泄壓閥泄壓延時與報警的設計

2013-10-31 00:48:45楊錫山譚利偉張茜

石油化工自動化 2013年3期

楊錫山，譚利偉，張茜

(中國石油化工股份有限公司管道儲運分公司濰坊輸油處,山東濰坊 261021)

創新與實踐

泄壓閥泄壓延時與報警的設計

楊錫山，譚利偉，張茜

(中國石油化工股份有限公司管道儲運分公司濰坊輸油處,山東濰坊 261021)

在密閉管道輸油系統中，為了保護輸油管道在規定壓力范圍內安全運行，普遍采用超高泄壓閥設備，其中一類泄壓閥是采用壓力開關或壓力變送器配合數顯表控制泄壓閥上的電磁換向閥來完成泄壓過程，該類泄壓控制系統中普遍存在泄壓振蕩問題，極易造成輸油管道的水擊危害。針對該問題，開發研制了泄壓閥泄壓延時與報警裝置，可根據管道內的壓力高低來控制泄壓閥的打開，并發出泄壓報警信號，泄壓閥打開后延遲一段時間自動關閉。經過實際應用，該泄壓延時與報警裝置性能可靠，取得了良好的效果。

泄壓閥延時報警輸油

在輸油管道超壓泄壓設備中，有一類泄壓閥是采用電磁換向閥控制閥門的打開或關閉，控制方式有兩種：壓力變送器配合數顯表控制換向電磁閥控制方式；壓力開關控制換向電磁閥控制方式。

壓力變送器配合數顯表控制換向電磁閥控制方式，如圖1所示。現場的壓力變送器串聯站控室內的某個數顯表，由數顯表再去控制現場泄壓閥的打開或關閉。壓力變送器檢測控制點的壓力送出4～20mA的電流信號給控制室內的數顯表，數顯表根據提前設定好的開啟泄壓壓力值, 輸出閉合接點信號，把站控室內的24V電源接通至泄壓閥上的電磁換向閥，來控制閥門的打開。

圖1 壓力變送器配合數顯表控制方式示意

壓力開關控制換向電磁閥控制方式，如圖2所示。由現場的壓力開關來控制泄壓閥的打開和關閉，即壓力開關根據提前設定好的壓力值，送出閉合接點信號，把來自站控室內的 24V 電源接通至泄壓閥上的電磁換向閥，來控制閥門的打開。

圖2 壓力開關控制換向電磁閥控制方式示意

1 存在的問題

上述兩種控制方式存在一個共同缺點：當某個進站或出站壓力檢測點的壓力升至泄壓設定值時泄壓閥開啟泄壓，泄壓后壓力值低于設定值時，泄壓閥隨即關閉，壓力又升高時引起泄壓閥再次打開，使泄壓閥在泄壓過程中處于一種頻繁開關的振蕩狀態，振蕩周期為2～3s，從而對輸油管道造成嚴重的水擊危害，甚至會使管道的某些腐蝕嚴重的部位出現穿孔或爆裂，嚴重威脅著輸油生產的安全運行。

2 解決方案

根據輸油生產運行工藝的要求，泄壓閥一旦開啟泄壓，不管管線壓力如何變化，應該延遲一段時間后再關閉泄壓閥，并立即發出明顯的聲光報警信息，提醒值班人員已發生泄壓事件，以利于及時采取有效措施控制管線超壓運行。因而確立了如圖3所示的技術方案來解決存在的問題。

圖3 輸油管道超壓泄壓系統控制示意

由圖3可見，筆者設計了一種泄壓延時控制及報警電路，當現場壓力超高時，壓力開關閉合，泄壓閥開啟泄壓，并立即發出聲光報警及電腦屏幕文字報警信息，延遲5min或8min后再自動斷開控制泄壓閥的電磁換向閥的電源，使泄壓閥關閉。該方案自2010年投用以來，性能穩定可靠，曾多次成功完成泄壓延時及報警功能。

3 電路設計

3.1設計要點

泄壓延時控制及報警電路設計中需注意以下幾點：

1) 采用電子元件硬件電路方式[1]。

2) 體積要小，便于安裝。

3) 當現場壓力開關一旦閉合，延時斷開現場電磁換向閥電源的時間須在1～10min內連續可調，并立即送出一個閉合信號啟動值班電腦的屏幕提示信息；同時送往值班室一個24V電壓啟動報警喇叭鳴響。

4) 在延時時間未到時，根據調度指令可以人工切斷現場電磁換向閥電源，停止泄壓。

5) 在發生泄壓事件后，可以人工停止聲音報警。

3.2延時部分電路

延時部分工作電路如圖4所示。在管線壓力正常的情況下，接入24V電源，此時只有電源指示燈D1點亮，表示供電正常。由于壓力開關的斷開和J1的常開觸點沒有接通，泄壓閥上的電磁換向閥和其他的控制部分都不帶電，所以泄壓閥關閉不泄壓[2]。當管線壓力超高，串在24V電源的負端的壓力開關閉合時，24V電壓加至泄壓閥的電磁換向閥上，使得泄壓閥打開泄壓，此時泄壓指示燈D5點亮，表示正在泄壓。同時24V電源加至由集成電路IC1為中心的控制電路上[3]，由于R7的降壓和穩壓管D2的穩壓作用，加至IC1的14腳上的工作電壓為6V，在加電的一瞬間，由于IC1的2腳接有電容C4，使IC1的輸出端5腳為高電平，因而BG1導通，并聯在壓力開關兩端J1的常開接點閉合，此時即使壓力降低使得壓力開關斷開，24V 電壓仍然加至泄壓閥和控制電路上。BG1導通后，J1另一組常開接點閉合，接通PLC電路，使電腦屏幕顯示報警信息[4]。

圖4 延時部分電路示意

24V電源加入控制電路后，此時6V電壓通過W1和R2給電容C2充電，當C2上的電壓被充到4V時，IC1的輸出端5腳電壓為低電平，此時BG1截止，并在壓力開關兩端的J1的常開接點斷開，因而切斷了加在泄壓閥上的電磁換向閥上的24V電源，使得泄壓閥關閉不泄壓，同時切斷了控制電路的電源，使控制電路處于等待下一次泄壓的冷等待狀態。調節W1的大小可以調節C2的充電時間，因而也調節了泄壓閥一旦打開后關閉的延遲時間，這里選擇的電路參數可以在40s～13min之內任意調整[5]。

如果在延時時間內，不需要再繼續泄壓時，可以用人工的方式輕觸停泄按鈕SW2，迫使BG1截止，斷開泄壓閥上電磁換向閥和控制電路的電源，泄壓即刻停止[6]。

3.3聲音報警部分電路

聲音報警部分電路如圖5所示。

圖5 聲音報警部分電路示意

當壓力超高，壓力開關閉合，并聯在壓力開關兩端的J1的常開接點閉合后，IC1得到6V電壓，由于IC1的8腳和12腳通過R5接地，10腳的電壓又高于1.4V，因而輸出端9腳為高電平，通過R9使得BG2導通，蜂鳴器X1和延伸外接報警喇叭使電鳴響，提示值班人員有泄壓事件發生。在泄壓報警的過程中，如果值班人員不需要再繼續有報警聲，可以輕觸消音按鈕SW1，使IC1的8腳和12腳為高電平，導致輸出端9腳為低電平，因而BG2截止，報警聲停止。由于9腳為低電平，連至9腳的10腳也為低電平，10腳的低電平又強制了9腳輸出為低電平，即使松開了SW1，BG2仍然截止，使報警聲停止[7]。