申勤兵　賈光猛　婁玲玲　郭旭　郭東紅

摘 要：為保證陰極保護(hù)效果，油氣長(zhǎng)輸管道均在站場(chǎng)前后設(shè)置絕緣裝置，同時(shí)出于對(duì)安全性的要求，絕緣裝置應(yīng)牢固可靠，且便于檢修。該文以呼和浩特-包頭-鄂爾多斯成品油管道的土右分輸泵站及監(jiān)控閥室為例，介紹了絕緣裝置選型、安裝位置，以及儀表設(shè)備的電絕緣處理。

關(guān)鍵詞：陰極保護(hù) 電絕緣 絕緣接頭

中圖分類號(hào)：TG174.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（a）-00-02

1 工程概況

呼和浩特-包頭-鄂爾多斯成品油管道起自內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特首站，總體走向由東北向西南，途經(jīng)了內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市賽罕區(qū)、玉泉區(qū)和土默特左旗，包頭市的土默特右旗，鄂爾多斯市的達(dá)拉特旗和東勝區(qū)，到達(dá)鄂爾多斯末站，線路長(zhǎng)度約286 km。土右分輸泵站位于包頭市土默特右旗。

2 電絕緣必要性

呼包鄂成品油管道全線采用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)，管道與接地系統(tǒng)電絕緣主要包括站場(chǎng)與監(jiān)控閥室兩部分。由于土右站采用區(qū)域陰極保護(hù)系統(tǒng)，站內(nèi)陰極保護(hù)對(duì)象與接地系統(tǒng)相連，所需陰極保護(hù)電流能達(dá)到幾十安培，而站外管道比較單一，防腐層絕緣性能較好，需要陰極保護(hù)電流較小，僅有幾安培，這樣站內(nèi)區(qū)域陰極保護(hù)系統(tǒng)大電流可能會(huì)引起站外管道陰極保護(hù)電位過(guò)負(fù)，超出規(guī)范規(guī)定的保護(hù)電位（-0.85～-1.15V），而過(guò)負(fù)的電位會(huì)出現(xiàn)析氫現(xiàn)象，造成鋼材的腐蝕破壞或防腐層的剝離，給管道的長(zhǎng)期運(yùn)行帶來(lái)安全隱患。鄯善油庫(kù)進(jìn)庫(kù)管線就出現(xiàn)所設(shè)絕緣接頭失效問(wèn)題，庫(kù)內(nèi)區(qū)域陰極保護(hù)系統(tǒng)一啟用，庫(kù)外管道保護(hù)電位達(dá)就達(dá)到-2.0 V，為保證站外管道免受破壞，鄯善油庫(kù)區(qū)域陰極保護(hù)至今未啟用。為確保站外管道與場(chǎng)區(qū)接地系統(tǒng)電絕緣，設(shè)計(jì)考慮在進(jìn)出站管線安裝電絕緣裝置。絕緣裝置的應(yīng)用可以確保站外管道陰極保護(hù)系統(tǒng)與區(qū)域陰極保護(hù)系統(tǒng)相互獨(dú)立，便于調(diào)節(jié)，使得場(chǎng)區(qū)外管道達(dá)到最佳保護(hù)效果。但絕緣裝置位置如何確定，以及有哪些相關(guān)的配套措施，則是陰極保護(hù)電絕緣的關(guān)鍵。

3 站場(chǎng)絕緣裝置選型及位置分析

3.1 絕緣裝置選型

目前，我國(guó)油氣輸送管道上使用的絕緣裝置主要是絕緣法蘭和絕緣接頭，如圖1、2。

絕緣法蘭在外觀上與普通的法蘭連接沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。只是兩法蘭間的密封墊采用絕緣材質(zhì)制造；各螺栓、螺母與法蘭之間采用帶臺(tái)階的絕緣套筒將其互相絕緣。這種結(jié)構(gòu)所能承受的軸向拉伸或壓縮載荷較低；若在彎曲載荷的作用下絕緣墊片的一側(cè)有降低密封性的傾向，而另一側(cè)則有因受力過(guò)大而失去彈性的可能。它的密封絕緣件直接暴露在外，與潮濕氣體或土壤直接接觸，絕緣性能降低。由于在實(shí)際使用中受地形、地貌和其他自然因素變化的影響，絕緣法蘭的受力情況甚為復(fù)雜，從而導(dǎo)致兩法蘭面傾斜、錯(cuò)位，密封性受損，因此需要對(duì)絕緣法蘭定期或不定期維護(hù)、修理。絕緣接頭是根據(jù)絕緣法蘭在使用中存在的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)的換代產(chǎn)品，其既能承受較大的拉伸或壓縮載荷，又能承受一定數(shù)值的彎曲載荷，承載能力較強(qiáng)，它的絕緣件被封裹于密閉的空間，不受潮濕氣體的影響，所以絕緣、密封性能穩(wěn)定可靠?；谝陨咸攸c(diǎn)整體式絕緣接頭長(zhǎng)期工作不需維護(hù)、修理，它既可地上安裝也可埋地安裝。綜合考慮，進(jìn)出站管道采用絕緣接頭進(jìn)行電絕緣。

3.2 絕緣裝置位置分析

國(guó)內(nèi)陰極保護(hù)設(shè)計(jì)及施工單位通常將絕緣接頭安裝于場(chǎng)區(qū)圍墻外，將場(chǎng)區(qū)內(nèi)外徹底絕緣。該設(shè)置方案電絕緣效果最佳，但在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)過(guò)絕緣接頭泄露現(xiàn)象。由于絕緣接頭一般無(wú)法修復(fù)，基本都要進(jìn)行更換才能保證陰極保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，所以導(dǎo)致整條站外管線停運(yùn)。如何確保絕緣接頭便于檢修，就顯得尤為重要。根據(jù)電絕緣、絕緣接頭檢修等因素，結(jié)合土右分輸泵站的工藝及自控流程，提出以下三種絕緣接頭設(shè)置方案，具體見(jiàn)表1。方案一是絕緣接頭設(shè)置的常規(guī)做法。為達(dá)到絕緣接頭便于檢修的目的，可以考慮在常規(guī)做法的基礎(chǔ)上再在絕緣接頭的站外側(cè)設(shè)置手動(dòng)閥，即方案二，也可以直接將絕緣接頭位置調(diào)整至電液聯(lián)動(dòng)球閥、超聲波流量計(jì)的站內(nèi)側(cè)，即方案三。但電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、超聲波流量計(jì)常規(guī)均要接地，且該接地與場(chǎng)區(qū)接地系統(tǒng)相連，致使站外管道與場(chǎng)區(qū)接地系統(tǒng)電連接，絕緣接頭并未起到斷開站外管道與場(chǎng)區(qū)接地系統(tǒng)電連接的目的。

4 站場(chǎng)儀表設(shè)備電絕緣處理

《陰極保護(hù)管道的電絕緣標(biāo)準(zhǔn)》SY/T 0086-2003 3.0.8條規(guī)定：當(dāng)電動(dòng)閥和類似部件構(gòu)成管道系統(tǒng)的組成部分時(shí)，要求電力和設(shè)備與陰極保護(hù)管道電絕緣。因此，必須采取有效的措施，確保陰極保護(hù)系統(tǒng)與儀表設(shè)備有效電絕緣。目前，電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、超聲波流量計(jì)等可以采用以下技術(shù)手段達(dá)到電絕緣要求。

4.1 電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)

目前中石油成品油管道選用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本上采用REXA電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)與廠家進(jìn)行溝通，提供的解決方案為：REXA電機(jī)采用B型步進(jìn)電機(jī)，是靠PWM波工作，是電平信號(hào)，所以電機(jī)無(wú)需接地。該品牌執(zhí)行機(jī)構(gòu)是控制箱與執(zhí)行機(jī)構(gòu)本體之間采用絕緣墊隔離，控制箱與執(zhí)行機(jī)構(gòu)本體的連接只有四芯電機(jī)線和全開、全關(guān)位的觸點(diǎn)開關(guān)線，并用絕緣螺紋套管隔離，控制箱的地與執(zhí)行機(jī)構(gòu)本體的外殼是絕緣，絕緣電阻大于100MΩ/1000V。因此通過(guò)控制箱與執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行絕緣，從而實(shí)現(xiàn)電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)與陰保系統(tǒng)進(jìn)行有效地隔離。

4.2 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

4.4 儀表設(shè)備供電

供電電纜一般采用金屬撓性管保護(hù)，可以采用增加絕緣螺紋套管的方式進(jìn)行有效隔離。

5 站場(chǎng)絕緣裝置設(shè)置投資對(duì)比

絕緣接頭的設(shè)置位置對(duì)儀表設(shè)備選型、安裝以及項(xiàng)目投資影響較大，具體見(jiàn)表2。

6 閥室電絕緣處理

監(jiān)控閥室由于安裝有電液聯(lián)動(dòng)球閥以及超聲波流量計(jì)，若不采取措施將其與陰極保護(hù)管道電絕緣，陰極保護(hù)電流就會(huì)泄露，導(dǎo)致閥室附近管道陰極保護(hù)電位達(dá)不到-0.85V的最低標(biāo)準(zhǔn)。港棗線就存在該問(wèn)題，最終只能采用補(bǔ)加犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)的方式保證陰極保護(hù)效果。同站場(chǎng)相同，電液聯(lián)動(dòng)球閥與超聲波流量計(jì)均可以采用技術(shù)手段保證其與陰極保護(hù)管道電絕緣，單座閥室投資需增加4萬(wàn)元，該部分增加的投資主要是超聲波流量引起的。若閥室兩側(cè)采用絕緣接頭，則電液聯(lián)動(dòng)球閥與超聲波流量計(jì)就可以不采用特殊的電絕緣手段，投資增加費(fèi)用為兩側(cè)絕緣接頭部分，僅為6萬(wàn)元。因此，對(duì)于壓力低、管徑小的管道，監(jiān)控閥室兩側(cè)可以采用增加絕緣接頭的方式，但對(duì)于壓力高、管徑大的管道，儀表設(shè)備采用技術(shù)手段進(jìn)行電絕緣是合適的。

7 結(jié)語(yǔ)

站場(chǎng)電絕緣的三個(gè)方案在技術(shù)上均可以達(dá)到電絕緣的要求，其中方案一投資最少，且為油氣管道設(shè)計(jì)常用做法；方案二由于增加三個(gè)手動(dòng)球閥，投資最多；方案三技術(shù)可行，但工程應(yīng)用較少，且絕緣控制點(diǎn)較多，風(fēng)險(xiǎn)較大。

絕緣接頭作為油氣管線系統(tǒng)中不可缺少的重要管道附件，其不僅有良好的絕緣效果，而且其有著很強(qiáng)的承壓能力和很高的機(jī)械強(qiáng)度。特別是整體型絕緣接頭的應(yīng)用，大大提升了管道安全，綜合考慮，建議采用方案一，但絕緣接頭安裝時(shí)應(yīng)滿足以下要求。

（1）絕緣接頭安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離管道彎頭，避免50m內(nèi)存有待焊死口。

（2）絕緣法蘭與管線連接后，不應(yīng)在其5m范圍內(nèi)起吊管線。

（3）絕緣接頭與管線一起試壓。

（4）絕緣接頭與管線連接后，應(yīng)按要求補(bǔ)口、防腐作業(yè)時(shí)不準(zhǔn)使絕緣接頭表面溫度高于120 ℃。

（5）絕緣接頭采用地面安裝時(shí)，應(yīng)安裝在距彎頭20 m外的直管段上并設(shè)置支架。

（6）埋地安裝時(shí)應(yīng)避免安裝在常年積水處。

參考文獻(xiàn)

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[3] 胡士信.陰極保護(hù)工程手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.