CN109555976A - 输气管道末站干线压降速率监测报警联锁装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种输气管道末站干线压降速率监测报警联锁装置，该装置包括：进站紧急截断阀，其设于进站管线上；放空管线，其通过引压管线与所述进站紧急截断阀连接；第一压力变送器和第二压力变送器，其二者并联设于所述引压管线和接线箱之间；控制器，其通过第四电缆与所述接线箱连接。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。

Description

输气管道末站干线压降速率监测报警联锁装置及方法
技术领域
本发明涉及管道系统技术领域，具体而言，涉及一种输气管道末站干线压降速率监测报警联锁装置及方法。
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末站干线压降速率监测报警联锁装置及方法，使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末站干线压降速率监测报警联锁装置，该装置包括：
进站紧急截断阀，其设于进站管线上且通过第一电缆与接线箱连接；
放空管线，其通过引压管线与所述进站紧急截断阀连接；
第一压力变送器和第二压力变送器，其二者并联设于所述引压管线和所述接线箱之间，且分别通过第二电缆和第三电缆与所述接线箱连接；
控制器，其通过第四电缆与所述接线箱连接。
作为本发明的进一步改进，所述进站管线通过第一三通阀与所述放空管线连接。
作为本发明的进一步改进，所述进站管线通过第二三通阀与站内管线连接。
作为本发明的进一步改进，所述进站管线通过第一阀门与收球阀连接。
作为本发明的进一步改进，所述放空管线依次通过第二阀门和第三阀门与高压放空管连接。
作为本发明的进一步改进，所述引压管线和所述第一压力变送器之间依次设有第一仪表根部阀和第一仪表阀。
作为本发明的进一步改进，所述引压管线和所述第二压力变送器之间依次设有第二仪表根部阀和第二仪表阀。
作为本发明的进一步改进，所述第一仪表根部阀与所述放空管线之间的引压管线上设有第四阀门。
作为本发明的进一步改进，所述第二仪表根部阀与所述进站紧急截断阀之间的引压管线上设有第五阀门。
本发明还提供了一种输气管道末站干线压降速率监测报警联锁方法，该方法包括：
步骤1、设置输气管道末站干线压降速率临界值ΔPsp，压降速率连续判断时间为n秒，报警延时动作时间为T秒，压降速率连续超设定值次数k为0；
步骤2、第一压力变送器或第二压力变送器采集输气管道末站干线的压力信号，并将所采集的压力信号输送至控制器中；
步骤3、控制器开始计算压降值，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，其计算公式为：
其中，ΔPi为压降速率，i为采样次数，i＝1,2,3…mm为正整数，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；
步骤4、控制器将计算所得的ΔPi和ΔPsp进行比较：
当ΔPi≥ΔPsp，则k的数值加一，并执行步骤4；
当ΔPi＜ΔPsp，则k的数值为0，从步骤3开始继续执行其以下步骤；
步骤5、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≥持续采样比较次数，则执行步骤6；
当k＜持续采样比较次数，则回到步骤3，从步骤3开始继续执行其以下步骤；
步骤6、发出报警，采取人为干预，并启动报警延时动作计时器，计时T秒，当计时结束时，一直没有人为干预，则执行步骤7；
步骤7、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。
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末站干线压降速率监测报警联锁装置结构示意图；
图2为本发明实施例所述的一种输气管道末站干线压降速率监测报警联锁方法流程图。
图中，
1、进站管线；2、第一三通阀；3、进站紧急截断阀；4、第二三通阀；5、第一阀门；6、站内主管线；7、放空管线；8、第二阀门；9、第三阀门；10、引压管线；11、第四阀门；12、第五阀门；13、第一仪表根部阀；14、第一仪表阀；15、第一压力变送器；16、第二仪表根部阀；17、第二仪表阀；18、第二压力变送器；19、接线箱；20、第一电缆；21、第二电缆；22、第三电缆；23、第四电缆。
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。
实施例1
如图1所示，本发明实施例1的是一种输气管道末站干线压降速率监测报警联锁装置，该装置包括：
进站紧急截断阀3，其设于进站管线1上且通过第一电缆20与接线箱19连接；
放空管线7，其通过引压管线10与进站紧急截断阀3连接；
第一压力变送器15和第二压力变送器18，其二者并联设于引压管线10和接线箱19之间，且分别通过第二电缆21和第三电缆22与接线箱19连接；
控制器，其通过第四电缆23与接线箱19连接。
进一步的，进站管线1通过第一三通阀2与放空管线7连接。
进一步的，进站管线1通过第二三通阀4与站内管线6连接。
进一步的，进站管线1通过第一阀门5与收球阀连接。
进一步的，放空管线7依次通过第二阀门8和第三阀门9与高压放空管连接。
进一步的，引压管线10和第一压力变送器15之间依次设有第一仪表根部阀13和第一仪表阀14。
进一步的，引压管线10和第二压力变送器18之间依次设有第二仪表根部阀16和第二仪表阀17。
进一步的，第一仪表根部阀13与放空管线7之间的引压管线10上设有第四阀门11。
进一步的，第二仪表根部阀16与进站紧急截断阀3之间的引压管线10上设有第五阀门12。
本发明所述输气管道末站干线压降速率监测报警联锁装置的设计原理为：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的从该点泄漏出去，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末站干线压降速率监测报警联锁装置中，第一压力变送器15或第二压力变送器18用于采集引压管线10上的压力信号，之后将采集的压力信号分别通过第三电缆22或第二电缆22传输至接线箱19中，接线箱19再通过第四电缆23将压力信号传输至控制器中。控制器对所得到压力信号进行计算分析得出结论和对应的处理措施，通过第一电缆20反馈至进站紧急截断阀3中，根据现场实际工况控制进站紧急截断阀3闭合或断开。由于进站管线1、放空管线7和引压管线10三者通过多个阀门予以连通，因此通过第一压力变送器15或第二压力变送器18采集引压管线10上的压力信号，即可同步反映出进站管线1和放空管线7管道的断裂情况。若采集的压力信号连续多次出现压降的情况，则证明进站管线1、放空管线7和引压管线10中有一条或多条发生断裂情况，之后再根据上下游的时间差进一步定位泄漏点的大概位置，工作人员则采取相应处理措施，断开断裂位置上下游对应的阀门，将断裂管线予以隔离。若工作人员未在设定时间内采取相应处理措施，控制器则将信息反馈至进站管线1上的进站紧急截断阀3中，使进站紧急截断阀3处于断开状态，从而隔离事故管线与站场。
其中第一压力变送器15和第二压力变送器18采用并联设置，可以使第一压力变送器15和第二压力变送器18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。第一压力变送器15配套设有第一仪表根部阀13和第一仪表阀14，第二压力变送器18配套设有第二仪表根部阀16和第二仪表阀17，这样可以便于对第一压力变送器15和第二压力变送器18予以保护，出现危险情况时可以将第一仪表根部阀13和第一仪表阀14以及第二仪表根部阀16和第二仪表阀17及时断开，避免第一压力变送器15和第二压力变送器18受到损害。同时在第一压力变送器15和第二压力变送器18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送器15和第二压力变送器18进行维修。
实施例2
如图2所示，本发明实施例2的是一种输气管道末站干线压降速率监测报警联锁方法，该方法包括：
步骤1、设置输气管道末站干线压降速率临界值ΔPsp，压降速率连续判断时间为n秒，报警延时动作时间为T秒，压降速率连续超设定值次数k为0；
步骤2、第一压力变送器15或第二压力变送器18采集输气管道末站干线的压力信号，并将所采集的压力信号输送至控制器中；
步骤3、控制器开始计算压降值，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，其计算公式为：
其中，ΔPi为压降速率，i为采样次数，i＝1,2,3…mm为正整数，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；
步骤4、控制器将计算所得的ΔPi和ΔPsp进行比较：
当ΔPi≥ΔPsp，则k的数值加一，并执行步骤4；
当ΔPi＜ΔPsp，则k的数值为0，从步骤3开始继续执行其以下步骤；
步骤5、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≥持续采样比较次数，则执行步骤6；
当k＜持续采样比较次数，则回到步骤3，从步骤3开始继续执行其以下步骤；
步骤6、发出报警，采取人为干预，并启动报警延时动作计时器，计时T秒，当计时结束时，一直没有人为干预，则执行步骤7；
步骤7、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。
本实施例中采样的时间间隔为5秒中，即第一压力变送器15或第二压力变送器18每个5秒采集一次引压管线10上的压力信号。因此设置的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，并启动控制器中国的计时程序，当计时程序达到75秒，即采样15次时，记录采样的时间标签。之后控制器开始计算第一压力变送器15或第二压力变送器18采集的引压管线10上下游压力信号的压降速率。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。之后将计算出的压降速率与之前所设置的压降速率临界值进行比较。如果计算出的压降速率大于等于所设置的压降速率临界值，则将压降速率连续超设定值次数k加一并继续对计算出的压降速率与之前所设置的压降速率临界值进行比较；如果计算出的压降速率小于所设置的压降速率临界值，则压降速率连续超设定值次数k仍记为零，并回到步骤3继续执行。然后将压降速率连续超设定值次数k与持续采样比较次数进行对比，如果k大于等于持续采样比较次数，则警报器发出警报并启动报警延时动作计时器，若计时结束时，一直没有人为干预，则执行步骤7，即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；若计时期间，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；若计时期间，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钮，报警维持，自动关阀程序被屏蔽。
步骤6中，当确定断裂位置处于第一三通阀2和进站紧急截断阀3之间的进站管线1上时，则断开第一三通阀2和进站紧急截断阀3；当确定断裂位置处于进站紧急截断阀3和第二三通阀4之间的进站管线1上时，则断开进站紧急截断阀3和第二三通阀4；当确定断裂位置处于第二三通阀4和第一阀门5之间的进站管线1上时，则断开第二三通阀4和第一阀门5；当确定断裂位置处于第一阀门5和收球筒之间的进站管线1上时，则断开第一阀门5；当确定断裂位置处于第一三通阀2和第二阀门8之间的放空管线7上时，则断开第一三通阀2和第二阀门8；当确定断裂位置处于第二阀门8和第三阀门9之间的放空管线7上时，则断开第二阀门8和第三阀门9；当确定断裂位置处于第三阀门9和高压放空管线之间的放空管线7上时，则断开第三阀门9；当确定断裂位置处于第一三通阀2和第四阀门11之间的引压管线10上时，则断开第一三通阀2和第四阀门11；当确定断裂位置处于第四阀门11和第五阀门12之间的引压管线10上时，则断开第四阀门11和第五阀门12；当确定断裂位置处于第五阀门12和进站紧急截断阀3之间的引压管线10上时，则断开第五阀门12和进站紧急截断阀3。
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)

1.一种输气管道末站干线压降速率监测报警联锁装置，其特征在于，包括：
进站紧急截断阀(3)，其设于进站管线(1)上且通过第一电缆(20)与接线箱(19)连接；
放空管线(7)，其通过引压管线(10)与所述进站紧急截断阀(3)连接；
第一压力变送器(15)和第二压力变送器(18)，其二者并联设于所述引压管线(10)和所述接线箱(19)之间，且分别通过第二电缆(21)和第三电缆(22)与所述接线箱(19)连接；
控制器，其通过第四电缆(23)与所述接线箱(19)连接。
2.根据权利要求1所述的监测报警联锁装置，其特征在于，所述进站管线(1)通过第一三通阀(2)与所述放空管线(7)连接。
3.根据权利要求1所述的监测报警联锁装置，其特征在于，所述进站管线(1)通过第二三通阀(4)与站内管线(6)连接。
4.根据权利要求1所述的监测报警联锁装置，其特征在于，所述进站管线(1)通过第一阀门(5)与收球阀连接。
5.根据权利要求1所述的监测报警联锁装置，其特征在于，所述放空管线(7)依次通过第二阀门(8)和第三阀门(9)与高压放空管连接。
6.根据权利要求1所述的监测报警联锁装置，其特征在于，所述引压管线(10)和所述第一压力变送器(15)之间依次设有第一仪表根部阀(13)和第一仪表阀(14)。
7.根据权利要求1所述的监测报警联锁装置，其特征在于，所述引压管线(10)和所述第二压力变送器(18)之间依次设有第二仪表根部阀(16)和第二仪表阀(17)。
8.根据权利要求6所述的监测报警联锁装置，其特征在于，所述第一仪表根部阀(13)与所述放空管线(7)之间的引压管线(10)上设有第四阀门(11)。
9.根据权利要求7所述的监测报警联锁装置，其特征在于，所述第二仪表根部阀(16)与所述进站紧急截断阀(3)之间的引压管线(10)上设有第五阀门(12)。
10.一种输气管道末站干线压降速率监测报警联锁方法，其特征在于，包括：
步骤1、设置输气管道末站干线压降速率临界值ΔPsp，压降速率连续判断时间为n秒，报警延时动作时间为T秒，压降速率连续超设定值次数k为0；
步骤2、第一压力变送器(15)或第二压力变送器(18)采集输气管道末站干线的压力信号，并将所采集的压力信号输送至控制器中；
步骤3、控制器开始计算压降值，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，其计算公式为：
其中，ΔPi为压降速率，i为采样次数，i＝1,2,3…m(m为正整数)，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；
步骤4、控制器将计算所得的ΔPi和ΔPsp进行比较：
当ΔPi≥ΔPsp，则k的数值加一，并执行步骤4；
当ΔPi＜ΔPsp，则k的数值为0，从步骤3开始继续执行其以下步骤；
步骤5、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≥持续采样比较次数，则执行步骤6；
当k＜持续采样比较次数，则回到步骤3，从步骤3开始继续执行其以下步骤；
步骤6、发出报警，采取人为干预，并启动报警延时动作计时器，计时T秒，当计时结束时，一直没有人为干预，则执行步骤7；
步骤7、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。
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