燃料气橇热备时安全切断阀超压切断的相关原因分析及运行建议

燃料气橇热备时安全切断阀超压切断的相关原因分析及运行建议

夏慧波,李艳伟,段麒麟,何凯云,刘亮有

国家管网集团西气东输公司南昌输气分公司 江西南昌 330000

摘 要：燃料气橇的作用是给机组燃气发生器提供燃烧所需的天然气，在某种意义上说机组也属于一种“不可中断用户”，因此，安全切断阀的开关状态纳入了集中监视管理，但机组在长时间备用时，易发生安全切断阀超压切断现象，导致集中监视报警。本文通过对燃料气橇运行工艺和RMG512调压阀的结构原理进行深入研究，分析出燃料气橇的安全切断阀经常超压切断的原因，并结合目前的运行管理经验，提出了对燃料气橇日常运行的管理办法及在“一用一热备”的运行模式下调压阀的压力设置规则，可以有效减少安全切断阀的误切断，为机组的运行提供稳定的气源。

关键词 安全切断阀 RMG512 热备 超压切断

1.RMG512自力式调压阀气路分析

如图1所示:主管路天然气（红色气体）经进口引压管引至RMG905过滤器，先经过指挥器的负载限制级减压（粉色气体），一部分进入负载级上腔（负载级压力表可以显示粉色气体压力，大小为下游管线压力加上负载级指挥器弹簧设定的压力，通常负载级指挥器弹簧设定压力为0.5MPa），另一部分经过指挥器的控制级减压，变为两路气体，一路通过负载压力管线（绿色气体）进入主阀皮膜下腔，另一路经阻尼阀通过呼吸管线（黄色气体）进入主阀皮膜上腔，主阀在关闭弹簧、黄色气和绿色气的共同作用下开启或关闭。当反馈管线压力大于设定压力时，控制级喷嘴挡板向下移动，使得负载气的压力下降，主阀关小流通面积；当反馈管线压力小于设定压力时，控制级喷嘴挡板向上移动，使得负载气的压力上升，主阀开大流通面积。

图1 RMG512监控调压阀工作原理

2.燃料气橇工艺分析

燃料气橇的配置遵循GB 50251《输气管道工程设计规范》，是由1台安全截断设备和2台压力调节控制设备组成。安全切断阀、监控调压阀、工作调压阀是相互独立的压力控制设备。以燃料气橇的常见配置为例：“入口电动球阀+安全切断阀（RMG711）+监控调压阀（RMG512自力式调压阀）+工作调压阀（RMG512自力式调压阀）+出口手动球阀”（图2）。

图2 燃料气橇工艺流程图

正常情况下，主用路安全切断阀和监控调压阀处于全开位置，由工作调压阀对下游压力进行控制。当工作调压阀出现故障，无法控制下游压力时，监控调压阀开始工作，以维持下游压力在安全范围。若监控调压阀也出现故障，不能控制下游压力时，安全切断阀则自动切断气源，以保证下游管道和设备的安全。

根据自用气工艺流程操作规程，燃料气橇必须实现“一路运行、一路热备用”的运行模式，当主用路安全切断阀切断以后，下游管线压力减小，达到热备用路出口设定压力后，热备用路自动运行。当热备用路工作调压阀也出现故障，无法控制下游压力时，热备用路监控调压阀开始工作，以维持下游压力在安全范围。

因此，燃料气橇实际上的有4个相对独立的调压阀（如果监控调压阀故障时全开，就属于完全独立），当4个调压阀全部不能调压时，燃料气橇的调压功能才会失效。

燃料气橇与分输调压橇的配置非常类似，但二者的操作维护规程对“热备运行”时的压力设定原则却相差较大，日常运行中两个规程不得混用。分输调压装置操作维护规程（Q/GGWXQ 319-2021）热备方式压力设定原则：热备用路安全截断阀设定值宜与工作路保持一致，热备用路监控调压阀设定值略低于主用路工作调压阀设定值。燃料气橇若采用此种压力设定规则，缺点是：1、主备用路安全切断阀超压切断值大小一样，热备用路安全切断阀与主用路安全切断阀会同时切断；2、热备用路监控调压阀设定值低于主用路工作调压阀设定值，当主用路安全切断阀切断，热备用路需先打开监控调压阀再打开工作调压阀进行供气，涉及打开的阀门有两个，相对于只需打开工作调压阀响应速度也会变慢。分输调压橇采用此种设置方式考虑的是在连续分输时，当下游用气量增大，主用路调压橇的额定流量达不到要求时，热备用路自力式调压阀自动打开进行分输，符合连续分输运行要求。

RMG自用气调压装置操作维护规程（Q/GGWXQ 61-2021）对调压橇的热备用压力设定原则：热备用路安全切断阀的压力高于主用路，热备用路监控调压阀设定值与主用路监控调压阀一致，热备用路工作调压阀小于主用路工作调压阀压力设定值。例如：主用路工作调压阀4MPa，监控调压阀4.2MPa，安全切断阀4.4MPa；热备用路工作调压阀3.8MPa，监控调压阀4.2MPa，安全切断阀4.6MPa（安全切断阀的设定压力应小于燃料气橇出口的安全阀设定压力，因此调压撬的压力设定应根据安全阀的压力进行调整）。燃料气橇若采用此种压力设定，主用路正常工作，出口压力4MPa，由于热备用路的工作调压阀的设定点低于出口压力，热备用路的工作调压阀处于全关位置，监控调压阀处于全开位置，热备用路不工作。当主用路出现故障安全切断阀切断，导致压力下降，出口汇管压力下降至3.8MPa，热备用路的工作调压阀开始工作，使下游压力稳定在3.8MPa。燃料气橇压力设定主要考虑的是避免安全切断阀的误切断，导致机组停机，而单路橇的额定流量可以满足压缩机燃料气的流量需求，不需要两路调压橇同时运行。

3.安全切断阀超压切断的原因分析及故障判断

RMG512自力式调压阀主要由主阀和RMG650指挥器组成（图1）。根据自力式调压阀气路分析情况，此阀的内漏可以分为大漏和小漏，如果短时间产生超压切断，可以判断为自力式调压阀的主阀阀芯产生内漏；小漏为自力式调压控制级指挥器皮膜损坏或喷嘴有异物，天然气通过呼吸管线流向下游产生内漏。按照燃料气橇的压力设定规则：热备用路安全切断阀的压力高于主用路；热备用路监控调压阀设定值与主用路监控调压阀一致；热备用路工作调压阀压力设定值小于主用路工作调压阀，当压缩机长时间备用，自力式调压阀内漏，首先会导致主用路安全切断阀超压切断。机组备用很长时间，此安全阀超压切断，说明调压撬是小漏，这种内漏组合方式有：1、单个监控调压阀指挥器内漏；2、单个监控调压阀主阀内漏+同支路的工作调压阀指挥器内漏。

小漏排查方法：

第一步：分别关闭主用路和热备用路出口手动球阀，恢复主用路安全切断阀。查看两路调压橇的压力增长情况。判断是哪一路的自力式调压阀产生了内漏。

第二步：关闭内漏路的自力式监控调压阀的呼吸管线的根部阀，若出口压力不再增长，判断为此路的自力式监控调压阀指挥器内漏；若出口压力继续增长，判断为此路监控调压阀主阀内漏+此路工作调压阀指挥器内漏。

4.经验教训

1、考虑到自力式调压阀指挥器存在一定程度的向下游过气的现象（根据DEC文件文件《输气管道工程压力控制系统技术》，建议修改启停机操作票，在机组全部停机后关闭燃料气橇进口电动球阀，启机前打开燃料气橇进口电动球阀；

2、涉及重要设备的维护操作，应严格执行相对应操作规程；

3、压缩机保养有必要对燃料气橇指挥器进行维护，每五年对燃料气橇自力式调压阀主阀进行维护保养；

4、按分公司春秋检方案及输气生产设备计划性维检修大表要求，并结合机组运行情况，择机对燃料气橇的设定压力进行复核（每半年校核一次），并将各压力设定值在台账中进行记录。

5.参考文献

[1] 王佑涛; 汪锐; 尚华; 晁操.天然气调压系统热备及其在输气场站工艺控制过程的应用[J].装备制造技术,2020-08-15.

[2] 罗仔源; 安家荣; 潘达矿; 安鹏飞.输气站自力式与气动式调节阀混合运行技术[J].管道技术与设备,2015-09-15