电磁换向式泄压阀在输油站场保护系统中的应用

宋 征 袁会京

（中石油管道大庆输油气分公司，黑龙江 大庆 163000）

1 引言

随着输油管道事业的迅速扩展及输油管道自动化保护技术的日益成熟，压力超高水击保护对高低压泄压阀的技术要求也逐步提高。2010年，庆铁线大庆输油气分公司完成了对输油站高低泄压阀的改进工作，更换为电磁换向式泄压阀，并在站控机SCADA系统上实现了远程监视及自动控制功能，高低压泄压阀保护功能得到了完善，保证了输油管线的安全平稳运行。

2 电磁换向式泄压阀的特性及工作原理

电磁换向式泄压阀的控制源于自动化控制系统，主要由主阀、电磁换向阀、压力变送器、站控机PLC和UPS电源等组成，该阀是通过自动化控制系统进行压力检测和控制信号输出，由电磁换向阀实现泄压阀的自动泄压，具有泄压快、不超压的特点，其控制精度取决于自动化控制系统，多用于需要远控或控制精度要求高的场合。

如图所示，电磁换向阀为两位三通阀，电磁换向阀未通电时处于1位，A管路与P管路接通，与R管路断开，主阀处于关闭状态；电磁换向阀通电时工作在2位，A管路与R管路接通与P管路断开，主阀处于开启状态。输油站场的出站压力通过压力变送器将4-20mA标准信号传递至PLC，在站控机上显示出站压力和设定的压力值，当出站压力大于压力设定值时，PLC输出控制信号，接通电磁阀电源，电磁换向阀的工作状态由1位变为2位，此时A管路与R管路接通与P管路断开，即活塞上腔高压油路关闭，同时打开活塞上腔低压油路，活塞在高压入口原油压力的作用下被推动上移，泄压阀打开，高压侧的原油流向低压侧进入泄压储油罐，当站控机显示的出站压力低于压力设定值时，PLC停止输出控制信号，切断电磁阀电源，电磁阀失电恢复常态，即由2位回到1位，这时A管路与P管路导通的同时与R管路断开，即活塞上腔高压油路接通的同时切断低压侧油路，由于活塞上部的面积大于下部的端口面积，所以活塞上部所受的力大于下部，活塞向下移动关闭高压液体出口，停止泄压。

3 电磁换向式泄压阀的自动控制原理

如图所示，控制系统通过压力变送器PT实时测量出站管线压力，传送至PLC的AI模板，并在站控机上实时显示出站压力，当出站压力高于压力设定值时，PLC的CPU通过程序进行判定并通过DO模板输出控制信号，继电器K动作，常开接点变为闭合状态，电磁换向阀动作由1位变为2位，高低压泄压阀开阀，原油由出站管线泄放至储油罐，此时流量开关LS检测到有原油流过，将接点信号传送至DI模板，PLC的CPU发出高低压泄压阀已动作报警信息，以报警信息条的形式记录报警时间等相关信息，并在站控机进行声光报警。直至出站压力值小于设定值，DO模板停止输出控制信号，继电器K停止动作，接点由闭合状态恢复至常开状态，电磁换向阀由2位又恢复至1位，高低压泄压阀恢复至关阀状态，从而起到泄压保护防止管线发生水击的作用。同时该控制系统还具有查询打印历史报警信息、出站压力实时/历史趋势图等功能，便于分析调查事故原因及设备运行状态。

4 电磁换向式泄压阀控制系统的优点

4.1 电磁换向式泄压阀是一种用电液作为动力的泄压阀，它的控制性能取决于高准确度及高可靠性的自动化控制系统。因此，在控制准确度、回差、定值稳定性、调试以及远方监控性能等方面具有显著的优点。

4.2 电磁换向式泄压阀采用UPS电源提供动力源，易于维护，稳定可靠。如果采用氮气作为动力源需要考虑氮气压力温度补偿、气体管路泄漏和氮气瓶定期更换等问题，维护量比较大，而电动方式几乎没有工作量。如果采用自力式泄压阀。

4.3 可以方便的在线定期试验是否完好备用，值班人员坐在站控室既可以在后台机通过更改设定值的方式进行开阀试验，也可以在后台机点击开阀按钮进行开阀试验。然后通过查看压力波动值或高压泄压阀动作报警信息条立即获得高压泄压阀动作信息，大大减小了值班人员的工作量。

5 电磁换向式泄压阀控制系统的安装

为保证主阀的动作速度和可靠性，安装泄压阀时应注意以下几点：

5.1 过滤器的过滤精度宜为25μm，过滤器的前后阀门宜为手动阀。

5.2 液压导管小于2m长时，管径不宜低于Φ10mm；液压导管大于2m长时，管径应适当。

5.3 由于原油凝点高，在主阀体及液压导管上应安装技术性能良好的伴热保温设施，确保温度在高于原油凝点且低于100℃之间。

5.4 水平安装，阀体不能悬空且必须配有阀基础及支架。

5.5 安装时应将泄压阀体上的箭头与泄流方向保持一致。

5.6 露天安装时要做防护罩，避免强光直接照射或雨淋，以免降低电磁阀的使用寿命。

5.7 现场安装动力电缆及仪表电缆时，使用防爆挠性管及镀锌管保护引出电缆线。

5.8 出站压力变送器安装在距离泄压阀3m以外的高压管道上，避免高压泄压阀动作时产生的振动产生干扰信号及损坏设备。

6 电磁换向式泄压阀控制系统的使用和维护

6.1 定期检查电伴热供电情况以保证主阀体及液压导管、电磁换向阀内的原油温度高于凝点。

6.2 每月手动或联动试验一次泄压阀，以检查高压泄压阀及控制系统的灵活性。

6.3 每年清洗一次过滤器，防止污垢堵塞液压管路。

6.4 试验泄压阀后，主阀体若关闭不严密，一是电磁阀不能复位，拆下电磁阀阀芯用清洁的汽油清洗干净后装回原位，二是主阀体密封垫损坏，拆下上盖取出活塞泄压压板，更换密封垫、装回原位。

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