也調(diào)壓設(shè)備,也包括了安全閥。但是安全閥的使用是差異很大。有條件的第一,它只能作為第二個(gè)壓力安全設(shè)備使調(diào)壓橇的常見配置有:安全切斷閥(SSV)+工用,不能作為唯一壓力安全設(shè)備;第二,在作為第二作調(diào)壓設(shè)備(R);安全切斷閥(SSV)+安全切斷閥個(gè)壓力安全設(shè)備使用時(shí)必須是全流量放散閥,以確(SSV)+工作調(diào)壓設(shè)備(R);安全切斷閥(Ssv)+保工作調(diào)壓設(shè)備失效后,僅通過放散,下游壓力也不監(jiān)控調(diào)壓設(shè)備(M)+工作調(diào)壓設(shè)備(R)。這里工作會(huì)超過下游強(qiáng)度試驗(yàn)壓力。調(diào)壓設(shè)備可以是調(diào)壓器,也可以是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥或電既然安全切斷閥和監(jiān)控調(diào)壓設(shè)備都是壓力安全動(dòng)調(diào)節(jié)閥。設(shè)備,那么什么時(shí)候采用安全切斷閥(SSV)+安全歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN12186:2000第83.3條分3種情切斷閥(SV)+工作調(diào)壓設(shè)備(R),什么情況下采況做了規(guī)定用安全切斷閥(Ssv)+監(jiān)控調(diào)壓閥(M)+工作調(diào)壓①在如下條件時(shí),壓力安全設(shè)備是不需要的:設(shè)備(R)呢?筆者認(rèn)為,這主要取決于下游用戶的最大上游工作壓力小于最大下游偶發(fā)極限壓力性質(zhì)。如果下游用戶是允許隨時(shí)停氣檢修的,則選B03第35卷第3期煤氣與熱力www.watergasheat.com用Ssv+SsⅤ+R的配置,這種配置不僅保證了高安MPa。這樣既可以使降壓任務(wù)均勻地分配到兩級(jí)減全性,還因?yàn)榘踩袛嚅y的造價(jià)比監(jiān)控調(diào)壓設(shè)備低壓上,又可以減輕每一級(jí)加熱器的負(fù)荷,更重要的是而節(jié)約了造價(jià)。如果下游用戶要求盡可能連續(xù)供在小流量的情況下仍然可以獲得很好的閥門開度,氣,則選用SsV+M+R的配置,當(dāng)工作調(diào)壓設(shè)備失避免了喘振和高噪聲。效后監(jiān)控調(diào)壓設(shè)備開始工作,在保證下游不超壓的減壓級(jí)的選擇沒有強(qiáng)制性的規(guī)定,但通常壓力前提下可以不間斷供氣。同時(shí),現(xiàn)場(chǎng)操作人員可以降超過5~6MPa時(shí),應(yīng)通過計(jì)算最大壓差、最小流根據(jù)監(jiān)控調(diào)壓設(shè)備狀態(tài)做出判斷,及時(shí)切換備用路,量條件下的閥門開度,考慮增加減壓級(jí),這樣做會(huì)使并對(duì)失效工作調(diào)壓設(shè)備進(jìn)行檢修。調(diào)壓器工作在合適的開度范圍內(nèi),能夠讓調(diào)壓器在5減壓級(jí)的選擇最優(yōu)特性曲線區(qū)間內(nèi)工作,從而獲得整個(gè)調(diào)壓橇的通常分輸站的調(diào)壓橇使用一級(jí)減壓,但當(dāng)壓力最優(yōu)工作品質(zhì)。降比較大時(shí),比如自用氣橇,一般從8~9MPa減到6結(jié)語0.2~0.4MPa,則需要多級(jí)減壓。自用氣橇的兩級(jí)對(duì)于調(diào)壓橇的系統(tǒng)配置,在遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為基減壓也是筆者多年呼吁的配置優(yōu)化方案,目前中石本原則的基礎(chǔ)上,仍需根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施的實(shí)際情況進(jìn)油已經(jīng)率先開始改變以往一級(jí)減壓的做法。過去一行分析和配置。由于各個(gè)項(xiàng)目都具有其特殊性,技直使用的自用氣橇一級(jí)減壓已經(jīng)證明存在很多問術(shù)方案和選擇方法很難一概而論,需要在實(shí)踐中以題:容易冰堵、易喘振、噪聲大等,造成自用氣橇從交安全為首要條件,研究和分析技術(shù)參數(shù),并充分考慮貨試運(yùn)行起就一直難以穩(wěn)定工作用戶特點(diǎn),如用戶性質(zhì)、管理水平、操作經(jīng)驗(yàn)等確定進(jìn)出口壓力差較大時(shí)采用單級(jí)減壓的主要弊病最適宜的配置方案。是,由于壓力降太大,閥口開度很小,小流量時(shí)尤其Configuration of Natural Gas Pressure嚴(yán)重,造成閥口流通面積過小,有時(shí)甚至小至1%,Regulating Skid System大壓力降又導(dǎo)致了溫降過大,如果調(diào)壓前加熱不足LIU Ziliang比如換熱器結(jié)垢,則在溫降大、開度小的條件下,閥Abstract: The configuration of gas pressure reg-口很容易發(fā)生冰堵。而冰堵發(fā)生后,因流道被堵塞, ulating skid system is analyzed, including the selection下游壓力迅速下降調(diào)壓器會(huì)自動(dòng)打開,高速氣體流 of safety shut-off valve, the selection of pressure regu-過又將冰堵吹掉,使得流通面積陡升,下游又會(huì)超 lating equipment( pressure regulator and control壓,調(diào)壓器又迅速關(guān)閉…如此反復(fù),就形成了喘 valve) type and structure form, the configuration of振。同時(shí),由于閥口開度過小,當(dāng)流道內(nèi)有顆粒雜質(zhì) main function valves( safety shut-off valve, pressure時(shí),又很容易造成閥口損傷,從而使調(diào)壓器失效,造 regulating equipment, monitoring pressure regulating e成超壓切斷。quipment and so on) and the selection of pressure re-解決的辦法就是使用兩級(jí)減壓,例如在自用氣 ducing grade橇中,可以先將進(jìn)站壓力從8~9MPa降到4~6Key wordstural gas pressure regulating;MPa,具體降到多少,需通過計(jì)算得出一個(gè)最優(yōu)中間 pressure regulating skid; system configuration; safety壓力。然后二級(jí)減壓將出口壓力降到0.2~0.4 shut-off valve; pressure regulator; control valve刪刪刪肉離限再B04