1、燃氣高中壓調壓站及其安全裝置1 前言 成立于1938年的意大利飛奧公司在天然氣減壓和測量方面有六、七十年的經驗，已成為意大利和整個歐洲乃至全世界天然氣工業(yè)發(fā)展過程中的一個決定力量，能提供所有應用于燃氣調壓計量系統(tǒng)的一系列完整設備。 上海飛奧是意大利飛奧在中國的唯一子公司，依托上海航天、意大利飛奧公司和上海煤氣的技術優(yōu)勢，已從成立之初的燃氣箱式調壓站的生產企業(yè)，逐步發(fā)展成為兩個提供者提供燃氣調壓計量控制集成技術和提供燃氣輸配領域總體解決方案。 目前，我們是全國各地燃氣調壓設備的主要供應商之一，我們有信心為用戶提供高性價比的燃氣調壓設備。更為重要的是，即使擁有很好的技術，我們還是始終牢記安全這一重

2、要因素，提供能使用天然氣這一重要環(huán)保能源的合格產品，因為我們堅信，為用戶提供安全的燃氣調壓設備，也是為我們自己提供安全的保障。 今天，我要向大家介紹的是燃氣高中壓調壓站及其安全裝置，就是我們在進行燃氣高中壓調壓站設計時對于安全方面的考慮。2 高中壓燃氣調壓站的設計21 相關的設計標準 標準化是一項給有關安全、技術、經濟的常見問題找到實際答案的活動，它趨向于在具體情況下找到最佳的解決問題的方案。所以，制定標準就是要應付局面，解決問題，而不是為其所縛，束手無策；制定標準就是要讓社會，特別是經理、供應商和設計師這些燃氣經營者有章可循，有例可引，嚴格遵守安全規(guī)則且易于操作；制定標準還意味著實際而具體，

3、對規(guī)則隨時調整，使其成為促進因素而不是一種負擔。211 國際通用標準 EN12186 Gas supply systems-Gas pressure regulation stations for transmission anddistribution-Functional requirements(進口壓力16MPa以上，流量200Nm3h以上)； EN12279 Gas supply systems-Gas pressure regulating installations on service lines-Functional requirements(含進口壓力16MPa以下，流量2

4、00Nm3h以下)； EN334 Gas pressure regulators for inlet pressures up to 10MPa； ANSl 318 Gas transmission and distribution piping systems； ASME Rules for construction of pressure vessels： DIN3380 調壓器德國標準。212 國家標準 GB 50028 城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范 GB 16802 城鎮(zhèn)燃氣調壓器(進口壓力16MPa以下)213 上海飛奧公司企業(yè)標準 QFcA10012002 燃氣調壓站22 調壓站設計的通用準則

5、 在當?shù)丨h(huán)境中應保證調壓站的功能可以正常發(fā)揮； 調壓站設計時，站中的相關部件應便于操作和維護： 整站或站中不同的氣路應可以通過截斷閥門宋分離阻斷； 站中所有的供氣路，包括旁通備用路都應符合功能性的要求； 同時，在設計時應考慮到諸如安裝地基的沉陷，管路腐蝕等不利因素，并采取有效的措施預防之。23 燃氣調壓站的構成(圖1)圖1 燃氣調壓站 通常一個完整的燃氣調壓站由以下三大部分構成： 進口管段：由調壓站上游的管路構成，氣體由此進入調壓站中； 主管段：由各功能性管路構成的，實現(xiàn)調壓計量功能的管路集成，通常包括氣體預處理功能段，調壓段和計量段幾個部分；  出口管段：由調壓站下游的管路構成，氣

6、體由此流出調壓站。 如果對其進行細分的話，系統(tǒng)中可能由以下部分組成： (1) 主開關閥； (2) 上游絕緣接頭； (3) 上游主引出接頭； (4) 上游開關閥； (5) 過濾器； (6) 上游壓力表； (7) 切斷閥； (8) 換熱器； (9) 執(zhí)行監(jiān)控器； (10) 監(jiān)控器； (11) 壓力表(測中間壓力)； (12) 執(zhí)行(主)調壓器； (13) 一級調壓器： (14) 執(zhí)行(主)調壓器內裝切斷閥； (15) 執(zhí)行(主)調壓器內裝監(jiān)控器； (16) 下游主引出接頭； (17) 下游開關閥； (18) 排空裝置(可選)； (19) 下游主引出接頭； (20) 下游絕緣接頭。3 高中壓燃氣調壓

7、站的安全性 燃氣調壓站顧名思義，它的主要目的是將上游氣體通過減壓至下游管網(或設備)所需的壓力，使其滿足下游設備的正常工作，也是為了滿足正常的減壓功能，才會需要增加上面所提到的一些設備，以在各方面增加其在調壓時的安全性。那么，我們通常在哪些方面考慮呢?歸納一下，主要有以下幾個方面： 改變調壓方式； 增加氣體預處理系統(tǒng)； 加裝安全裝置(緊急切斷閥、安全放散閥)； 設置燃氣調壓站監(jiān)控系統(tǒng)； 其它安全措施(對周圍環(huán)境的影響)；31 改變調壓方式311 加裝監(jiān)控器 監(jiān)控器是一應急調壓器，如因某種原因使調壓器出口壓力達到預定的監(jiān)控器介入壓力時，監(jiān)控器就會替代主調壓器進入工作狀態(tài)，而在正常供氣狀態(tài)時監(jiān)控器

8、是全開的。 與調壓器配用的監(jiān)控器可以是一臺同型號或不同型號的調壓器。與主調壓路調壓器并聯(lián)安裝則稱為并聯(lián)式監(jiān)控器(也就是備用調壓器)，而調壓器則稱為主調壓器，如圖2(并聯(lián)監(jiān)控)所示。圖2 并聯(lián)監(jiān)控 它安裝在調壓器之前稱為串聯(lián)式監(jiān)控器，而調壓器則稱為主調壓器，如圖3所示。此時，監(jiān)控器也可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，而有各自的頭部、預調器與導閥，稱為內裝式監(jiān)控器。圖3 串聯(lián)監(jiān)控 監(jiān)控器的工作原理與主調壓器相同，唯一不同點是： 串聯(lián)監(jiān)控時，其驅動壓力設定得略高于主調壓器的驅動壓力，調節(jié)監(jiān)控器導閥的設定彈簧就可做到這一點。所以正常狀態(tài)下監(jiān)控器處于全開狀態(tài)，而主調壓器在起調壓作用

9、。如果主調壓器發(fā)生故障使出口壓力升高，監(jiān)控器就自動進入工作狀態(tài)，此時出口壓力將略高于原出口壓力。 并聯(lián)監(jiān)控時，其驅動壓力設定得略低于主調壓器的驅動壓力，調節(jié)監(jiān)控器導閥的設定彈簧就可做到這一點。所以正常狀態(tài)下監(jiān)控器處于全關狀態(tài)，而主調壓器在起調壓作用。如果主調壓器發(fā)生故障使出口壓力升高，監(jiān)控器就自動進入工作狀態(tài)，此時出口壓力將略高于原出口壓力。312 進行多級調壓供氣 在調壓器選用時，經常需兼顧多方面的因素，如調壓器的開啟度、馬赫數(shù)(調壓器出口法蘭流速)、噪聲等方面。一般當流量要求確定后，調壓器的開啟度就會與進、出口壓力差有關，馬赫數(shù)與出口壓力有關。故當進、出口壓力降很大時，建議采用多級調壓的供

10、氣方式(圖4)，圖4 多級調壓供氣 以使所選用的調壓器始終處于最佳的工作位置(一般為最大開啟度的1580左右)。313 進行多路并聯(lián)供氣 同樣在進行系統(tǒng)設計時，經常會碰到當流量較大時，往往即使選用最大的調壓器，仍不能滿足系統(tǒng)所需流量的要求；或者當下游用戶投產初期流量較小，若直接選用較大調壓設備，初期調壓器的開啟度就會很小，使調壓器難以處于正常的開啟位置。此時，就需要考慮采用多路并聯(lián)的供氣模式，如圖5所示：圖5 多路并聯(lián)供氣32 增加氣體的預處理系統(tǒng) 為保證調壓設備的正常工作，通常需對氣體進行預處理。一般，對氣體的預處理部分可以分為燃氣的過濾與分離以及燃氣預熱兩大部分。321 氣體的過濾與分離

11、在固體雜質或者液體有可能進入燃氣管路并影響正常的調壓、計量功能的時候(通常此類情況在實際工況中無法避免)需要在整個系統(tǒng)中設置固體或液體雜質的捕捉和收集裝置。在設計此類設備時應考慮最苛刻的使用工況，即流量最大，壓力最低的情況。 對于過濾器來說，應設置差異指示裝置，以便于了解過濾元件的污染程度。 過濾分離設備開啟部位的設計結構應能保證操作人員在開啟過程中沒有任何危險，對于集液器來說，設備上應有手動或自動的排放裝置，在必要的情況下還可加裝廢液收集裝置。322 氣體的加熱 當燃氣減壓過程導致燃氣溫度降低到有可能影響系統(tǒng)中設備的正常運行時，需要對燃氣進行加熱。 但是在設置氣體加熱裝置的時候，需要注意加熱

12、的方式和方法應符合相應防爆等級的要求。此外，作為直接加熱氣體的替代方法之一，可以在燃氣中注入抑制劑(甲醇)以降低氣體的露點。33 加裝安全裝置 壓力調節(jié)系統(tǒng)應保證下游壓力在設定范圍內，不超過允許值，在這里所說的下游系統(tǒng)應包括下一壓力邊界前的所有管線。然而在調壓系統(tǒng)失靈的情況下，安全裝置應自動工作防止下游壓力超過允許值(考慮設定誤差)。 對于不同壓力的燃氣調壓站應設置不同的安全裝置，但可歸納為非排放式和排放式兩大類，其中非排放式安全裝置有監(jiān)控器、超壓緊急切斷閥和超壓截斷閥等；排放式安全裝置有直接作用式和間接作用式的安全放散閥等。在這里，下列幾個方面必須值得注意： 全流量放散閥只能用作第二安全裝置

13、，且必須與非排放式的安全裝置一起使用，以保證排放到大氣中的燃氣越少越好； 安全裝置的選擇原則應遵循在任何情況下，都不使壓力超過限定值的原則； 監(jiān)控器的允許值與在調壓裝置控制下的臨時工作壓力有關，而其它安全裝置的允許值與系統(tǒng)在安全狀態(tài)下短時間的工作壓力有關； 決定安全裝置的設定值時應考慮系統(tǒng)的反應時間，以保證壓力值不超過系統(tǒng)在安全狀態(tài)下短時間的工作壓力。 然后，講一下壓力調節(jié)系統(tǒng)中安全裝置的選用，在這之前，需對下列術語符號進行解釋。 DP設計壓力； OP工作壓力； MOP最大工作壓力，系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)下可持續(xù)工作的壓力； TOP臨時工作壓力，系統(tǒng)在調壓裝置控制下的臨時工作壓力； MIP最大突發(fā)

14、壓力，系統(tǒng)在安全狀態(tài)下短時間的工作壓力； STP強度測試壓力； MOPu最大上游工作壓力； MOPd最大下游工作壓力； MIPd最大下游事故壓力； STPd下游強度測試壓力。 其中壓力關系見表1。表1 MOP、OP峰值、TOP和MIP的關系MOP(1)(bar)OP峰值TOPMIPMOP401.025MOP1.1MOP1.5MOP16MOP401.025MOP1.1MOP1.20MOP5MOP161.050MOP1.2MOP1.30MOP2MOP51.075MOP1.3MOP1.40MOP0.1MOP21.125MOP1.5MOP1.75MOPMOP0.11.125MOP1.5MOP2.50M

15、OP(2)(1)MOPDP ，但以上公式只有在DP等于MOP時才成立。(2)如果燃氣用具的氣密性在150mbar下測試，并且被直接安裝在用戶屋內管路上，最后一個調壓器的MIP值不應超過150mbar.當不需要安全裝置時，對于由調壓器上游MOP100mbar的系統(tǒng)供氣的用戶屋內設備而言，調壓器下游的TOP和MIP值與下游壓力的MOP值無關。注： aMOP小于DP，表1中的壓力關系應與DP相關。例如：DP等于01bar，MOP等于0075bar時，TOP等于15×01bar，MIP等于25×01bar。 b調壓系統(tǒng)應保證出口壓力不超出下游的允許范圍。設定的壓力值不應超過MOP。

16、但OP由于調壓系統(tǒng)的動態(tài)特性可能超出設定值。調壓系統(tǒng)應使下游壓力不超過表1第二例中的數(shù)值。 c無外能源的調壓器應符合EN334標準。不在EN334范圍內的設備可作為替代品用于調壓系統(tǒng)，只要其適應性已得到證實。 如何應用安全裝置： 在下列情況下，可以不使用安全裝置：  MOPuMIPd  MOPu100mbar 在下列情況下，可以只安裝一個安全裝置，第二個安全裝置是為增加安全性：  MOPUMIPd：  MOPu-MOPdSTPd而MOPuMIPd。34 設置燃氣調壓站監(jiān)控系統(tǒng) 這個話題，我就不再展開，在后面蔡博士關于城市燃氣管網輸配調度綜合信息平臺將有詳

17、細的闡述。35 減少對周圍環(huán)境的影響基于環(huán)保的考慮351 噪聲控制 燃氣在減壓過程中會產生噪聲，如果不加以控制的話，噪聲會通過管道或者系統(tǒng)中的設備發(fā)散出來并導致以下后果： 影響調壓站附近居民的生活； 對調壓站工作人員的聽力造成損傷： 導致設備故障。 設計中如何考慮噪聲的影響： 采用更大口徑的調壓器； 采用不同結構形式的調壓器； 調壓器加裝消音器； 管路中加裝消音器。352 為減少污染物的影響，可采用集中放散和排污的方式4 典型調壓設備的改進過程41 最簡單的安全模式調壓器和全流量放散閥的組合 圖6顯示了一套歐美國家上世紀六十年代常用的簡易減壓系統(tǒng)，它采用了一個調壓器和一個全流量放散閥，全流量放

18、散閥可在調壓器出現(xiàn)故障時將整個系統(tǒng)中的氣體排入大氣中。圖6 調壓器和全流量放散閥的組合 這種安全方式目前仍在美國及某些國家內普遍采用，但由于具有下列原因，我們不建議我們的用戶采用。 排入大氣的氣體會造成污染，產生溫室效應； 排入大氣的氣體碰到強風等惡劣氣候條件，若排入人口密集的住宅就會造成事故； 從經濟方面考慮，天然氣是一種昂貴的能源，排入大氣的氣體造成了很大的浪費。42 最經濟的安全模式調壓器、緊急切斷閥和微流量放散閥的組合 圖7顯示了一套歐美國家上世紀七十年代常用的簡易減壓系統(tǒng)，它采用了一個調壓器、一個緊急切斷閥和一個微流量放散閥。圖7 簡易減壓系統(tǒng) 微流量放散閥是一種微量放散裝置(一般為最大流量的15)，所起的作用是將非故障引起的出口壓力升高的氣體排出，以避免緊急切斷閥因誤動作而切斷導致該調壓路切斷。但當真正的故障發(fā)生時，超壓的氣體來不及放散，緊急切斷閥就會按正常方法切斷。這種安全方式目前在我國普遍采用，但由于若調壓器發(fā)生故障時必將引起緊急切斷閥的關閉，故我們建議我們的用戶在選用該種安全方式時，為保證下游的正常供氣，必須采用兩條具有自動切換功能的調壓路。43 最安全的城市供氣模式調壓器和兩套安全裝置的組合431 調壓器、微流量放散閥+兩個緊急切斷閥的安全模式(圖8)