輸氣管道工程中站場壓力控制系統的配置方案

徐新 北京燃氣集團藤縣有限公司

輸氣管道工程的輸氣站場中，通常設置有調壓功能，且其為關鍵工藝技術。壓力控制系統的合理配置既需考慮壓力的有效控制，還需保證調壓設備故障時壓力安全設備的安全截斷或安全泄放，以保證下游管道不超壓。合理的壓力控制系統配置方案，可確保工藝系統安全、可靠地運行且投資經濟合理。本文著重論述壓力控制系統的配置方案。

根據《輸氣管道工程設計規范》GB50251-2015 第8.4 節第8.4.3 條：當壓力控制系統出現故障會危及下游供氣設施安全時，應設置可靠的壓力安全裝置。壓力安全裝置的設計應符合下列規定：

1.當上游最大操作壓力大于下游最大操作壓力時，氣體調壓系統應設置單個的（第一級）壓力安全設備。

2.當上游最大操作壓力大于下游最大操作壓力1.6MPa 以上，以及上游最大操作壓力大于下游管道和設備強度試驗壓力時，單個的（第一級）壓力安全設備還應同時加上第二個安全設備。

關于上述第1 條所述的單個的（第一級）壓力安全設備，可采用安全切斷閥或安全閥。本文著重討論針對上述第2 條所述工況下的壓力控制系統配置方案，單個的壓力安全系統還需同時加上第二個安全裝置，以增加系統的壓力安全等級。

一、壓力控制系統配置方案

（一）安全切斷閥+安全切斷閥+工作調壓閥

1.設備配置

由安全切斷閥1、安全切斷閥2、工作調壓閥按照從上游至下游的順序，串聯在一起的壓力控制系統，三個閥門為相互獨立的設備。安全切斷閥2 為第一級安全設備，安全切斷閥1 為第二級安全設備。正常情況下，安全切斷閥1 和安全截斷閥2 處于全開狀態，工作調壓閥對下游壓力進行控制。當工作調壓閥出現故障無法控制下游壓力時，安全切斷閥2 則自動切斷氣源。若安全切斷閥2 也出現故障不能自動切斷氣源時，安全切斷閥1 則自動切斷氣源。

2.設備開始動作的起始壓力設定

采用“安全切斷閥1+安全切斷閥2+工作調壓閥”時，各級設備開始動作壓力設定值原則為P安全切斷閥1≥P安全切斷閥2＞P工作調壓閥，相應設定值可為1.1 倍、1.1 倍、1.0 倍最大操作壓力。

3.系統配置示意圖（見圖1、圖2）

圖1 “安全切斷閥+安全切斷閥+工作調壓閥（自力式調壓閥）”配置示意圖

圖2 “安全切斷閥+安全切斷閥+工作調壓閥（電動調節閥）”配置示意圖

（二）“安全切斷閥+監控調壓閥+工作調壓閥”

1.設備配置

由安全切斷閥、監控調壓閥、工作調壓閥按照從上游至下游的順序，串聯在一起的壓力控制系統，三個閥門為相互獨立的設備。監控調壓閥為第一級安全設備，安全切斷閥為第二級安全設備。正常情況下，安全切斷閥、監控調壓閥處于全開狀態，工作調壓閥對下游壓力進行控制。當工作調壓閥出現故障無法控制下游壓力時，監控調壓閥開始工作進行調壓。若監控調壓閥也出現故障不能控制下游壓力時，安全切斷閥則自動切斷氣源。

2.設備開始動作的起始壓力設定

采用“安全切斷閥+監控調壓閥+工作調壓閥”時，各級設備開始動作壓力設定值原則為P安全切斷閥＞P監控調壓閥＞P工作調壓閥，相應設定值可為1.1 倍、1.05 倍、1.0 倍最大操作壓力。

3.系統配置示意圖（見圖3、圖4）

圖3 “安全切斷閥+監控調壓閥+工作調壓閥（自力式調壓閥）”配置示意圖

圖4 “安全切斷閥+監控調壓閥+工作調壓閥（電動調節閥）”配置示意圖

（三）“安全切斷閥+工作調壓閥+安全泄放閥”

1.設備配置

由安全切斷閥、工作調壓閥、安全泄放閥按照從上游至下游的順序，串聯在一起的壓力控制系統，三個閥門為相互獨立的設備。安全切斷閥為第一級安全設備，安全泄放閥為第二級安全設備。正常情況下，安全切斷閥處于全開狀態，安全泄放閥處于關閉狀態，工作調壓閥對下游壓力進行控制。當工作調壓閥出現故障無法控制下游壓力時，安全切斷閥則自動切斷氣源以保證下游管道和設備的安全。若安全切斷閥也出現故障不能自動切斷氣源時，安全泄放閥則超壓打開泄放天然氣。

2.設備開始動作的起始壓力設定

采用“安全切斷閥+工作調壓閥+安全泄放閥”時，各級設備開始動作壓力設定值原則為P安全泄放閥＞P安全切斷閥＞P工作調壓閥，相應設定值可為1.1 倍、1.05 倍、1.0 倍最大操作壓力。

3.系統配置示意圖（見圖5、圖6）

圖5 “安全切斷閥+工作調壓閥（自力式調壓閥）+安全泄放閥”配置示意圖

圖6 “安全切斷閥+工作調壓閥（電動調節閥）+安全泄放閥”配置示意圖

二、舉例

以某輸氣站為下游LNG 工廠用戶供氣為例，站場上游來氣工作壓力5.0～8.5MPa，下游LNG 工廠用氣壓力5.0MPa，壓力控制系統配置方案分析及確定如下：

1）上游操作壓力5.0～8.5MPa，最小操作壓力5.5MPa，最大操作壓力為8.5MPa，下游最大操作壓力5.0MPa，8.5MPa-5.0MPa=3.5MPa ＞1.6MPa，需設置兩級安全設備。

2）下游供LNG 工廠用氣，為保證當工作調壓閥出現故障時，下游不超壓且能正常供氣，采用“安全切斷閥+監控調壓閥+工作調壓閥”的配置方案。當工作調壓閥故障時，串聯的監控調壓閥開始工作，對壓力進行調節，確保下游不停氣且不超壓。

3）下游用氣壓力無須經常變更，監控調壓閥、工作調壓閥均采用自力式調壓閥。工作調壓閥選用故障全開型調壓閥，監控調壓閥選用故障關閉型調壓閥。

4）安全切斷閥采用自力式閥門，超壓后不需要任何外部動力源可自動切斷供氣管路。

5）調壓供氣管路采用“一用一備”的工藝管路系統，各管路上、下游分別設置電動球閥，可對工藝管路進行遠程切換。

6）安全切斷閥起始動作設定壓力值為5.5MPa，監控調壓閥起始動作設定壓力值為5.25MPa，工作調壓閥起始動作設定壓力值為5.0MPa。

7）安全切斷閥設置有閥位遠傳及遠程關斷功能，便于遠程監控閥位開、關狀態以及遠程ESD 關閉安全切斷閥。

8）監控調壓閥、工作調壓閥設置有閥位遠傳功能，便于遠程監控閥位開度狀態。

三、結論

壓力控制系統的配置方案有多種，需綜合多方面因素選擇壓力控制系統配置方案，進而確保工藝系統的安全、平穩、可靠地運行，且投資經濟合理。