中亚天然气管道站场ESD系统分析与改进北大核心

中亚天然气管道A\B\C线分阶段设计与投产,站场ESD(Emergency Shutdown)系统在设计理念、控制逻辑上存在差异,其控制逻辑不便于管理,容易引发误动作、故障停机等问题。以C线CCS2站为例,梳理了ESD系统控制逻辑的现状,对ESD系统因果逻辑的合理性进行探讨,结果表明:CCS2站将ESD系统分为4级,ESD系统存在过保护或欠保护问题,连锁保护因果逻辑不便于管理。为此,提出了ESD系统新的设计原则:压缩机厂房火灾报警、工艺区可燃气体泄漏或ESD按钮触发时执行全站ESD;站场出站温度/压力高高报警时执行压缩机区域ESD;发电机厂房可燃气体泄漏或火灾报警时触发发电机区域ESD;压缩机厂房可燃气体泄漏或ESD按钮触发时执行压缩机单体ESD。重新划分的3级ESD系统为中亚天然气管道安全运行提供了保障。     

中亚天然气管道首站进出站ESD截断阀异常关断分析与技术改造

中亚天然气管道首站曾发生进出站ESD截断阀异常关断事件,在现场检查时发现SHAFER气液联动执行机构的消声器不停向外喷射液压油,另外在对站场ESD进行复位时发现进出站ESD截断阀异常自动打开问题。通过全面排查,发现远程ESD机柜受高温天气影响而使机柜内控制模块工作温度超限,导致ESD阀异常关断,而ESD控制逻辑缺陷和SHAFER执行机构ESD开关触点接触不良是ESD复位时进出站ESD阀自动打开和SHAFER执行机构消声器喷油的根本原因。通过相应的技术改造和缺陷整改,彻底消除了首站异常关断的风险隐患,保障了中亚天然气管道的安全平稳运行。     

站场ESD系统触发回路可靠性及提升措施

天然气输气站场ESD系统是SIS保护层的重要环节,专注作用于工艺过程失控时的风险降低。西气东输管道公司站场使用的ESD系统,存在ESD按钮回路故障、系统接地等隐患,可能导致工艺过程失控,影响系统安全性及可用性。通过分析西气东输管道公司过去10年中所有ESD误触发事件,比较不同类型的ESD按钮回路及配套数字量输入卡件特点,选择最合理的提升措施,提出有效建议,使设备达到最佳的安全性和可用性,降低ESD误触发频率,可为输气站场ESD系统运行维护、升级改造、更新换代提供借鉴指导。     

城市天然气管道泄漏燃爆灾害评价

针对天然气管道泄漏所产生的燃烧或爆炸对运营单位造成的危害和损失,建立了评价泄漏事故后果新模型,列出了计算天然气泄漏量的小孔泄漏模型和管道断裂模型,提出了天然气泄漏的三种后果影响模型,应用高斯扩散模型模拟了气体泄漏可燃浓度的分布范围,给出了火灾热辐射危害半径的计算公式,参考传统的TNT当量法,建立了一种新的TNT当量系数法,计算爆炸冲击波的破坏作用。所建立的输气管道泄漏事故评价模型有利于在事故抢险救援过程中划定安全距离,确定危险区域半径,将事故引发的火灾或爆炸危害降到最低。     

天然气泄漏报警装置

炼油厂、液化气站、计量站、输油泵站的总阀门以及管件的有关接口,在使用一段时间后,常出现漏气现象,造成天然气的泄漏,这样不仅造成值班人员中毒,而且严重时发生火灾或爆炸。为了防止泄漏事故,我们研制了天然气泄漏报警装置。该装置有三路探测器,可同时监测三个可燃气体泄漏     

Enbridge公司全压力保护系统

加拿大Enbridge公司全压力保护系统的防超压保护功能依靠管道SCADA系统的全压力自动调节模块(TPC,Total Pressure Control Module)实现。该系统包括各种形式的管道压力保护逻辑,分为站场级和管道级两个层次,针对管道全线压力可能的超限情况进行保护。站场级保护动作由站控PLC执行,并在系统操作员工作站显示相应的报警信号;管道级保护则通过PROCYS系统监视管道沿线所有压力点,并根据需要采取一系列站场响应,实现其对管道的保护功能,包括动态调整最大出站压力限值保护、通信中断时全线压力保护、管道关断保护和全线停车保护。针对该系统的重要保护项与国内压力保护系统进行对比,提出国内输油管道安全保护系统设计和改进的方向与建议。     

天然气管道压气站一键启停站控制技术

随着天然气管道生产管理模式的变革,压气站区域化管理作为一种先进管理理念得到了逐步推广,需要区域化管理、无人值守、远程调控等各类生产运行技术作为支撑,压气站一键启停站技术是其重要的技术基础。以盖州压气站为试点,通过对天然气管道压气站采用站场及压缩机工艺流程全自动化控制改造、控制系统配置优化、站控与压缩机控制系统深度融合、压缩机辅助系统整合等优化措施,具备了实现一键启停站的硬件基础。一键启停站从软件功能上分为一键启站和一键停站两部分:一键启站由状态反馈与报警检测、站内工艺流程自动导通、压缩空气系统自动启停、压缩机厂房风机自动分配、压缩机组一键启动、防喘控制与负荷分配的自动投用与退出6个部分组成;结合压缩机组的3种停机模式及其工艺需求,一键停站包括正常停站、多机停止、多机保压停机、全站ESD、多机泄压停机5种自动停站方式。盖州压气站试点一键启停站控制技术的成功应用,表明中国压气站控制水平取得了较大进步,为后续压气站的建设和改造提供了工程经验和技术基础,同时也对长输液体管道的一键启停提供了借鉴。     

国内外输气站设计标准差异

通过借鉴国外油气管道标准已有的先进经验,促进中国长输管道实现跨越式发展,中国开展了美国、俄罗斯管道技术标准的系统研究,但对于欧盟管道技术标准研究较少。以欧盟标准EN12583-2014《燃气供应系统-压缩机站-功能要求》为例,针对输气站设计领域的关键技术问题,对比分析了欧盟标准与中国标准的重要差异。欧盟标准先进性表现为基于冗余设计的可靠性设计原则,考虑输送工艺和人员安全操作的整体布局原则,管道发生紧急情况或管道维修时启动站场ESD系统,重视压缩机密封系统和旋转部件试验,实施站场设施可视化管理,以及限制区域授权进出条件等。研究借鉴该标准的先进经验,对于提高中国输气站设计水平具有指导意义。     

大型油罐主动安全防护系统设计及应用

外浮顶油罐的一二次密封空间属于相对密闭的环形油气聚集空间,在油罐罐壁挂油、收发油作业中随着浮盘的升降会产生大量可燃气体,遇雷击、静电产生的火花可能引发燃烧甚至爆炸事故。针对大型外浮顶油罐的结构特点,采用实时气体分析系统与主动惰化保护系统相结合的闭环控制方式,设计了大型油罐主动安全防护系统,主要由控制系统、监测系统、供氮系统、管网系统及其他配套系统组成。其防护技术原理:在浮顶油罐的一二次密封区域内安装一套可燃气体泄漏探测及保护系统,当可燃气体浓度超过爆炸下限值时,系统主动向密闭区域内注入惰性气体,置换出可燃气体,有效降低密闭区域内可燃气体浓度,阻止火灾或爆炸发生。通过在长庆某输油站3年多的应用结果表明,该系统稳定可靠,安全防护效果显著。     

大型油罐主动安全防护系统设计及应用北大核心

外浮顶油罐的一二次密封空间属于相对密闭的环形油气聚集空间,在油罐罐壁挂油、收发油作业中随着浮盘的升降会产生大量可燃气体,遇雷击、静电产生的火花可能引发燃烧甚至爆炸事故。针对大型外浮顶油罐的结构特点,采用实时气体分析系统与主动惰化保护系统相结合的闭环控制方式,设计了大型油罐主动安全防护系统,主要由控制系统、监测系统、供氮系统、管网系统及其他配套系统组成。其防护技术原理:在浮顶油罐的一二次密封区域内安装一套可燃气体泄漏探测及保护系统,当可燃气体浓度超过爆炸下限值时,系统主动向密闭区域内注入惰性气体,置换出可燃气体,有效降低密闭区域内可燃气体浓度,阻止火灾或爆炸发生。通过在长庆某输油站3年多的应用结果表明,该系统稳定可靠,安全防护效果显著。     

高含硫气井井口安全监测及截断系统研究

普光气田大湾采气区共有13口气井生产，气藏流压40～50MPa，关井压力35～37MPa，日产气量910×10^4m^3，气井H2S平均含量约15％，属于高含硫化氢气井，其安全生产尤为重要。大湾采气区各集气站井口安装有监测与截断装置，安装硫化氢探头、可燃气体探头、火焰探测器、工业电视监控仪等实现井口气体泄漏、火灾、压力异常等实时监测。井口监测系统将实时信息反馈到SCADA系统，在站控室和中控室人机界面进行显示，井口窭时信息参与SCADA系统的关断逻辑，达到关井要求时，可自动和远程关闭井下安全阀、地面安全阀，从而截断气源。该系统在普光气田大湾采气区投产后运行良好，为该采气区的安全生产提供了有力保障。     

长输管道油气站场灭火器数量的配置

长输管道油气站场设施包括工艺区及其辅助设施区,作为主体部分的工艺区又分为储罐区、露天生产装置区以及棚式生产装置区等。工艺区灭火器的数量因采用不同规范而产生差异,以储罐、露天生产装置区、棚式生产装置区的占地面积作为计算单元,对工艺区火灾危险场所分别计算每个计算单元的保护面积,火灾危险场所设置消火栓系统或灭火系统时考虑折减系数后确定的计算单元的保护面积。通过对两种计算单元保护面积配置的灭火器材进行保护距离复核,结果表明其满足灭火器保护距离的计算单元保护面积,可作为该工艺区的保护面积进行灭火器材配置。采用这种方法,工艺区灭火器配置更符合实际需要,对扑救初期火灾具有相当重要的参考作用。     

离心式压缩机喘振原因及其预防措施

喘振是离心式压缩机在流量减少到一定程度时发生的一种非正常工况下的振动现象,描述了离心式压缩机组喘振发生的物理过程,深入分析并研究了喘振产生的各种原因。机组喘振对天然气管道的生产运行产生诸多危害,例如:损坏密封、O形环等压缩机零部件,损伤压缩机动叶、轴承和环油密封系统,破坏压缩机各部分原有的间隙值并引起轴的变形,可能使某些仪表失灵或准确性降低。结合生产实际,给出了从生产运行方面防止喘振发生的措施:加宽稳定运行工况区,增加工艺气到压缩机进口的气体流量,控制启停机进程,降低压缩机的压比,降低机组转速,避免机组运行工况点频繁接近安全线等。