泄压阀泄压延时与报警的设计

杨锡山，谭利伟，张茜

(中国石油化工股份有限公司管道储运分公司 潍坊输油处,山东 潍坊 261021)

创新与实践

泄压阀泄压延时与报警的设计

杨锡山，谭利伟，张茜

(中国石油化工股份有限公司管道储运分公司 潍坊输油处,山东 潍坊 261021)

在密闭管道输油系统中，为了保护输油管道在规定压力范围内安全运行，普遍采用超高泄压阀设备，其中一类泄压阀是采用压力开关或压力变送器配合数显表控制泄压阀上的电磁换向阀来完成泄压过程，该类泄压控制系统中普遍存在泄压振荡问题，极易造成输油管道的水击危害。针对该问题，开发研制了泄压阀泄压延时与报警装置，可根据管道内的压力高低来控制泄压阀的打开，并发出泄压报警信号，泄压阀打开后延迟一段时间自动关闭。经过实际应用，该泄压延时与报警装置性能可靠，取得了良好的效果。

泄压阀 延时 报警 输油

在输油管道超压泄压设备中，有一类泄压阀是采用电磁换向阀控制阀门的打开或关闭，控制方式有两种： 压力变送器配合数显表控制换向电磁阀控制方式；压力开关控制换向电磁阀控制方式。

压力变送器配合数显表控制换向电磁阀控制方式，如图1所示。现场的压力变送器串联站控室内的某个数显表，由数显表再去控制现场泄压阀的打开或关闭。压力变送器检测控制点的压力送出4～20mA的电流信号给控制室内的数显表，数显表根据提前设定好的开启泄压压力值, 输出闭合接点信号，把站控室内的24V电源接通至泄压阀上的电磁换向阀，来控制阀门的打开。

图1 压力变送器配合数显表控制方式示意

压力开关控制换向电磁阀控制方式，如图2所示。由现场的压力开关来控制泄压阀的打开和关闭，即压力开关根据提前设定好的压力值，送出闭合接点信号，把来自站控室内的 24V 电源接通至泄压阀上的电磁换向阀，来控制阀门的打开。

图2 压力开关控制换向电磁阀控制方式示意

1 存在的问题

上述两种控制方式存在一个共同缺点： 当某个进站或出站压力检测点的压力升至泄压设定值时泄压阀开启泄压，泄压后压力值低于设定值时，泄压阀随即关闭，压力又升高时引起泄压阀再次打开，使泄压阀在泄压过程中处于一种频繁开关的振荡状态，振荡周期为2～3s，从而对输油管道造成严重的水击危害，甚至会使管道的某些腐蚀严重的部位出现穿孔或爆裂，严重威胁着输油生产的安全运行。

2 解决方案

根据输油生产运行工艺的要求，泄压阀一旦开启泄压，不管管线压力如何变化，应该延迟一段时间后再关闭泄压阀，并立即发出明显的声光报警信息，提醒值班人员已发生泄压事件，以利于及时采取有效措施控制管线超压运行。因而确立了如图3所示的技术方案来解决存在的问题。

图3 输油管道超压泄压系统控制示意

由图3可见，笔者设计了一种泄压延时控制及报警电路，当现场压力超高时，压力开关闭合，泄压阀开启泄压，并立即发出声光报警及电脑屏幕文字报警信息，延迟5min或8min后再自动断开控制泄压阀的电磁换向阀的电源，使泄压阀关闭。该方案自2010年投用以来，性能稳定可靠，曾多次成功完成泄压延时及报警功能。

3 电路设计

3.1设计要点

泄压延时控制及报警电路设计中需注意以下几点：

1) 采用电子元件硬件电路方式[1]。

2) 体积要小，便于安装。

3) 当现场压力开关一旦闭合，延时断开现场电磁换向阀电源的时间须在1～10min内连续可调，并立即送出一个闭合信号启动值班电脑的屏幕提示信息；同时送往值班室一个24V电压启动报警喇叭鸣响。

4) 在延时时间未到时，根据调度指令可以人工切断现场电磁换向阀电源，停止泄压。

5) 在发生泄压事件后，可以人工停止声音报警。

3.2延时部分电路

延时部分工作电路如图4所示。在管线压力正常的情况下，接入24V电源，此时只有电源指示灯D1点亮，表示供电正常。由于压力开关的断开和J1的常开触点没有接通，泄压阀上的电磁换向阀和其他的控制部分都不带电，所以泄压阀关闭不泄压[2]。当管线压力超高，串在24V电源的负端的压力开关闭合时，24V电压加至泄压阀的电磁换向阀上，使得泄压阀打开泄压，此时泄压指示灯D5点亮，表示正在泄压。同时24V电源加至由集成电路IC1为中心的控制电路上[3]，由于R7的降压和稳压管D2的稳压作用，加至IC1的14脚上的工作电压为6V，在加电的一瞬间，由于IC1的2脚 接有电容C4，使IC1的输出端5脚为高电平，因而BG1导通，并联在压力开关两端J1的常开接点闭合，此时即使压力降低使得压力开关断开，24V 电压仍然加至泄压阀和控制电路上。BG1导通后，J1另一组常开接点闭合，接通PLC电路，使电脑屏幕显示报警信息[4]。

图4 延时部分电路示意

24V电源加入控制电路后，此时6V电压通过W1和R2给电容C2充电，当C2上的电压被充到4V时，IC1的输出端5脚电压为低电平，此时BG1截止，并在压力开关两端的J1的常开接点断开，因而切断了加在泄压阀上的电磁换向阀上的24V电源，使得泄压阀关闭不泄压，同时切断了控制电路的电源，使控制电路处于等待下一次泄压的冷等待状态。调节W1的大小可以调节C2的充电时间，因而也调节了泄压阀一旦打开后关闭的延迟时间，这里选择的电路参数可以在40s～13min之内任意调整[5]。

如果在延时时间内，不需要再继续泄压时，可以用人工的方式轻触停泄按钮SW2，迫使BG1截止，断开泄压阀上电磁换向阀和控制电路的电源，泄压即刻停止[6]。

3.3声音报警部分电路

声音报警部分电路如图5所示。

图5 声音报警部分电路示意

当压力超高，压力开关闭合，并联在压力开关两端的J1的常开接点闭合后，IC1得到6V电压，由于IC1的8脚和12脚通过R5接地，10脚的电压又高于1.4V，因而输出端9脚为高电平，通过R9使得BG2导通，蜂鸣器X1和延伸外接报警喇叭使电鸣响，提示值班人员有泄压事件发生。在泄压报警的过程中，如果值班人员不需要再继续有报警声，可以轻触消音按钮SW1，使IC1的8脚和12脚为高电平，导致输出端9脚为低电平，因而BG2截止，报警声停止。由于9脚为低电平，连至9脚的10脚也为低电平，10脚的低电平又强制了9脚输出为低电平，即使松开了SW1，BG2仍然截止，使报警声停止[7]。

4 结束语

通过实际应用，该泄压延时报警装置的性能达到了预期的目的。延时时间的长短由输油生产部门根据输油工艺的要求来确定，一般是根据泄压流量和泄压罐的容量计算所得。因该延时电路的延时时间是采用电容充放电方式来计时，所以计时时间不是很精确，经过反复调整，把计时误差控制在5s以内，可以满足泄压延时及报警的要求。

[1] 韩英歧.电子元器件应用技术手册[M].北京： 中国标准出版社，2012.

[2] 周守昌.电路原理[M].北京： 高等教育出版社，1999.

[3] 杨帮文.新型继电器实用手册[M].北京： 人民邮电出版社，2004.

[4] 陈永甫.多功能集成电路555经典应用实例[M].北京： 电子工业出版社，2010.

[5] 寇戈,蒋立平.模拟电路与数字电路[M].2版.北京： 电子工业出版社，2008.

[6] 孙肖子.模拟电子电路及技术基础[M].2版.西安： 西安电子科技大学出版社，2001.

[7] 罗厚军,魏敏敏.经典集成电路应用手册[M].福州： 福建科学技术出版社，2006.

[8] 薛楠.Protel DXP2004原理图与PCB设计实用教程[M].北京： 机械工业出版社，2012.

[9] 姚福来.电气自动化工程师速成教程[M].北京： 机械工业出版社，2007.

[10] 尹美娟.化工仪表自动化[M].北京： 科学出版社，2009.

稿件收到日期： 2012-12-18，修改稿收到日期2013-02-16。

中国石油化工股份有限公司管道储运分公司青年科技基金项目(2012管储科基金字02号)。

杨锡山(1962—)，男，山东昌邑人，现就职于中国石油化工股份有限公司管道储运分公司潍坊输油处抢维修中心，从事仪表自动化技术工作，任工程师。

TH137.5

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1007-7324(2013)03-0058-03