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ESD系统在兰郑长成品油管道应用案例

来源:《管道保护》2021年第6期 作者:刘超 付兆恩 高经华 时间:2021-12-15 阅读:

背景

兰郑长成品油管道咸阳至郑州段为独立水力系统,管道全长566.5 km,设计压力10 MPa、设计年输量1500×104 t,沿线共设5座工艺站场,设计瞬时输量为2207 m3/h,2009年投产。由于管道输量大,在发生阀门故障关断、泵机组故障停机等异常工况时将引发较大的水击波,为此,除使用进出站泄压保护、自动压力越站等保护手段,还需依托SCADA系统配套建设ESD紧急停车系统以降低水击压力等风险。

做法

(1)ESD系统安装。在北京主控中心和河北廊坊备控中心分别各设一套全线运行控制PLC,另在兰州首站设置一套ESD系统PLC,这两套系统分别独立运行,互不干涉。同时,ESD系统PLC保有控制权限的最高优先级。

(2)典型事故工况。针对管道在不同输量下的常见事故工况用仿真软件模拟,找到事故工况发生后的危险管段和极限压力分布,采取相应措施消减水击压力波,保证管道安全受控。

①中间泵站甩泵。例如当设计输量下三门峡分输泵站因停电突然发生泵机组全部停运工况时, ESD系统接收到水击触发信号10 s内将执行水击保护程序,并按照预设程序下发调度指令,上游程序执行后停运渭南站两台输油泵机组、将咸阳站出站压力设定为5.1 MPa,以预防进站段管线超压;下游站场程序执行完毕后实现三门峡站压力越站,咸阳至郑州段全线输量降为1223 m3/h。程序执行过程中全线压力最大值出现在三门峡站进站端,最大压力值约为7.8 MPa(左图),保证管道不超压。

②末站收油罐阀门误关断。管道末站低压区流程关闭是管道典型事故工况之一,例如在设计输量下,发生郑州末站收油罐罐前阀误关断事故工况,进站压力调节阀后低压区首先报警,联锁关闭调节阀前后截断阀离开全开位,触发管道ESD水击超前保护程序,下发管道全线所有输油泵停输命令(右图),保障了管道安全。

 


 

(3)推广应用情况。2002年投产的兰成渝管道首先使用ESD系统, 但保护工况少、执行步骤简单。随后,在西部成品油管道、港枣线、兰郑长管道相继使用,可实现控制上线、下线,异常工况自动识别等智能化功能。目前ESD紧急停车系统已成为长输管道标配。

启示

系统设计的安全化。ESD系统是管道发生异常工况后保护管道的最后一道防线,可选择多种方式实现水击压力的消减。例如,当站场发生火灾触发ESD程序后,可选择通过全开越站阀维持管道运行;也可以选择全线停输。但是考虑到安全第一原则,系统功能设计选择了全线停输的执行步骤。

系统功能的智能化。管道超前保护是一个系统工程,单一保护手段无法保证管道安全。面对水击压力等风险,需要报警、安全阀泄放、泵关闭和越站保护等一系列操作,随着管道自控水平不断提高、SCADA系统发展以及管道仿真软件应用,管道超前保护势必朝着全方位感知和系统化控制的智慧化方向迈进。

系统操作的标准化。汲取近年来发生的ESD系统设备维护不到位、出现误操作等事件教训,站场操作岗位应实行标准化、规范化管理,确保各类报警、联动阀等关键设备处于完好状态,对人员开展安全教育和培训考核,提升现场应急处置能力。


(撰稿人:国家管网集团生产运行部油气调控中心刘超、付兆恩、高经华)


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