李大昌

(中國石油集團(tuán)工程設(shè)計有限責(zé)任公司華北分公司油氣工藝室，河北任丘062552)

原油管道閥室施工圖設(shè)計

李大昌

(中國石油集團(tuán)工程設(shè)計有限責(zé)任公司華北分公司油氣工藝室，河北任丘062552)

結(jié)合石空－蘭州原油管道閥室施工圖的設(shè)計，對長輸原油管道閥室站場中主要設(shè)備的選型、安裝以及管徑、壁厚的計算等進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)，為進(jìn)行長輸原油管道閥室設(shè)計、適宜設(shè)備的選擇以及閥室施工圖設(shè)計提供可借鑒的經(jīng)驗。

原油管道;閥室施工圖;閥室安裝

石空－蘭州原油管道起自寧夏中衛(wèi)市中寧縣石空鎮(zhèn)，途經(jīng)寧夏回族自治區(qū)的中寧縣、中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)、甘肅省的景泰縣、永登縣、皋蘭縣及蘭州市的安寧區(qū)、西固區(qū)，管道終點位于蘭州西固區(qū)蘭州商業(yè)儲備庫預(yù)留區(qū)內(nèi)。線路全長355 km，沿線設(shè)6座站場、7座手動截斷閥室、2座高點放空閥室、2座監(jiān)控閥室。長輸原油管道截斷閥室主要接收管道上游來油，經(jīng)過清管三通、截斷閥、壓力以及溫度檢測等去往管道下游。本文針對石空－蘭州原油管道閥室的施工圖設(shè)計以及運(yùn)行中的問題，對埋地加長桿全焊接球閥、埋地加長桿全焊接閘閥的選型、壓力以及溫度檢測元件的設(shè)置、管徑及壁厚的計算等進(jìn)行詳細(xì)的總結(jié)，為進(jìn)行長輸原油管道的閥室施工圖設(shè)計提供可靠的經(jīng)驗。

1 設(shè)置總體原則

按照《中國石油油氣儲運(yùn)項目設(shè)計規(guī)定》文件中《輸油管道工程線路閥室設(shè)計規(guī)定》以及其它相關(guān)設(shè)計規(guī)范，線路閥室的設(shè)置要結(jié)合沿線站場和敏感區(qū)域分布情況，本著“安全第一，環(huán)保優(yōu)先”的原則進(jìn)行合理設(shè)置;管道通過自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)以及濕地保護(hù)區(qū)等環(huán)境敏感區(qū)和活動地震斷裂帶兩端宜設(shè)置線路閥室;另外，沿線大型河流穿、跨越兩側(cè)，重要城市、企業(yè)、村鎮(zhèn)的兩側(cè)設(shè)置閥室的主要目的是管道運(yùn)營安全的需要。在高差變化大、山區(qū)地形復(fù)雜的地段，宜根據(jù)實際情況酌情增加閥室數(shù)量;監(jiān)控閥室的設(shè)置宜結(jié)合線路陰極保護(hù)站的設(shè)置、泄漏檢測系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的要求合理確定。閥室的設(shè)計間距一般不超過32 km，在大型穿跨越上游端、熱(泵)站之間至少應(yīng)設(shè)1座監(jiān)控閥室。

設(shè)置閥室重要的作用就是當(dāng)某一段管線出現(xiàn)了泄漏或此段管線需要進(jìn)行維修時，就可以及時關(guān)閉此段管線兩端的閥門，切斷介質(zhì)流動，然后進(jìn)行維修。閥室中一般安裝溫度、壓力檢測元件或陰極保護(hù)電流的檢測裝置，在管道運(yùn)行中還起到檢測點的功能。

2 閥室工藝設(shè)計

2.1 工藝流程設(shè)計

長輸原油管道閥室一般設(shè)有手動閥室、單向閥室、監(jiān)控閥室、高點放空閥室。手動閥室主要包括手動截斷閥、旁通閥和放空閥，并設(shè)有就地壓力檢測儀表。單向閥室主要包括全通徑單向閥、手動截斷閥、旁通閥和放空閥以及就地壓力檢測儀表。監(jiān)控閥室主要包括監(jiān)控截斷閥、旁通閥、放空閥、檢測儀表以及自控、通信和動力等附屬系統(tǒng)。管道的翻越點宜設(shè)置高點放空點，高點放空閥室內(nèi)主要設(shè)有放空閥和壓力就地及遠(yuǎn)傳檢測儀表，并設(shè)有低壓報警開關(guān)，可在調(diào)控中心對管線高點的壓力進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視。

閥室應(yīng)設(shè)置為管道水投產(chǎn)聯(lián)運(yùn)及線路搶修用的放空旁通管線和旁通閥。另外，對于閥室是否設(shè)置絕緣接頭，尚存爭議。管道進(jìn)出閥室時，對陰極保護(hù)有特殊要求時可設(shè)置絕緣接頭。絕緣接頭設(shè)在閥室兩端，防止陰極保護(hù)電流進(jìn)入站內(nèi)，引起靜電著火，在閥室兩端絕緣接頭上跨接連接導(dǎo)線再把兩頭陰極電流連接。當(dāng)不設(shè)置時應(yīng)考慮在閥體底座與閥墩之間設(shè)絕緣墊板，防止電流泄漏，并確認(rèn)是否能滿足全線陰極保護(hù)的需要，這也是最近建設(shè)的幾條輸油管道都采用的形式。筆者認(rèn)為，為保證長輸管道陰極保護(hù)電流的連續(xù)性，對閥室管線和設(shè)備要采取良好的陰極保護(hù)措施，防止電流的漏失，管線進(jìn)出閥室兩端不設(shè)置絕緣接頭。

另外，監(jiān)控閥室一般要求設(shè)置地溫計，閥室內(nèi)主管線和線路用管要保持一致，支管線和干線管道采用清管三通連接，與大氣接觸的管線采取保溫措施，這些都應(yīng)體現(xiàn)在流程圖上。

2.2 工藝安裝設(shè)計

閥室內(nèi)管線及設(shè)備的安裝設(shè)計應(yīng)按《石油油氣儲運(yùn)項目設(shè)計規(guī)定》中《閥室設(shè)計規(guī)定》設(shè)計。在施工圖設(shè)計階段應(yīng)完成閥室及配套設(shè)施征地報批審批文件、閥室測量、地質(zhì)詳勘報告和設(shè)備資料。石蘭管道的閥室應(yīng)考慮到所處的自然環(huán)境，把閥組布置在室內(nèi)。為了滿足閥門密封和防腐的需要，加長桿截斷球閥和旁通閘閥采取了埋地安裝方式。閥門加長桿長度宜設(shè)置為加長桿頂部法蘭露出地面0.5～0.8 m，線路施工圖設(shè)計應(yīng)保證管定標(biāo)高。

閥室內(nèi)管線以埋地敷設(shè)為主，管頂埋深應(yīng)在土壤冰凍線以下，且覆土厚度不應(yīng)小于0.8 m。埋地管線平行閥組間的彩鋼板基礎(chǔ)不宜小于1.5 m，地上管線外表面與構(gòu)筑物的最小凈距不應(yīng)小于100 mm。從主管線引出的旁通管線上的儀表設(shè)施應(yīng)盡量靠近主管線設(shè)計，旁通閥也相應(yīng)靠近主管線且水平安裝。旁通管線和主管線處于同一個標(biāo)高，使閥門的閥桿處于地上0.7 m的高度，以便于閥門的操作方便。此外，截斷閥、旁通閥、放空閥的操作手輪應(yīng)采取適當(dāng)措施保護(hù)，避免由于非操作人員引起閥門誤操作。

閥室內(nèi)地上管線及設(shè)備應(yīng)根據(jù)輸送油品的性質(zhì)確定是否采用保溫結(jié)構(gòu)，石－蘭閥室所有與大氣接觸的管線都采取保溫及防護(hù)措施。雖然線路管道沒有必要采取保溫結(jié)構(gòu)，但考慮閥室屬于五級站場及管道輸送原油的性質(zhì)，依據(jù)現(xiàn)場環(huán)境等因素，與大氣接觸部分采取保溫措施。

閥室內(nèi)應(yīng)在檢測儀表處設(shè)置閥池，閥池內(nèi)壁上設(shè)置鋼筋爬梯，以方便巡檢人員查看儀表參數(shù)及進(jìn)行維護(hù)。池頂設(shè)置鎂鋁材料保溫蓋板，人員活動范圍處采用活動蓋板，方便巡檢人員進(jìn)入閥池。蓋板把手設(shè)置成中空形式以便對閥池內(nèi)進(jìn)行通氣，或者蓋板采取通風(fēng)措施，防止閥池內(nèi)形成凝析水。此外，閥池周圍最好設(shè)置扶手欄桿，避免人員踩踏，或閥池蓋板采取加固措施，閥池設(shè)置警示標(biāo)牌來達(dá)到同樣的效果。

長輸原油管道閥室的壓力儀表采用隔膜結(jié)構(gòu)、直接安裝方式。與工藝管道連接的閥門宜選用焊接式球型閥或截止閥，與儀表連接的閥門宜選用法蘭式截止閥，儀表閥門應(yīng)具有標(biāo)定、放空、排污功能。壓力、溫度等檢測儀表要注意面板朝向，以方便工作人員觀察，壓力變送器安裝高度要求與管線高度一致，避免指示不精確。

3 設(shè)備材料選型

3.1 截斷球閥

閥室內(nèi)安裝的截斷閥一般都是采用球閥或平板閘閥。多數(shù)原油管道都采用球閥，因為原油都有結(jié)蠟等現(xiàn)象，需要定期采用清管器清管，采用全通徑球閥就是為了方便清管器和管道內(nèi)檢測儀順利通過。石－蘭原油管道閥室的截斷閥選用加長桿全通徑全焊接管線球閥。

截斷球閥必須是全焊接形式的閥體，具備雙截斷和泄放功能，每一側(cè)都能承受全壓差，這樣才能最大限度地保證原油不泄漏及閥室的安全。石－蘭原油管道閥室采用的截斷球閥和電液聯(lián)動球閥是上海耐萊斯廠制造的。全焊接球閥一般都是要求閥體兩端自帶一段袖管，袖管的長度依據(jù)管徑及操作需要來定，一般在1 m左右(考慮試壓等要求袖管長度可以適當(dāng)加大，在試壓結(jié)束后，焊接時可以切掉部分長度)，防止與管線焊接時對閥體產(chǎn)生熱應(yīng)力，影響閥體的使用壽命。

閥體的材質(zhì)應(yīng)和管線干線材質(zhì)具有良好的可焊性。另外，電液聯(lián)動截斷球閥的設(shè)計對儀表專業(yè)提出更嚴(yán)格的要求，監(jiān)控截斷閥門的開/關(guān)全行程時間應(yīng)根據(jù)水力模擬結(jié)果及閥門尺寸大小合理確定，行程時間宜在2～3 min。

3.2 旁通閥及放空閥

閥室內(nèi)安裝的旁通閥采用加長桿手動平板閘閥。此閥宜選用帶導(dǎo)流孔的平板閘閥，閘板落下時為關(guān)閉狀態(tài)，閘板密封面應(yīng)耐固體顆粒沖刷。

閥室內(nèi)安裝的放空閥應(yīng)選用節(jié)流截止放空閥，閥門節(jié)流面與密封面分開，以減少介質(zhì)對密封面的沖刷。節(jié)流截止放空閥設(shè)計應(yīng)考慮在啟/閉全壓差條件穩(wěn)定操作、耐氣流沖刷、耐磨損、泄漏量為零。石－蘭原油管道閥室選用的放空閥為雙作用式節(jié)流截止放空閥。

3.3 其他

閥室放空管線端部設(shè)有一片法蘭和一片法蘭蓋，對于所用的螺栓、螺母、墊片等緊固件，要防止因為采用的標(biāo)準(zhǔn)不同而難以配對。對于此處的法蘭、法蘭蓋及所用的緊固件可以與法蘭廠家配對，采用法蘭標(biāo)準(zhǔn)ASME B16.5，纏繞墊D型帶內(nèi)外環(huán)。

就地指示壓力表應(yīng)采用不銹鋼彈簧管式壓力表，其精度不應(yīng)低于1.5級。壓力表所涉及的材料主要是針對壓力表盤、廠家所附表接頭、高密封截止閥(進(jìn)出口要求連接螺紋1/2NPT)、2段單頭1/2NPT外螺紋短節(jié)(或是單頭絲扣短節(jié))。遠(yuǎn)傳壓力表應(yīng)采用智能壓力變送器，其測量精度要優(yōu)于量程的±0.1%，信號分辨率應(yīng)大于0.1%。

雙金屬溫度計選用時應(yīng)注意型號要與溫度要求一致;遠(yuǎn)傳溫度儀表宜采用一體化智能溫度變送器，傳感器宜采用表面安裝的熱電阻，安裝于干線處，與管道連接時設(shè)置絕緣組件。地溫檢測(需要時)宜采用開口型外保護(hù)管結(jié)構(gòu)的熱電阻。

閥室內(nèi)管件在訂貨時可以向廠家提供設(shè)計壓力和接管尺寸，最好不要采用壁厚等級，否則，在工期緊張時采購訂貨容易出錯漏。筆者認(rèn)為，廠家可通過壓力等級和接管尺寸，自行設(shè)計滿足要求的管件。

4 結(jié)束語

閥室的施工圖設(shè)計需要各個專業(yè)全力配合才能很好地完成。閥室設(shè)置對管線的走向依附性很大，常常在線路施工過程中，依據(jù)現(xiàn)場情況而變化。在管線線路方面，閥室選址要注意間距，還有閥室所處位置應(yīng)交通相對便利、地勢較高且平坦便于排水。只有做好閥室選址工作后，才能保證測量和總圖專業(yè)的工作有序地進(jìn)行。

近年來管道自控水平顯著提高，所以閥室都是按照無人值守、有人巡檢原則設(shè)計。鑒于長輸管道經(jīng)常經(jīng)過比較偏僻的地區(qū)，管道沿線的低溫數(shù)據(jù)難以取得，一般要求在閥室周圍設(shè)置地溫檢測裝置，以獲得地溫數(shù)據(jù)，對長輸管道設(shè)計提供可靠的設(shè)計參數(shù)。當(dāng)閥室施工完成后，要求分段試壓，因此要設(shè)置旁通管線，這也是旁通流程對于閥室的設(shè)計相當(dāng)重要的原因。

［1］ GB50253－2003.輸油管道工程設(shè)計規(guī)范［S］(第2版).2006.

［2］ GB150－1998.壓力容器規(guī)范［S］.1998.

［3］ Q/SY GJX 104－2009.油氣輸送管道工程站場用鋼管技術(shù)條件［S］.2009.

［4］ 何立民，高祁.大型油氣儲運(yùn)設(shè)施施工［M］.東營:中國石油大學(xué)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，江蘇贛榆縣人，中國石油集團(tuán)工程設(shè)計有限公司華北分公司油氣工藝室工藝工程師，主要從事原油、成品油長輸管道、原油罐區(qū)的設(shè)計工作。