液化石油气站气电联动紧急切断控制系统改造工程概述

杨剑汤吉光



液化石油气站气电联动紧急切断控制系统改造工程概述

（1.珠海市安粤科技有限公司 珠海 519002）
（2.珠海新海燃气工程有限公司 珠海 519002）

摘 要：针对传统的、老旧的液化石油气站，设计了一套气电联动紧急切断控制系统，并用于气站改造。控制系统分为电、气两条线路，并从材料设备选择、改造原理及方法、改造优势三个方面进行阐述，对液化石油气站的紧急切断系统改造具有一定的参考价值。

关键词：液化石油气站 气电联动 紧急切断系统

1 引言

液化石油气 （LPG）是在开采和炼制石油的过程中，以副产品的形式获得的一部分碳氢化合物，作为清洁能源，其运输和使用的便捷性，使其广泛应用于目前的工业生产和日常生活中。但同时，因其闪点、爆炸极限低，与空气混合会形成爆炸混合物［1］，在生产、贮运和使用过程中易引起爆炸火灾事故，尤其在液化石油气站的贮罐区，贮罐集中且贮量大，一旦发生泄漏引起爆炸火灾事故，后果不堪设想［2］。

传统的、老旧的液化石油气站为应对紧急情况的产生，一般采用的是液动紧急切断阀来切断气、液相来源。液动紧急切断阀是与远距离手摇油泵配套使用，利用液压控制阀门开启关闭，使阀门油缸自动卸压以达到关闭的目的。然而使用液动紧急切断阀有一定的缺陷，会导致安全隐患的产生：一是阀芯、阀套、阀体等零件易磨损、变形，弹簧易疲劳，零件易受液压油中酸性物质腐蚀失效［3］；二是阀门闭合时间相对较长，一般反应时间近10s，这对于突发的泄漏事件来说时间过长；三是油管线路中的液压油受环境影响大，尤其冬季易冻［3］，粘度随之发生变化，一旦油的粘度过大导致流动不畅甚至阻塞管路时，发生紧急情况时液动紧急切断阀就需要更长的关闭时间甚至无法关闭。因此，动作更加灵敏、管线受环境影响小的切断系统显得尤为需要。

气动紧急切断阀作为新型的燃气管道工程的安全配套装置，具有极佳的技术性能，低负荷损失、高可靠性、切断时间短（≤3s）［4］，且由于是气动阀门，管线内气体不受环境影响。因此，越来越多的气站采用气动紧急切断阀来代替液动紧急切断阀。然而液动紧急切断阀更换为气动紧急切断阀并不是简单的阀门之间的更换，其涉及到电路、线路、防腐防爆等诸多方面，整个过程目前没有明确的行文对其说明。因此，本文根据笔者公司在茂名某气站针对其罐区、槽车区的气、电线路以及阀门的改造过程进行概述，为其他老旧气站的改造过程提供一定的借鉴作用。

2 改造设备及材料

改造过程主要设备包括电气控制箱、防腐防爆主令控制按钮（常闭）、气动紧急切断阀门（常闭）、电磁阀（常闭、常开），详细见表1。

3 改造原理、方法及效果

3.1改造原理

电气控制箱和多组防腐防爆主令按钮控制整个电路，同时还控制压缩机和液化气泵的启停。图1为电路原理图，从图1中可见，七个主令按钮（A1-A7），一个复位按钮（A8），电源指示灯、报警器、报警指示灯以及两组交流接触器（CJ、CJ0）组成了整个控制电路，其中交流接触器CJ控制复位按钮及声光报警器，CJ0控制液化气泵、压缩机以及电磁阀。其工作原理为：正常工作时，电源指示灯亮，交流接触器CJ内线圈通电，静铁芯产生电磁吸力，将动铁芯吸合，其常闭触点（声光报警器处）断开，常开触点（复位按钮处）闭合，此时声光报警器不响、报警指示灯不亮；同时，通电时接触器CJ0吸合，常开触点（CJ02、03、04）闭合，液化气泵、液化气压缩机运行，常闭触点（CJ01）断开，电磁阀不工作。出现事故时，触发任意一个主令按钮，则切断整个电路，交流接触器CJ内线圈断电，静铁芯电磁吸力消失，动铁芯弹开，其常闭触点闭合，声光报警器及报警指示灯通电，报警器鸣响，报警指示灯亮；交流接触器CJ0断电后，常开触点（CJ02、03、04）断开，液化气泵、压缩机断电停运，常闭触点（CJ01）闭合，电磁阀动作，控制气动紧急切断阀关闭，达到切断所有危险源的目的。另外，图1中还可发现液化气泵、液化气空压机以及电磁阀几处有手动开关的设置，这是为了在电路出现故障时，仍可手动方式使液化气泵、液化气空压机等运转；同样的，声光报警器上设置的开关，也是为了便于声光报警器出现故障时方便维修或更换。

图1　电路原理图

气源由氮气瓶提供，并保持管线内压力维持在稳定值以维持气动紧急切断阀常开。电磁阀安装于气源出口，一常闭，一常开，如图2所示。从图2中可见，常开电磁阀置于氮气瓶管线出口处，常闭电磁阀位于自动排气的放空管上，这样放置的目的是：当气站出现事故时，任何一处防腐防爆主令按钮被触动，即引发常开电磁阀关闭，切断气源，常闭电磁阀打开，排空气路管线内氮气，使气路管线内压力骤降，致使气动紧急切断阀闭合，隔离罐区气、液相危险源。同时，电控箱也迫使压缩机和液化气泵停止，这就保证了所有危险源被隔断。

图2　气路管线出口电磁阀安装位置示意图

3.2改造方法

图3为茂名某气站气动紧急切断阀电、气路安装平面示意图，图中蓝色细线为电线管路，红色粗线为气线管路。由图3可见，电路从变电房引出，进入门口值班室的电控箱内，再分出2条线路，一条接氮气雨棚处以控制电磁阀；另一条则穿过槽车区、充装台、泵房直至罐区，以控制主令按钮，同时还控制着泵房内压缩机、液化气泵的运行。电路铺设应以开槽、埋地为主，并敷设在镀锌钢管套内，且管内导线不能有接头，开槽深度不小于0.7m，并加盖水泥盖板［5-6］，以防止罐区内槽车或其他车辆压坏电路。此外，电路管线不能和罐区气、液相管路敷设在同一管沟内［7］。气路以架设为主，架设在罐区原有的液化石油气管线上。气路分为两条，一条通往槽车区，控制槽车区的紧急切断阀，另外一条通往罐区，并从罐底穿过，每个储罐下再分出两条支管以连接储罐液相和气相管路上的紧急切断阀。主令按钮被放置在整个气站的六处位置：门口值班室、槽车区、充装台前、压缩机房以及罐区2处。放置原则为：整个罐区的关键区域，人口活动频繁区域，以便险情发生时能有人及时关闭按钮，达到切断气源的目的。气动紧急切断阀除进行强度及密封试验外，还要进行开启压力测试，测试方法为：利用气源对其通气，缓慢提高气源压力，观察气动阀门内先导阀的升起高度，当升起高度不再发生变化时，即阀门已完全打开，观察此时的气源压力，即为阀门的开启压力。一般气动紧急切断阀的开启压力在0.6MPa［8］，经测试，该改造项目中气动紧急切断阀开启压力为0.5MPa。

电路与气路安装完成后，分别对每一条电路管线进行通电调试，对气路管线应进行吹扫及泄露性试验，电、气路管线测试完成后，采用逐个更换而不是罐区整体停气整体更换的方式进行液动紧急切断阀的更换，即完成一个罐的更换，就对其测试，测试无故障才能进入下一个罐的更换，这就最大程度上减小了对气站生产的影响。全部调试完成后，再拆除原液压油路管线。

图3　茂名某气站电、气路安装平面示意图

3.3改造优势

相比原紧急切断系统，该改造项目的优势主要表现在三个方面：一是紧急切断时间大为缩短。改造完成后的调试表明，在触动主令按钮后，气动紧急切断阀的闭合时间为3s，远低于原液动紧急切断阀的10s；二是气路管线相比油路管线安全性有较大提升。原油路管线存在液压油流动不畅、甚至堵塞等情况，很大程度上影响了紧急切断阀的关闭，并且液压油还存在泄漏的可能，如在罐区内泄漏，会是极大的安全隐患；而气路管线则不存在流动不畅或是阻塞的情况，另外，通过压力表可观测气路管线是否有泄漏，以便及时处理，即使有氮气泄漏，对罐区也没有任何安全隐患；三是经济性有所提高。油路管线由于存在一定的液压油损耗，要经常性加液压油，若液压油的品质不好，还容易损坏管线上的阀门、螺栓等，维护保养成本相对较高；气路管线只需一瓶40L氮气，可保持管线压力很长时间（大于2年），并且氮气不会腐蚀管线，维护成本较低。

4 结束语

通过对整个改造过程的分析说明可知，改造过程对气站的生产、气站内的设备、原有管线的影响都微乎其微，改造后紧急切断阀的闭合时间大为提高，排除了液相油管带来的安全隐患，同时还有一定的经济性。因此，对其他气站的液改气动阀门有一定的参考价值。

参考文献

［1］ 陈祖云，邬长福，吴平，等.液化石油气站危险分析与安全对策措施［J］.科技创新导报， 2008，5（3）：59-60.

［2］ 王富宝，李志宪，王秀峰，等.液化石油气站重大危险源的危险性评价［J］.中国安全科学学报，2003，13（11）：5-8.

［3］ 童代义，柏峰.液压阀失效原因分析及对策［J］.流体传动与控制，2011，（1）：55-56.

［4］ 孙家孔.阀门手册［M］.北京：中国石化出版社，2005.

［5］ 陈让曲.石油化工新型紧急切断阀［J］.通用机械，2006，（3）：79-80.

［6］ GB 50054—2011 低压配电设计规范［S］.

［7］ GB 50052—2009 供配电系统设计规范［S］.

［8］ 刘传谊.浅谈液化石油气储备站的电气安全设计［J］.上海煤气， 2004，（5）：34-35+40.

广告索引

珠海市安粤科技有限公司 封面

广东汕头超声电子股份有限公司超声仪器分公司 封二

富尔顿（中国）有限公司 封三

大连铭达科技有限公司 封底

上海察微电子技术有限公司 彩色中插一

浙江特富锅炉有限公司 彩色中插二

爱德森（厦门）电子有限公司 彩色中插三

南通友联数码技术开发有限公司 彩色中插四

北京韦林意威特工业内窥镜有限公司 彩色插一

杭州东贝机电设备有限公司 彩色插二

方快锅炉有限公司 彩色插三

奥林巴斯（中国）有限公司无损检测仪部 彩色插四

重庆川然节能技术有限公司 彩色插五

上海昱真水处理科技有限公司 彩色插六

宜兴北海封头有限公司 彩色插七

深圳市特种设备安全检验研究院 彩色插八

北京国电电科院检测科技有限公司 彩色插九

天津市昊达泛美科技有限公司 彩色插十

北京海淀万泰机电技术开发有限公司 彩色插十一

汇科琪（天津）水质添加剂有限公司 彩色插十二

永一阀集团有限公司 彩色插十三

北京科海恒生科技有限公司 彩色插十四、十五

北京邹展麓城科技有限公司 彩色插十六、十七

济宁鲁科检测器材有限公司 彩色插十八、十九

济宁鲁科检测器材有限公司 彩色插二十、二十一

珠海市安粤科技有限公司 彩色插二十二、二十三

德图仪器国际贸易（上海）有限公司 彩色插二十四

沙驼特检科技（北京）有限公司 彩色插二十五

深圳市特力得流体系统有限公司 彩色插二十六

四川格利安仪器仪表有限公司 彩色插二十七

上海科峰机电机械有限公司 彩色插二十八

Summarize of Reconstruction Project for Pneumatic Linkage Urgent Shut Control System of LPG Station

Yang Jianyun1Tang Jiguang2
(1. Zhuhai City of Guangdong Science and Technology Co. Ltd Zhuhai 519002)
(2. Zhuhai newocean of gas engineering Co. Ltd Zhuhai 519002)

AbstractThis paper introduced the design of a pneumatic linkage urgent shut control system for traditional and old LPG station, which was used in reconstruction. The control system was divided into electricity lines and gas lines explained from three aspects on materials and equipment selection, principle and method of reconstruction, the advantage of reconstruction, which had a certain reference value for urgent shut control system of LPG station.

KeywordsLPG station Pneumatic linkage Urgent shut control system

中图分类号：X924.2

文献标识码：B

文章编号：1673-257X（2016）04-0087-04

DOI：10.3969/j.issn.1673-257X.2016.04.017

作者简介：杨剑（1987～），男，硕士，副经理，机械工程师，从事特种设备行业检验检测相关类的技术研发、质量管理等工作。

收稿日期：（2015-07-25）