CN109555975B - 一种输气管道分输站干线管道爆管监测报警及联锁方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输气管道分输站干线管道爆管监测报警联锁方法，该方法包括：启动爆管监测报警及联锁保护装置；设置压降速率临界值ΔPsp；多个压力变速器分别采集干线管道上游和下游的压力信号，并将压力信号传输至控制器中；控制器计算压降速率ΔPi，以连续4个采样压力的平均值，与60s前的4个采样压力平均值求差；将ΔPi和ΔPsp进行比较；控制器将压降速率连续超设定值次数和持续采样比较次数进行比较；发出报警，并启动报警延时动作计时器，联锁关闭爆管处上下游的线路截断阀，报警延时动作计时器清零，关闭报警延时动作计时器。
Description
技术领域
本发明涉及输气管道系统技术领域，具体而言，涉及一种输气管道分输站干线管道爆管监测报警及联锁方法。
背景技术
在管道运行过程中，由于管道腐蚀、第三方破坏、施工质量等原因，致使天然气管道破裂或断裂而造成天然气泄露，最终酝酿成油气管道安全事故，给社会和企业造成了很大的不利影响，更给管道周围人民群众的生命财产安全带来了严重威胁。如果不及时掌握管道是否断裂或破裂等相关信息，及时进行处理，将导致事故后果不断加重，造成严重的环境污染和重大的人身及财产损失。
对于由于管道腐蚀、第三方破坏、施工质量等造成的输气管道泄露，由于天然气是可压缩流体，以往工程无法用输油管道的方法进行泄露监测，无法实现输送系统在出现异常情况下的紧急切断和场站进出站的紧急关断功能，导致只有当出现人眼可观察到的天然气泄漏、火灾或爆炸等重大事故时，才能发现相关问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种输气管道分输站干线管道爆管监测报警及联锁方法，使输气管道分输站的干线管道爆管监测报警速度更及时、准确率更高，提高输气管道及周边人员和财产安全
本发明提供了一种输气管道分输站干线管道爆管监测报警联锁方法，该方法包括：
步骤1、启动输气管道分输站干线管道爆管监测报警及联锁保护装置；
步骤2、设置输气管道爆管监测报警及联锁保护装置的压降速率临界值ΔPsp；
步骤3、设置压降速率连续超设定值次数k为0，即k＝0；
步骤4、第一压力变速器或第二压力变速器采集干线管道上游的压力信号，第三压力变速器或第四压力变速器采集干线管道下游的压力信号，将干线管道上游和下游的压力信号传输至控制器中；
步骤5、控制器开始计算压降速率；
步骤6、控制器将计算所得的压降速率和设置的压降速率临界值ΔPsp进行比较；
步骤7、控制器将压降速率连续超设定值次数k和持续采样比较次数进行比较，当k大于等于持续采样比较次数时则执行步骤8；
步骤8、发出报警，采取人为干预，并启动报警延时动作计时器，当计时结束时，一直没有人为干预，则执行步骤9；
步骤9、联锁关闭爆管处上下游的线路截断阀，隔离事故管线与站场，报警延时动作计时器清零，关闭报警延时动作计时器。
作为本发明的进一步改进，所述步骤4中采集上游压力信号和采集下游压力信号的时间间隔为5秒。
作为本发明的进一步改进，所述步骤5中计算压降速率的具体方法是，以连续4个采样压力的平均值作为一组，与60s前的4个采样压力的平均值求差，即
其中，ΔPi为压降速率，i为采样次数，
n为压降速率连续判断时间，
为持续采样比较次数，t为时间，Pt为t时刻的采样压力，Pt-12为t-12 时刻的采样压力。
作为本发明的进一步改进，所述步骤8中的报警延时动作计时器的计时时间为120秒。
作为本发明的进一步改进，所述步骤8中当计时期间操作员确认管线出现问题，通过二次确认，自动清零并屏蔽报警延时动作计时器，自动关闭相应管线方向的进或出站ESDV阀，隔离事故管线与站场；当计时期间操作员不能确定管线是否出现问题，需要继续核实，由操作员点击控制器上的屏蔽按键，报警维持，自动关阀程序被屏蔽。
作为本发明的进一步改进，当干线管道发生断裂时，所述步骤8中人为干预的具体措施为：
当确定断裂的位置处于第一三通阀和干线路截断阀之间时，则断开第一三通阀和干线路截断阀；
当确定断裂位置处于干线路截断阀和第二三通阀之间时，则断开干线路截断阀和第二三通阀。
作为本发明的进一步改进，当第一旁通管线发生断裂时，所述步骤8中人为干预的具体措施为：
当确定断裂位置处于第一三通阀和第五阀门之间时，则断开第一三通阀和第五阀门；
当确定断裂位置处于第五阀门和第六阀门之间时，则断开第五阀门和第六阀门；
当确定断裂位置处于第六阀门和第七阀门之间时，则断开第六阀门和第七阀门；
当确定断裂位置处于第七阀门和第二三通阀之间时，则断开第七阀门和第二三通阀。
作为本发明的进一步改进，当进站管线发生断裂时，所述步骤8中人为干预的具体措施为：
当确定断裂位置处于第一三通阀和第一阀门之间时，则断开第一三通阀和第一阀门；
当确定断裂位置处于第一阀门和第二阀门之间时，则断开第一阀门和第二阀门；
当确定断裂位置处于第二三通阀和第九阀门之间时，则断开第二三通阀和第九阀门；
当确定断裂位置处于第九阀门和第二阀门之间时，则断开第九阀门和第二阀门。
作为本发明的进一步改进，当第二旁通管线发生断裂时，所述步骤8中人为干预的具体措施为：
当确定断裂位置处于第一阀门和旁通阀门之间时，则断开第一阀门和旁通阀门；
当确定断裂位置处于旁通阀门和第二阀门之间时，则断开旁通阀门和第二阀门。
作为本发明的进一步改进，当第一引压管线发生断裂时，所述步骤8中人为干预的具体措施为：
当确定断裂位置处于第二阀门和第三阀门之间时，则断开第二阀门和第三阀门。
本发明的有益效果为：使输气管道分输站的干线管道爆管监测报警速度更及时、准确率更高，提高输气管道及周边人员和财产安全；同时能够预估爆管位置，提高管道完整性和运行安全；使输气管道爆管监测更趋于实用化，减少设备投资和施工费用。
附图说明
图1为本发明实施例所述的一种输气管道分输站干线管道爆管监测报警及联锁方法的流程图；
图2为本发明实施例所述的一种输气管道分输站干线管道爆管监测报警及联锁装置结构示意图。
图中，
1、干线管道；2、第一三通阀；3、干线路截断阀；4、第二三通；5、第一旁通管线；6、进站管线；7、第一阀门；8、绝缘接头；9、第二阀门；10、第三阀门；11、第一引压管线；12、第二旁通管线；13、旁通阀门；14、第二引压管线；15、第四阀门；16、第一仪表根部阀；17、第一仪表阀；18、第一压力变速器；19、第二仪表根部阀；20、第二仪表阀；21、第二压力变速器；22、第五阀门；23、第六阀门；24、放空注氮阀门；25、第三仪表根部阀；26、第三仪表阀；27、第三压力变速器；28、第四仪表根部阀；29、第四仪表阀；30、第四压力变速器；31、第七阀门；32、第八阀门；33、第九阀门；34、接线箱；35、第一电缆；36、第二电缆；37、第三电缆；38、第四电缆；39、第五电缆；40、第六电缆；41、第七电缆。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
如图1所示，本发明实施例所述的是一种输气管道分输站干线管道爆管监测报警及联锁方法，该方法包括：
步骤1、启动输气管道分输站干线管道爆管监测报警及联锁保护装置；
步骤2、设置输气管道爆管监测报警及联锁保护装置的压降速率临界值ΔPsp；
步骤3、设置压降速率连续超设定值次数k为0，即k＝0；
步骤4、第一压力变速器18或第二压力变速器21采集干线管道1上游的压力信号，第三压力变速器27或第四压力变速器30采集干线管道1下游的压力信号，将干线管道1上游和下游的压力信号传输至控制器中；
步骤5、控制器开始计算压降速率；
本实施例中采样的时间间隔为5秒，即第一压力变速器18或第二压力变速器21每隔5秒采集一次干线管道1的上游压力信号，第三压力变速器27 或第四压力变速器30每隔5秒采集一次干线管道1的下游压力信号。因此压降速率连续判断时间n应为5的整数倍，则持续采样比较次数为n/5次，并启动控制器中的计时程序，当计时程序达到75秒，即采样15次时，记录采样的时间标签。之后控制器开始分别计算第一压力变速器18或第二压力变速器21采集的上游压力信号的压降值，以及第三压力变速器27或第四压力变速器 30采集的下游压力信号的压降值。控制器可以选用PLC或阀室RTU，在使用过程中可以根据具体的工况予以选择，以方便检测为宜。
步骤6、控制器将计算所得的压降速率和设置的压降速率临界值ΔPsp进行比较；
步骤7、控制器将压降速率连续超设定值次数k和持续采样比较次数进行比较，当k大于等于持续采样比较次数时则执行步骤8；
步骤8、发出报警，采取人为干预，并启动报警延时动作计时器，当计时结束时，一直没有人为干预，则执行步骤9；
步骤9、联锁关闭爆管处上下游的线路截断阀，隔离事故管线与站场，报警延时动作计时器清零，关闭报警延时动作计时器。
进一步的，步骤4中采集上游压力信号和采集下游压力信号的时间间隔为5秒。
进一步的，步骤5中计算压降速率的具体方法是，以连续4个采样压力的平均值作为一组，与60s前的4个采样压力的平均值求差，即
其中，ΔPi为压降速率，i为采样次数，
n为压降速率连续判断时间，
为持续采样比较次数，t为时间，Pt为t时刻的采样压力，Pt-12为t-12 时刻的采样压力。
本实施例中是以连续4个采样压力的平均值作为一组，与60秒前的4个采样压力的平均值求差值计算出压降速率。
进一步的，步骤8中的报警延时动作计时器的计时时间为120秒。设置为120秒一方面给操作人员人为干预的时间，另一方面当操作人员未作出任务干预时，120秒内管线的断裂也不至于会造成很大的危害。在实际使用中可以根据具体的使用工况来设置报警延时动作计时器的计时时间，可根据管径大小及输气速度等因素来进行确定。
进一步的，步骤8中当计时期间操作员确认管线出现问题，通过二次确认，自动清零并屏蔽报警延时动作计时器，自动关闭相应管线方向的进或出站ESDV阀，隔离事故管线与站场；当计时期间操作员不能确定管线是否出现问题，需要继续核实，由操作员点击控制器上的屏蔽按键，报警维持，自动关阀程序被屏蔽。
进一步的，当干线管道1发生断裂时，步骤8中人为干预的具体措施为：
当确定断裂的位置处于第一三通阀2和干线路截断阀3之间时，则断开第一三通阀2和干线路截断阀3；
当确定断裂位置处于干线路截断阀3和第二三通阀4之间时，则断开干线路截断阀3和第二三通阀4。
进一步的，当第一旁通管线5发生断裂时，步骤8中人为干预的具体措施为：
当确定断裂位置处于第一三通阀2和第五阀门22之间时，则断开第一三通阀2和第五阀门22；
当确定断裂位置处于第五阀门22和第六阀门23之间时，则断开第五阀门22和第六阀门23；
当确定断裂位置处于第六阀门23和第七阀门31之间时，则断开第六阀门23和第七阀门31；
当确定断裂位置处于第七阀门31和第二三通阀4之间时，则断开第七阀门31和第二三通阀4。
进一步的，当进站管线6发生断裂时，步骤8中人为干预的具体措施为：
当确定断裂位置处于第一三通阀2和第一阀门7之间时，则断开第一三通阀2和第一阀门7；
当确定断裂位置处于第一阀门7和第二阀门9之间时，则断开第一阀门7 和第二阀门9；
当确定断裂位置处于第二三通阀4和第九阀门33之间时，则断开第二三通阀4和第九阀门33；
当确定断裂位置处于第九阀门33和第二阀门9之间时，则断开第九阀门 33和第二阀门9。
进一步的，当第二旁通管线12发生断裂时，步骤8中人为干预的具体措施为：
当确定断裂位置处于第一阀门7和旁通阀门13之间时，则断开第一阀门 7和旁通阀门13；
当确定断裂位置处于旁通阀门13和第二阀门9之间时，则断开旁通阀门 13和第二阀门9。
进一步的，当第一引压管线11发生断裂时，步骤8中人为干预的具体措施为：
当确定断裂位置处于第二阀门9和第三阀门10之间时，则断开第二阀门 9和第三阀门10。
本发明的检测原理为：当输气管道内充满高压天然气时，若某个地点发生断裂或破裂，此时，在该点上下游的管道内的气体将大量地从该点泄漏出去，导致上下游管道的压力迅速降低。利用该特征，即可判断出管道是否断裂或破裂，同时利用上下游的时间差可定位泄漏点的大概位置。
本发明所述输气管道分输站干线管道爆管监测报警联锁方法所用的监测报警装置为：如图2所示，在干线管道1上设置第一旁通管线5，同时在第一旁通管线5又与进站管线6连接。第一旁通管线5的上游段设置了第一压力变速器 18和第二压力变速器21，下游段分设置了第三压力变速器27和第四压力变速器30。第一压力变速器18、第二压力变速器21、第三压力变速器27和第四压力变速器30分别用来采集第一旁通管5和进站管线6的压力信号，并将所采集的压力信号分别通过第三电缆37、第四电缆38、第五电缆39和第六电缆40传输至接线箱34中予以集成，之后经过第七电缆41传输至控制器中。经过控制器的计算分析之后判断干线管道1、第一旁通管线5和进站管线6是否存在断裂或者破裂处，并根据上下游的时间差进一步定位泄漏点的大概位置，再根据工作人员的具体处理情况判断是否发出报警。干线管道1上设有干线路截断阀3；第一旁通管线5依次设有第五阀门22、第六阀门23、放空注氮阀门24和第七阀门31，且第一旁通管线5通过第八阀门32与高压放空管线连接；进站管线6靠近两端部的位置设有第一阀门7和第九阀门33，之后又通过第二阀门9与接站内管线连接。其中干线路截断阀3通过第一电缆35与接线箱 34连接，之后再通过第七电缆41与控制器连接；第二阀门9通过第二电缆 36与接线箱34连接，之后再通过第七电缆41与控制器连接；控制器判断出具体的断裂或破裂位置，将处理信息反馈给离断裂或破裂位置最近的上游阀门，使其予以断开，从而隔离事故管线与站场。
第一压力变速器18和第二压力变速器21为并联设置，第三压力变速器 27和第四压力变速器30为并联设置。采用并联设置一方面可以使采集的压力信号较仅有一个压力变速器更加可靠，另一方面也可以使第一压力变速器18 和第二压力变速器21互为备用，第三压力变速器27和第四压力变速器30互为备用，即便是有其中一个压力变速器发生故障也不会影响整个输气管道分输站干线管道爆管监测报警联锁装置的监测工作，使输气管道的安全性得到了有效保障。其中第一压力变速器18配套设有第一仪表根部阀16和第一仪表阀17，第二压力变速器21配套设有第二仪表根部阀19和第二仪表阀20，第三压力变速器27配套设有第三仪表根部阀25和第三仪表阀26，第四压力变速器30配套设有第四仪表根部阀28和第四仪表阀29，这样可以便于对第一压力变速器18、第二压力变速器21、第三压力变速器27和第四压力变速器30的保护，出现危险情况时可以将第一仪表根部阀16和第一仪表阀17、第二仪表根部阀19和第二仪表阀20、第三仪表根部阀25和第三仪表阀26、和第四仪表根部阀28和第四仪表阀29及时断开，避免第一压力变速器18、
第二压力变速器21、第三压力变速器27和第四压力变速器30的保护受到损伤。同时在第一压力变速器18、第二压力变速器21、第三压力变速器27和第四压力变速器30的保护中任意一个或几个出现故障时，可以将对应的仪表根部阀或仪表阀断开便于对第一压力变速器18、第二压力变速器21、第三压力变速器27或第四压力变速器30进行维修。
第二阀门9设置有第二旁通管线12，一方面对第二阀门9起到保护作用，另一方面形成第二阀门9的备用，在第二旁通管线12上设有旁通阀门13，需要使用第二旁通管线12则将旁通阀门13予以闭合，若无需使用第二旁通管线12则将旁通阀门13予以断开。第二阀门9也设有第一引压线11，避免过大的压力对第二阀门9造成损伤，同时在第一引压线11上设有第三阀门10，可以根据第一引压线11的使用与否对第三阀门10进行闭合或断开。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种输气管道分输站干线管道爆管监测报警及联锁方法，其特征在于，包括：
步骤1、启动输气管道分输站干线管道爆管监测报警及联锁保护装置；
步骤2、设置输气管道分输站干线管道爆管监测报警及联锁保护装置的压降速率临界值ΔPsp；
步骤3、设置压降速率连续超设定值次数k为0，即k＝0；
步骤4、第一压力变速器(18)或第二压力变速器(21)采集干线管道(1)上游的压力信号，第三压力变速器(27)或第四压力变速器(30)采集干线管道(1)下游的压力信号，将干线管道(1)上游和下游的压力信号传输至控制器中；
步骤5、控制器开始计算压降速率；
步骤6、控制器将计算所得的压降速率和设置的压降速率临界值ΔPsp进行比较；
步骤7、控制器将压降速率连续超设定值次数k和持续采样比较次数进行比较，当k等于持续采样比较次数时则执行步骤8；
步骤8、发出报警，采取人为干预，并启动报警延时动作计时器，当计时结束时，一直没有人为干预，则执行步骤9；
步骤9、联锁关闭爆管处上下游的线路截断阀，隔离事故管线与站场，报警延时动作计时器清零，关闭报警延时动作计时器。
2.根据权利要求1所述的爆管监测报警及联锁方法，其特征在于，所述步骤4中采集上游压力信号和采集下游压力信号的时间间隔为5秒。
3.根据权利要求1所述的爆管监测报警及联锁方法，其特征在于，所述步骤5中计算压降速率的具体方法是，以连续4个采样压力的平均值作为一组，与60s前的4个采样压力的平均值求差，即
其中，ΔPi为压降速率，i为采样次数，
n为压降速率连续判断时间，
为持续采样比较次数，t为时间，Pt为t时刻的采样压力，Pt-12为t-12时刻的采样压力。
4.根据权利要求1所述的爆管监测报警及联锁方法，其特征在于，所述步骤8中的报警延时动作计时器的计时时间为120秒。
5.根据权利要求1所述的爆管监测报警及联锁方法，其特征在于，所述步骤8中当计时期间操作员确认管线出现问题，通过二次确认，自动清零并屏蔽报警延时动作计时器，自动关闭相应管线方向的进或出站ESDV阀，隔离事故管线与站场；当计时期间操作员不能确定管线是否出现问题，需要继续核实时，由操作员点击控制器上的屏蔽按键，报警维持，自动关阀程序被屏蔽。
6.根据权利要求1所述的爆管监测报警及联锁方法，其特征在于，当干线管道(1)发生断裂时，所述步骤8中人为干预的具体措施为：
当确定断裂的位置处于第一三通阀(2)和干线路截断阀(3)之间时，则断开第一三通阀(2)和干线路截断阀(3)；
当确定断裂位置处于干线路截断阀(3)和第二三通阀(4)之间时，则断开干线路截断阀(3)和第二三通阀(4)。
7.根据权利要求1所述的爆管监测报警及联锁方法，其特征在于，第一旁通管线(5)通过第八阀门(32)与高压放空管线连接，当所述第一旁通管线(5)发生断裂时，所述步骤8中人为干预的具体措施为：
当确定断裂位置处于第一三通阀(2)和第五阀门(22)之间时，则断开第一三通阀(2)和第五阀门(22)；
当确定断裂位置处于第五阀门(22)和第六阀门(23)之间时，则断开第五阀门(22)和第六阀门(23)；
当确定断裂位置处于第六阀门(23)和第七阀门(31)之间时，则断开第六阀门(23)和第七阀门(31)；
当确定断裂位置处于第七阀门(31)和第二三通阀(4)之间时，则断开第七阀门(31)和第二三通阀(4)。
8.根据权利要求1所述的爆管监测报警及联锁方法，其特征在于，当进站管线(6)发生断裂时，所述步骤8中人为干预的具体措施为：
当确定断裂位置处于第一三通阀(2)和第一阀门(7)之间时，则断开第一三通阀(2)和第一阀门(7)；
当确定断裂位置处于第一阀门(7)和第二阀门(9)之间时，则断开第一阀门(7)和第二阀门(9)；
当确定断裂位置处于第二三通阀(4)和第九阀门(33)之间时，则断开第二三通阀(4)和第九阀门(33)；
当确定断裂位置处于第九阀门(33)和第二阀门(9)之间时，则断开第九阀门(33)和第二阀门(9)。
9.根据权利要求1所述的爆管监测报警及联锁方法，其特征在于，当第二旁通管线(12)发生断裂时，所述步骤8中人为干预的具体措施为：
当确定断裂位置处于第一阀门(7)和旁通阀门(13)之间时，则断开第一阀门(7)和旁通阀门(13)；
当确定断裂位置处于旁通阀门(13)和第二阀门(9)之间时，则断开旁通阀门(13)和第二阀门(9)。
10.根据权利要求1所述的爆管监测报警及联锁方法，其特征在于，当第一引压管线(11)发生断裂时，所述步骤8中人为干预的具体措施为：
当确定断裂位置处于第二阀门(9)和第三阀门(10)之间时，则断开第二阀门(9)和第三阀门(10)；
当第二引压管线(14)发生断裂时，所述步骤8中人为干预的具体措施包括断开第四阀门(15)。
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