原油管道阀室施工图设计

李大昌

(中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司油气工艺室，河北任丘062552)

原油管道阀室施工图设计

李大昌

(中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司油气工艺室，河北任丘062552)

结合石空－兰州原油管道阀室施工图的设计，对长输原油管道阀室站场中主要设备的选型、安装以及管径、壁厚的计算等进行了详细的总结，为进行长输原油管道阀室设计、适宜设备的选择以及阀室施工图设计提供可借鉴的经验。

原油管道;阀室施工图;阀室安装

石空－兰州原油管道起自宁夏中卫市中宁县石空镇，途经宁夏回族自治区的中宁县、中卫市沙坡头区、甘肃省的景泰县、永登县、皋兰县及兰州市的安宁区、西固区，管道终点位于兰州西固区兰州商业储备库预留区内。线路全长355 km，沿线设6座站场、7座手动截断阀室、2座高点放空阀室、2座监控阀室。长输原油管道截断阀室主要接收管道上游来油，经过清管三通、截断阀、压力以及温度检测等去往管道下游。本文针对石空－兰州原油管道阀室的施工图设计以及运行中的问题，对埋地加长杆全焊接球阀、埋地加长杆全焊接闸阀的选型、压力以及温度检测元件的设置、管径及壁厚的计算等进行详细的总结，为进行长输原油管道的阀室施工图设计提供可靠的经验。

1 设置总体原则

按照《中国石油油气储运项目设计规定》文件中《输油管道工程线路阀室设计规定》以及其它相关设计规范，线路阀室的设置要结合沿线站场和敏感区域分布情况，本着“安全第一，环保优先”的原则进行合理设置;管道通过自然保护区、风景名胜区以及湿地保护区等环境敏感区和活动地震断裂带两端宜设置线路阀室;另外，沿线大型河流穿、跨越两侧，重要城市、企业、村镇的两侧设置阀室的主要目的是管道运营安全的需要。在高差变化大、山区地形复杂的地段，宜根据实际情况酌情增加阀室数量;监控阀室的设置宜结合线路阴极保护站的设置、泄漏检测系统和通信系统的要求合理确定。阀室的设计间距一般不超过32 km，在大型穿跨越上游端、热(泵)站之间至少应设1座监控阀室。

设置阀室重要的作用就是当某一段管线出现了泄漏或此段管线需要进行维修时，就可以及时关闭此段管线两端的阀门，切断介质流动，然后进行维修。阀室中一般安装温度、压力检测元件或阴极保护电流的检测装置，在管道运行中还起到检测点的功能。

2 阀室工艺设计

2.1 工艺流程设计

长输原油管道阀室一般设有手动阀室、单向阀室、监控阀室、高点放空阀室。手动阀室主要包括手动截断阀、旁通阀和放空阀，并设有就地压力检测仪表。单向阀室主要包括全通径单向阀、手动截断阀、旁通阀和放空阀以及就地压力检测仪表。监控阀室主要包括监控截断阀、旁通阀、放空阀、检测仪表以及自控、通信和动力等附属系统。管道的翻越点宜设置高点放空点，高点放空阀室内主要设有放空阀和压力就地及远传检测仪表，并设有低压报警开关，可在调控中心对管线高点的压力进行远程监视。

阀室应设置为管道水投产联运及线路抢修用的放空旁通管线和旁通阀。另外，对于阀室是否设置绝缘接头，尚存争议。管道进出阀室时，对阴极保护有特殊要求时可设置绝缘接头。绝缘接头设在阀室两端，防止阴极保护电流进入站内，引起静电着火，在阀室两端绝缘接头上跨接连接导线再把两头阴极电流连接。当不设置时应考虑在阀体底座与阀墩之间设绝缘垫板，防止电流泄漏，并确认是否能满足全线阴极保护的需要，这也是最近建设的几条输油管道都采用的形式。笔者认为，为保证长输管道阴极保护电流的连续性，对阀室管线和设备要采取良好的阴极保护措施，防止电流的漏失，管线进出阀室两端不设置绝缘接头。

另外，监控阀室一般要求设置地温计，阀室内主管线和线路用管要保持一致，支管线和干线管道采用清管三通连接，与大气接触的管线采取保温措施，这些都应体现在流程图上。

2.2 工艺安装设计

阀室内管线及设备的安装设计应按《石油油气储运项目设计规定》中《阀室设计规定》设计。在施工图设计阶段应完成阀室及配套设施征地报批审批文件、阀室测量、地质详勘报告和设备资料。石兰管道的阀室应考虑到所处的自然环境，把阀组布置在室内。为了满足阀门密封和防腐的需要，加长杆截断球阀和旁通闸阀采取了埋地安装方式。阀门加长杆长度宜设置为加长杆顶部法兰露出地面0.5～0.8 m，线路施工图设计应保证管定标高。

阀室内管线以埋地敷设为主，管顶埋深应在土壤冰冻线以下，且覆土厚度不应小于0.8 m。埋地管线平行阀组间的彩钢板基础不宜小于1.5 m，地上管线外表面与构筑物的最小净距不应小于100 mm。从主管线引出的旁通管线上的仪表设施应尽量靠近主管线设计，旁通阀也相应靠近主管线且水平安装。旁通管线和主管线处于同一个标高，使阀门的阀杆处于地上0.7 m的高度，以便于阀门的操作方便。此外，截断阀、旁通阀、放空阀的操作手轮应采取适当措施保护，避免由于非操作人员引起阀门误操作。

阀室内地上管线及设备应根据输送油品的性质确定是否采用保温结构，石－兰阀室所有与大气接触的管线都采取保温及防护措施。虽然线路管道没有必要采取保温结构，但考虑阀室属于五级站场及管道输送原油的性质，依据现场环境等因素，与大气接触部分采取保温措施。

阀室内应在检测仪表处设置阀池，阀池内壁上设置钢筋爬梯，以方便巡检人员查看仪表参数及进行维护。池顶设置镁铝材料保温盖板，人员活动范围处采用活动盖板，方便巡检人员进入阀池。盖板把手设置成中空形式以便对阀池内进行通气，或者盖板采取通风措施，防止阀池内形成凝析水。此外，阀池周围最好设置扶手栏杆，避免人员踩踏，或阀池盖板采取加固措施，阀池设置警示标牌来达到同样的效果。

长输原油管道阀室的压力仪表采用隔膜结构、直接安装方式。与工艺管道连接的阀门宜选用焊接式球型阀或截止阀，与仪表连接的阀门宜选用法兰式截止阀，仪表阀门应具有标定、放空、排污功能。压力、温度等检测仪表要注意面板朝向，以方便工作人员观察，压力变送器安装高度要求与管线高度一致，避免指示不精确。

3 设备材料选型

3.1 截断球阀

阀室内安装的截断阀一般都是采用球阀或平板闸阀。多数原油管道都采用球阀，因为原油都有结蜡等现象，需要定期采用清管器清管，采用全通径球阀就是为了方便清管器和管道内检测仪顺利通过。石－兰原油管道阀室的截断阀选用加长杆全通径全焊接管线球阀。

截断球阀必须是全焊接形式的阀体，具备双截断和泄放功能，每一侧都能承受全压差，这样才能最大限度地保证原油不泄漏及阀室的安全。石－兰原油管道阀室采用的截断球阀和电液联动球阀是上海耐莱斯厂制造的。全焊接球阀一般都是要求阀体两端自带一段袖管，袖管的长度依据管径及操作需要来定，一般在1 m左右(考虑试压等要求袖管长度可以适当加大，在试压结束后，焊接时可以切掉部分长度)，防止与管线焊接时对阀体产生热应力，影响阀体的使用寿命。

阀体的材质应和管线干线材质具有良好的可焊性。另外，电液联动截断球阀的设计对仪表专业提出更严格的要求，监控截断阀门的开/关全行程时间应根据水力模拟结果及阀门尺寸大小合理确定，行程时间宜在2～3 min。

3.2 旁通阀及放空阀

阀室内安装的旁通阀采用加长杆手动平板闸阀。此阀宜选用带导流孔的平板闸阀，闸板落下时为关闭状态，闸板密封面应耐固体颗粒冲刷。

阀室内安装的放空阀应选用节流截止放空阀，阀门节流面与密封面分开，以减少介质对密封面的冲刷。节流截止放空阀设计应考虑在启/闭全压差条件稳定操作、耐气流冲刷、耐磨损、泄漏量为零。石－兰原油管道阀室选用的放空阀为双作用式节流截止放空阀。

3.3 其他

阀室放空管线端部设有一片法兰和一片法兰盖，对于所用的螺栓、螺母、垫片等紧固件，要防止因为采用的标准不同而难以配对。对于此处的法兰、法兰盖及所用的紧固件可以与法兰厂家配对，采用法兰标准ASME B16.5，缠绕垫D型带内外环。

就地指示压力表应采用不锈钢弹簧管式压力表，其精度不应低于1.5级。压力表所涉及的材料主要是针对压力表盘、厂家所附表接头、高密封截止阀(进出口要求连接螺纹1/2NPT)、2段单头1/2NPT外螺纹短节(或是单头丝扣短节)。远传压力表应采用智能压力变送器，其测量精度要优于量程的±0.1%，信号分辨率应大于0.1%。

双金属温度计选用时应注意型号要与温度要求一致;远传温度仪表宜采用一体化智能温度变送器，传感器宜采用表面安装的热电阻，安装于干线处，与管道连接时设置绝缘组件。地温检测(需要时)宜采用开口型外保护管结构的热电阻。

阀室内管件在订货时可以向厂家提供设计压力和接管尺寸，最好不要采用壁厚等级，否则，在工期紧张时采购订货容易出错漏。笔者认为，厂家可通过压力等级和接管尺寸，自行设计满足要求的管件。

4 结束语

阀室的施工图设计需要各个专业全力配合才能很好地完成。阀室设置对管线的走向依附性很大，常常在线路施工过程中，依据现场情况而变化。在管线线路方面，阀室选址要注意间距，还有阀室所处位置应交通相对便利、地势较高且平坦便于排水。只有做好阀室选址工作后，才能保证测量和总图专业的工作有序地进行。

近年来管道自控水平显著提高，所以阀室都是按照无人值守、有人巡检原则设计。鉴于长输管道经常经过比较偏僻的地区，管道沿线的低温数据难以取得，一般要求在阀室周围设置地温检测装置，以获得地温数据，对长输管道设计提供可靠的设计参数。当阀室施工完成后，要求分段试压，因此要设置旁通管线，这也是旁通流程对于阀室的设计相当重要的原因。

［1］ GB50253－2003.输油管道工程设计规范［S］(第2版).2006.

［2］ GB150－1998.压力容器规范［S］.1998.

［3］ Q/SY GJX 104－2009.油气输送管道工程站场用钢管技术条件［S］.2009.

［4］ 何立民，高祁.大型油气储运设施施工［M］.东营:中国石油大学出版社，2007.

Design of Crude Oil Pipeline Valve Station

LI Da-chang
(Department of Oil＆ Gas Process，China Petroleum Engineering Huabei Company，Renqiu 062552，Hebei，China)

Based on Shikong－Lanzhou crude oil pipeline valve station detailed design，the paper gives detailed summary of the long distance crude oil pipeline valve station of main equipment selection，installation and pipe diameter，and wall thickness calculation.This article provides reliable references in valve station detailed design and selects suitable equipments for the long distance crude oil pipeline valve station.

crude oil pipeline;valve station construction drawing;valve station installation

TU832

B

1008-9446(2011)03-0029-03

2011-03-28

李大昌(1983－)，男，江苏赣榆县人，中国石油集团工程设计有限公司华北分公司油气工艺室工艺工程师，主要从事原油、成品油长输管道、原油罐区的设计工作。