燃氣調壓站的安全裝置及安全性的分析

? ? ? 1 燃氣調壓站

  燃氣調壓站一般由調壓器、過濾器、快速安全切斷閥、安全閥、測量儀表和工藝管道、閥門等組成,其主要的任務是接收上游管網來氣,進行過濾、調壓、計量及相關參數記錄,按輸配管網的壓力和流量進行調節和控制。

  1.1 調壓設備運行參數

  調壓設備運行主要參數有:進口壓力p1,出口壓力p2,關閉壓力Pb,放散壓力pf,切斷壓力pq。

 ?、訇P閉壓力與出口壓力的關系

  根據調壓器穩壓精度和性能,其關閉壓力與出口壓力之間關系如下:

  pb=(1.10~1.25)p2

 ?、陉P閉壓力與放散壓力的關系

  安全放散裝置可以緩解調壓器關閉不嚴造成的泄漏問題,一般考慮超過關閉壓力的10%~20%即開始放散,即放散壓力為:

  pf=(1.1~1.2)pf

 ?、矍袛鄩毫εc放散壓力的關系

  調壓器失靈造成燃氣放散,不利于環保和周圍生命財產安全,且浪費能源。為防止長時間放散,一般考慮超過放散壓力的10%~20%即可切斷氣源,即切斷壓力為:

  Pf=(1.1~1.2)pf

  1.2調壓器

  調壓器是調壓站的核心設備,它的作用是將上游較高的進口壓力調節至下游所需要的較低壓力,并能防止波動的進口壓力及流量的干擾,保持出口壓力為某一恒定值。燃氣調壓器是一種可靠性很高裝置,但由于燃氣中可能含有水分、塵埃、碎屑以及其他沉積物,另外由于調壓器皮膜破裂、部件失效、信號管堵塞等原因,燃氣調壓器通常出現以下故障:

 ?、僬{壓器失靈,超壓供氣,使燃氣以進口壓力 (高壓或中壓)未經降壓直接進入下游管網和用戶,造成燃氣表、管道和用氣設備損壞,甚至產生火災、爆炸等嚴重事故。

 ?、谡{壓器失靈,出口壓力迅速降低,或者關閉而中斷供氣,下游管網和用戶的供氣壓力降低,可能在用戶終端引起熄火甚至嚴重事故。

 ?、壅{壓器發生故障,出現供氣壓力波動,造成用戶用氣設備燃燒不完全,產生不安全因素。出現以上情況,按慣例只能采取如下處理措施:通常情況下,調壓站內一路調壓系統處于工作狀態,另一路則處于備用狀態。當調壓器出現故障,造成超壓放散等情況,在得到報告后,作業人員到達現場進行處理,關閉故障調壓系統,開啟另一路調壓系統和安全放散裝置使其正常工作。這種做法會給用戶帶來諸多不安全因素,因此其安全性極差。

  在燃氣供應的運行中,確保安全是首要的因素。一旦發生燃氣泄漏或超壓,后果不堪設想。因此,在正常運行的調壓站內配備完善的安全裝置十分必要,其意義在于,當發生事故時,能夠做到在第一時間自動將燃氣氣源切斷或將超壓燃氣排放至大氣,保護下游管道和用戶的安全。

  2 調壓站的安全裝置

  調壓站內的安全裝置用來確保調壓站安全可靠運行,保護下游的設備和儀表能在規定的壓力范圍內正常運行。

  2.1 安全閥

  安全閥通常置于調壓站的出口管道上。當調壓器正常工作時,安全閥處于關閉狀態;當調壓器出現故障,造成出口壓力升高,且升高至安全閥的開啟壓力時,安全閥自動開啟,將管道中燃氣排人大氣,當壓力下降到開啟壓力以下時,安全閥自動關閉。

  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最大流量的1%~5%,其作用為當非故障引起出口壓力升高時將氣體排出,以避免安全切斷閥因誤操作而切斷導致該調壓線路中斷。對于這類安全問題,雖然監控器和切斷閥也都可用,但是微流量安全閥更方便有效,這是因為即使是監控器和切斷閥本身也會因污染物作用在關閉時泄漏。

  2.2安全切斷閥

  目前安全切斷閥已廣泛應用于各級調壓站、調壓箱內。根據相關設計規定,當調壓器壓力降大于1.7 MPa時,必須安裝安全切斷閥。如北京來廣營調壓站,進口壓力為3.4 MPa,出口壓力為0.76MPa,就必須安裝安全切斷閥;通州調壓站,進口壓力為3.3 MPa,出口壓力為O.17 MPa,也要安裝安全切斷閥;北新建材調壓站,進口壓力為1.6 MPa,出口壓力為O.17 MPa,雖未達到最低壓力降標準,但也安裝了安全切斷閥。

  安全切斷閥置于調壓器上游管道上。調壓器正常工作時,安全切斷閥常開,當調壓器下游管道壓力升高至其設定值時,安全切斷閥立即關閉,截斷氣流,從而可靠地避免超壓。安全切斷閥一旦關閉后,一般需人工復位,不能自動打開。

  2.3監控器

  監控器就是一臺備用調壓器,它可以與主調壓器型號相同,也可以不同。監控器與主調壓器的連接通常分為串聯與并聯。

 ?、俅撌奖O控器

  1.進口閥門2.過濾器3.監控器4.主調壓器5.補償器 6.出口閥門7.全流量安全閥主調壓器與監控器串聯安裝,監控器通常安裝在主調壓器的上游。監控器的給定出口壓力應略高于主調壓器的出口壓力,因此正常工作時監控器的調節閥全開。當主調壓器發生故障,出口壓力上升到監控器的給定出口壓力時,監控器立即接替主調壓器進入工作狀態。監控器也可以放在主調壓器之后,其出口壓力不得低于主調壓器。

 ?、诓⒙撌奖O控器

  1.進口閥門2.過濾器3.安全切斷閥 4.主調壓器 5.補償器6.出口閥門7.全流量安全閥8.監控器主調壓器與監控器并聯安裝,正常運行時主調壓器工作,監控器備用。當主調壓器發生故障時,監控器自動啟動,投人工作。主調壓器的給定出口壓力應略高于監控器的給定出口壓力,因此正常工作時,監控器呈關閉狀態。當主調壓器發生故障,使出口壓力增加到超過允許范圍時,該調壓路上的安全切斷閥關閉,致使出口壓力降低,當出口壓力下降到監控器的給定出口壓力時,監控器自動啟動,進人工作狀態。備用路上安全切斷閥的切斷壓力應略高于主調壓路上安全切斷閥的切斷壓力。

 ?、蹆妊b式監控器

  監控器直接安裝在主調壓器的閥體上,即兩臺調壓器共用一只閥體。

  2.4 多功能調壓器

  有些調壓器是多功能的產品,如上海飛奧多功能調壓器,除調壓功能外還配備安全閥或超壓切斷閥。這類一體化的調壓器有結構緊湊的優點,但成本較高且調節范圍受到一定的制約,應根據實際情況選用。

  3 具有安全裝置的安全系統

  由于引起管道超壓的原因可能多種多樣,因此,對于調壓站,應采用組合型的由不同安全裝置組成的安全系統。安全裝置的選擇應遵循在任何情況下都不使壓力超過限定值的原則。常用的安全系統有如下3種。

  3.1 較簡單的安全系統

  較簡單的安全系統為調壓器+安全閥。

  l.進口閥門2.過濾器3.調壓器4.補償器5.出口閥門 6.全流量安全閥

  這種1開1備的安全系統在調壓站中是最簡單、最基本的裝置。其適用于出口壓力較低、流量較小、調壓器出現問題時影響小并定期有運行人員巡檢的情況。其優點是調壓流程相對簡單,兩條調壓路可靠性比較有保障。其缺點主要是只能使用安全閥進行泄壓。

  全流量安全閥可在調壓器出現故障時將整個系統中的氣體排人大氣中。這種運行方式是最傳統最普通的超壓保護方法,具有安全可靠且投資經濟的特點,但其排入大氣的氣體會造成污染,產生溫室效應,特別是在人口密集的住宅區會產生危險,另外排入大氣的燃氣也會造成能源浪費。鑒于上述原因,此系統不是理想的超壓保護方法。

  3.2較經濟的安全系統

  較經濟的安全系統為監控調壓器+安全閥。

  在主調壓器發生故障時,監控器代替其進行調壓,因此監控器實際上具有備用調壓器的作用。

  這種系統相對于單臺調壓器,適用的場所比較廣泛,節省占地和造價,只要監控系統正?;蜻\行人員定期巡檢,發現問題及時解決,就可以保證下游用戶的供氣安全和可靠性。目前中壓以上調壓站常采用此安全系統。

  3.3較安全的安全系統

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  較安全的安全系統為監控調壓器+安全切斷閥+安全閥。

  l.進口吲門2.過濾器3.安全切斷閥4.監控器5.主調壓器 6.補償器7.出口閥門8.全流量安全閥

  這種安全系統相對復雜,造價較高,但供氣安全可靠性更高,適用于壓力較高、流量較大的場所、重要用戶和重要場所。目前次高壓以上的調壓站基本采用此安全系統。

 ?、谧詣忧袚Q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.兩路系統可自動切換,不需要人工操作。當某一支路發生故障,另一支路仍可正常供氣,以便有充足的時間維修設備。

 ?、圩詣忧袚Q裝置原理

  燃氣調壓自動切換裝置工作原理的關鍵在于自動切換。它靠兩條支路中的調壓器出口設定壓力的不同、兩個安全切斷閥的切斷壓力不同而實現。調壓站的出口壓力由安全切斷閥和安全閥進行控制。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比安全切斷閥的切斷壓力低。

  當常用支路調壓器出現故障,燃氣通過安全閥已進行放散,但出口壓力仍繼續升高,這樣的情況就是事故。此時安全切斷閥動作,關閉調壓器前的燃氣管道,常用支路停止工作。此時出口壓力下降,隨即備用支路調壓器自動啟動以保障正常供氣。當燃氣管道發生事故而出口壓力過低時,安全切斷閥也能自動關斷。此時應及時檢修常用支路,以便保證不間斷供氣。

  自動切換裝置各設備的設定壓力應遵循下列條件:

  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——常用支路調壓器的出口壓力

  P2s——備用支路調壓器的出口壓力

  為保證裝置能夠正確無誤地工作,裝置上各個設備的壓力設定非常重要。

 ?、?自動切換裝置對設備的要求

  自動切換裝置要實現連續不斷供氣、不超壓供氣,主要的技術關鍵在于安全切斷閥、調壓器、安全閥的技術性能。

  安全切斷閥的靈敏度將直接關系到自動切換的性能,至關重要。若安全切斷閥不能及時切斷,則可能造成切換裝置不切換甚至超壓供氣,這很危險。另外,安全切斷閥必須有明顯的標志,使操作者能及時發現切斷閥硬件切斷,以便及時查明故障產生的原因,修復常用支路,避免后患。

  調壓器的調壓要求應該比較高。自動切換裝置兩條支路供氣壓力不同,這個差別已經加大了供氣壓力的誤差,若調壓器的精度較差,勢必造成供氣壓力波動較大。調壓器喘動和關閉壓力超標絕不允許。

  安全閥的性能應該良好。及時排氣減壓是自動切換必不可少的環節,如果安全閥不能正常工作,自動切換裝置就會頻繁切換,給自動切換裝置的維護管理造成很大麻煩。

 ?、莶⒙撏瑫r運行

  燃氣調壓自動切換裝置是保障安全、正常供氣的重要設備,它除了有正常的自動切換功能外,還有一項重要功能,即當一路(常用支路)供氣不能滿足用戶需要時,由于出口壓力降低,另一路(備用支路)會自動啟動,兩條調壓路同時運行。

  燃氣調壓站是燃氣輸配管網中的重要環節,因此調壓站安全裝置的選擇,將直接影響燃氣管網的經濟效益和社會效益,合理選擇安全裝置是保證燃氣管網安全可靠運行的重要手段之一。

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