成品油輸送管道中氮氣式水擊泄壓閥檢定裝置的應用

1.概況

在成品油輸送管道上安裝水擊泄壓閥的主要目的是當管道中的液體發生水壓沖擊并達到設定值時，水擊泄壓閥以較大泄放量快速開啟，使水擊壓力波的強度得到減弱，有效地泄放管道中的超高壓力，起到保護管道和設備的目的。氮氣式水擊泄壓閥具有流通能力大、響應迅速、適用性強等特點，在成品油輸送管道中主要應用于油品下載管道上，但其異常泄壓、內漏、泄壓壓力不準確等問題威脅著安全生產。自前，常規的在線測試和簡單的壓力設定維護方式難以滿足實際運行需求，導致閥門故障頻發。因此，設計一套高效、精確的檢定及測試裝置顯得尤為重要。

2.氮氣式水擊泄壓閥的原理及問題

2.1氮氣式水擊泄壓閥的原理

如圖1所示，氮氣式水擊泄壓閥的主閥與機械式先導主閥相似，主閥芯的控制腔與氮氣式先導系統相連。該系統主要由氮氣瓶組、指示壓力表、氣體減壓器和閥組組成。系統構建時，需配備相應的氣站以確保正常運行。工作過程中，設定氮氣先導系統壓力，當系統壓力超過設定值時，油液推動主閥芯移動，壓縮氮氣，開啟主閥。當進油口油液壓力降低，被壓縮的氮氣重新膨脹，將主閥推回原位，實現關閉。由于先導控制系統使用氮氣，溫度變化會影響氣體體積，因此通常配備溫差補償瓶以補償溫差引起的先導壓力變化。

2.2氮氣式水擊泄壓閥的問題分析

氮氣式水擊泄壓閥在輸油管道上應用多年，但缺乏離線檢定裝置。因此，在周期性檢定和維護測試時只能在線進行，導致動作壓力設定值誤差較大，功能性測試不完整，給氮氣式水擊泄壓閥的運行帶來了較大隱患。

2.2.1案例一

某年7月27日，某輸油站在停輸工況下進行緊急停車按鈕測試時，導致下載線壓力超高。聯鎖關閉閥門后，氮氣式水擊泄壓閥前壓力升高，超過設定值，但該氮氣式水擊泄壓閥未在設計值位置動作，實際動作壓力遠高于設計值。現場和SCADA畫面顯示氮氣壓力正常，但該氮氣式水擊泄壓閥動作后未能復位，存在泄漏。該氮氣式水擊泄壓閥型號為HXY41X/Y-300。分析原因為：沒有檢定裝置，檢驗時為在線測試，實際壓力設定值與設計要求偏差較大，導致該氮氣式水擊泄壓閥未正常動作。

2.2.2案例二

某年10月5日，某輸油站油品下載線因油庫罐根閥異常關閉，導致下載線壓力超高。聯鎖關閉下載總閥后，氮氣式水擊泄壓閥前壓力升至1.8Mpa，遠超設定值1.6Mpa，但該氮氣式水擊泄壓閥未動作，現場和SCADA畫面顯示氮氣壓力正常。分析原因為：沒有離線檢定裝置，維護時僅進行在線檢定測試，實際壓力設定值與設計要求偏差較大，導致該氮氣式水擊泄壓閥未正常動作。

3.氮氣式水擊泄壓閥檢定裝置設計

根據《國家石油天然氣管網集團有限公司企業標準Q/GGW03001.3—2022油氣儲運資產完整性管理規范》的要求，每6個月需進行一次氮氣式水擊泄壓閥動作測試，設定值為1.6±0.1MPa ，以確保氮氣式水擊泄壓閥的安全可靠性。然而，由于某公司缺乏測試平臺，氮氣式水擊泄壓閥檢定測試工作面臨諸多問題。為解決在線檢定的弊端，需將氮氣式水擊泄壓閥拆卸后委托第三方測試機構進行檢定，但物流時間長導致氮氣式水擊泄壓閥長時間離線，使管道得不到有效保護，存在較大安全隱患并增加生產成本。在線檢定氮氣式水擊泄壓閥時，測試動作泄壓需管線壓力超過設定值，不利于現場安全生產。為解決這些問題，專業人員查閱技術資料，結合氮氣式水擊泄壓閥的檢定工作原理及特性，設計并制作氮氣式水擊泄壓閥測試平臺。

3.1氮氣式水擊泄壓閥檢定裝置設計選材

根據現場氮氣式水擊泄壓閥的法蘭參數、壓力等級及工況和測試要求，準備所需材料。某轄區內大多數站場的氮氣式水擊泄壓閥規格為2”150Lb，下載線管道上的氮氣式水擊泄壓閥規格為3”150Lb。主要材料選用油氣管道常用的Q235無縫管，口徑為DN80。按氮氣式水擊泄壓閥規格購買2”150Lb法蘭一塊和 3^s 150Lb法蘭兩塊，并按設計尺寸要求進行下料組對焊接，購買其他附件進行組裝。

3.2氮氣式水擊泄壓閥檢定裝置結構

氮氣式水擊泄壓閥檢定裝置如圖2所示，由連接法蘭、主管、泄壓閥、手搖泵接口閥、高精度數字壓力表、手搖泵、壓力平衡管等部件組成。

為了便于移動測試平臺，特意為測試平臺制作一小車。作業人員將測試平臺組裝好后，將水擊閥進口連接在測試平臺法蘭連接處，安裝完成后，進行注水，注滿水后進行保壓測試，通過手搖泵打壓至1Mpa，保壓5分鐘左右，觀察壓力平臺壓力是否下降，如無變化，則證明平臺無滲漏，可以開展測試作業。模擬水擊壓力進行打壓測試，完成作業后將打壓污水進行回收處理。

4.氮氣式水擊泄壓閥檢定裝置在實際工作中的應用

4.1氮氣式水擊泄壓閥檢定裝置操

作步驟

在對氮氣式水擊泄壓閥進行檢定的過程中，逐步總結了各個操作步驟，以避免錯誤操作和遺漏，確保檢定壓力設定的精度和測試結果的準確性。前期操作步驟如下：

（一）前期準備工作。組織人員辦理氮氣式水擊泄壓閥停用審批及作業申請并審批完成，填寫氮氣式水擊泄壓閥檢定作業卡、記錄表等。

（二）停用和拆卸氮氣式水擊泄壓伐。 ① 先記錄現場氮氣瓶減壓閥后壓力儀表值和壓力變送器上壓力儀表值，作為檢定前的初始參考值。 ② 關閉氮氣式水擊泄壓閥上下游閥門，停用氮氣式水擊泄壓閥。 ③ 關閉氮氣式水擊泄壓閥與氮氣瓶連接氣管的出口閥，放空泄壓閥腔內壓力，斷開氮氣瓶與氮氣式水擊泄壓閥連接管線。 ④ 通過氮氣式水擊泄壓閥底部排污絲堵泄壓掉管道內殘余壓力和油品（注意排污絲堵要小心慢慢旋松）。 ⑤ 將氮氣式水擊泄壓閥從管線上拆下，在原管線法蘭7兩端加裝盲板。⑥ 將氮氣式水擊泄壓閥運至非生產區域進行檢定。

（三）檢定準備工作。 ① 對氮氣式水擊泄壓閥檢定裝置各處接頭密封部件進行檢查，發現漏氣或損壞要及時更換，對閥門泄壓通道進行清理。 ② 檢查氮氣瓶壓力，當氮氣瓶壓力不足氮氣式水擊泄壓閥塞設定控制壓力的1.1倍時，應及時更換氮氣瓶。 ③ 檢查氮氣式水擊泄壓閥與氮氣減壓閥、氮氣瓶之間的連接是否正確可靠，氮氣瓶是否已充滿氮氣。將氮氣瓶出口閥打開，調整減壓閥出口壓力為0.6MPa，檢查氮氣系統各接點是否有滲漏、氮氣式水擊泄壓閥閥塞處是否有氣體滲漏。

（四）檢定及壓力設定。 ① 將氮氣式水擊泄壓閥上游法蘭端與檢定裝置的法蘭進行連接，安裝數字壓力表（精度等級0.5以上），安裝進水閥和排水閥（壓力等級要高于氮氣式水擊泄壓閥），打壓口連接打壓泵。在打壓檢定前，要將短節用清水灌滿。 ② 旋緊氮氣式水擊泄壓閥底部排污絲堵，關閉閥腔放空閥。安裝好氮氣式水擊泄壓閥閥腔壓力變送器，連接好檢定氮氣瓶和氮氣式水擊泄壓閥管線。 ③ 慢慢打開與氮氣瓶連接的出口閥，防止突然壓力波動損壞氮氣瓶上減壓閥的內部零件（氮氣瓶上減壓閥入口表將顯示供給壓力）。④ 根據制造廠家提供的泄壓閥控制特性曲線，按管線要求的設定壓力調整確定氮氣的控制壓力。 ⑤ 設定好氮氣控制壓力后，開啟打壓泵給氮氣式水擊泄壓閥上游端加壓，開始進行檢定操作。⑥ 加壓泵要緩緩注壓，通過加壓泵打壓，記錄壓力表顯示的氮氣式水擊泄壓閥動作壓力值，檢查閥塞動作是否正常、回位是否正常。若氮氣式水擊泄壓閥動作壓力值與工藝設定壓力值不符，則調整氣瓶減壓閥，重新進行打壓操作，直至在管線設定壓力值時，氮氣式水擊泄壓閥能準確發生泄壓動作，此時記錄最終的氮氣瓶減壓閥出口壓力表值。 ⑦ 關閉氣瓶出口閥，泄壓閥腔壓力，排凈閥內水，拆除氮氣式水擊泄壓閥與檢定裝置連接法蘭及附件，準備運回現場回裝。

（五）回裝及投用。 ① 將氮氣式水擊泄壓閥回裝至原管道。連接好氮氣瓶和氮氣式水擊泄壓閥控制壓力氣體管線。 ② 調整氮氣瓶減壓閥，使減壓閥后壓力表顯示值與檢定時的最終記錄值一致。 ③ 氮氣控制壓力調完后，將壓力變送器控制器的高壓泄壓報警點比閥塞控制壓力調高0.1Mpa，低壓氮氣泄漏報警點比閥塞控制壓力調低 0.1Mpa ④ 高低限報警值設置完成后，進行報警測試工作。 ⑤ 氮氣式水擊泄壓閥高低限報警測試完成后，打開上下游閥門，投用泄壓閥。 ⑥ 氮氣式水擊泄壓閥測試完畢后，填寫氮氣式水擊泄壓定值測試報告，做好檢定記錄，并對照記錄數據調整SCADA系統上的工藝設定值。

4.2檢定注意事項

（一）在未獲得作業許可且未進行現場安全風險分析的情況下，作業人員不得擅自拆卸或更換損壞部件。在作業過程中，若整個管線系統內的壓力未完全釋放，切勿拆卸或打開泄壓閥及系統中的任何附屬設備，以免引發不必要的傷害事故。

（二）在重新安裝氮氣調壓閥之前，需清潔調壓閥密封接口和氮氣瓶接口，確保連接牢固無泄漏。完成氮氣供氣裝置、調壓閥及管路的安裝、維護和檢修后，應在各接頭處涂抹肥皂水，檢查是否有氣泡產生，確保各連接處無泄漏。

（三）氮氣式水擊泄壓閥的設定值測試周期不應超過1年，測試精度為設定值 ±0.1MPa 當測試值達到設定值精度范圍時，應至少重復測試3次，每次測試值均需在設定值測試精度范圍內，以最后一次測試值作為實際設定值，并如實填寫測試報告。若初始測試值超出設定值 ±0.2MPa 范圍，應分析原因并加密測試，測試周期不超過1個月，下一次測試正常后方可延長測試周期（不超過1年）。

（四）氮氣式水擊泄壓閥開啟泄壓壓力為固定值，但在測試中允許有一定偏差，以提高測試的可操作性。不同廠家的設備對允許的偏差范圍有所不同，對于高壓泄壓閥，充許的偏差值超過0.1MPa_c 。如果在兩次測試中分別以上、下允許偏差值為開啟泄壓值，那么兩次整定值相差0.1MPa，這可能導致管道壓力稍高時，氮氣式水擊泄壓閥無法自動開啟，無法正常泄壓。

4.3效果及意義

（一）提高氮氣式水擊泄壓閥的壓力檢定精度。與在線檢定相比，使用氮氣式水擊泄壓閥檢定裝置能顯著提升檢定精度。首先，采用高精度的數字壓力表，如0.01級，根據設定壓力值選擇不同量程的壓力表，壓力表量程為工作壓力的2至3倍，并在測試前進行校準。其次，選擇針對氮氣介質的專用減壓閥，其設定壓力精度應高于泄壓閥的設定精度。

（二）檢定動作更加直觀。與在線檢定相比，無法直接觀察氮氣式水擊泄壓閥閥芯的動作，導致閥芯動作的不確定性增加。在氮氣式水擊泄壓閥出口加裝帶管的法蘭，并將管插入水中，可以更清晰地觀察閥芯的動作，進一步確保檢定的準確性。

（三）提高檢定安全性。氮氣式水

擊泄壓閥在檢定時的壓力遠超管道實際工作壓力，在線檢定無法有效隔離壓力。使用檢定裝置后，可實現壓力隔離。

（四）縮短檢定周期，降低維護成本。氮氣式水擊泄壓閥送第三方檢定，不僅耗時費力，還增加了額外的維護成本，影響生產持續性，檢定效率較低。應用檢定裝置后，不但縮短了檢定周期，還減少了維護成本。

5.結束語

氮氣式水擊泄壓閥的壓力設定精度是油氣輸送管道安全、可靠泄放水擊壓力的關鍵參數。通過自主研發的氮氣式水擊泄壓閥檢定裝置，實現了離線檢定工作，能夠更高效、高質量、高精度、安全地進行周期性測試、維護保養和檢定，確保其始終處于正常工作狀態，從而降低運行故障率，增強設備的可靠性和使用壽命，保障油氣管道的安全穩定運行。該檢定裝置的成功研制和應用，為氮氣式水擊泄壓閥及類似設備的維護管理提供了經驗和參考，并在實際應用中不斷優化和改進，希望推廣到不同生產場所。

作者單位：國家管網集團西南管道有限責任公司貴陽輸油氣分公司