天然气管道阀室GOV阀门误关断整改与运维建议

摘 要：本文结合西气东一线阀室GOV阀门抗干扰系列整改实践,对阀室防雷防静电接地系统进行了解析,对目前阀室整体防雷系统及Lineguard控制箱防雷措施存在的不足提出整改意见,同时对GOV阀门的日常运行维护提出建议,避免GOV阀门频繁出现误关断现象.

关 键 词 ：阀室 GOV 误关断 建议

一、引言

GOV阀（Gas Over Oil Valve）是配备气液联动执行机构,以实现快速关断和开启的阀门,在西气东输一线、二线普遍采用.近年来GOV阀门以“误关断”为代表的失效事件发生的频次快速增长,从2007 年8 月至2011 年8 月,西气东输管道公司提供的资料中有记录可查的（非完全统计）共发生30 起GOV 阀门失效事件,其中26 起造成了误关断.特别是在2011 年,因为雷电活动频繁而凸显出来,在2011 年7 月14日至8 月12日之间,因为雷电影响一个月之内连续发生7 次（平均每4 天发生1 起）GOV 阀门误关断的事件.

2011年8月至2012年5月,西气东输管道公司联系多家防雷评估、设计、施工单位对一线干线阀室进行系列综合整改.自2012年5月整改完成至发稿日,仅发生5次气液联动执行机构误动作导致阀门关断,多因为压力传感器故障,GOV阀门防雷整改效果显著.

本文将结合西气东输管道公司一线阀室抗干扰系列整改实践,以Lineguard 2200的阀室为例,提出气液联动阀防雷保护在设计施工及与运行维护中的要求和建议.有效的抑制了GOV阀门误关断事件,现将经验介绍如下：

二、阀室防雷接地系统总体设计

结合西气东输管道公司运行实践,本文认为阀室防雷总体设计在以下方面有待加强：

1.完善接地网

在工艺阀室间增设内环闭合接地网,需要接地的仪表设备直接连接到接地网；阀室钢窗、围墙围栏和铁艺大门与接地网连接,形成更加完整的笼型屏蔽体.对阀室接地网开挖检查,对接地网腐蚀严重的要重新敷设接地网.

2.完善设备接地

阀室工艺间防雷接地系统的设置应按易燃易爆场所有关要求进行,不允许存在孤独金属体,设备的接地应采用星形方式可靠.

外部接入阀室的电缆应采用铠装屏蔽电缆,铠装层采用双端接地,屏蔽层在机柜间采用单端接地.现场多采用“镀锌钢管+Y型隔离密封接头+防爆挠性管”的方式接入设备/仪表接线盒.没有采用电缆密封接头,在设备/仪表端无法实现铠装层接地,从而不能有效抑制雷电干扰（电感性耦合）.

机柜内部配线与外部进线、电源线与信号线（强电与弱电）应尽量分开在不同的汇线槽布置,减少干扰,并方便维护和检修.

3.彩钢瓦屋顶与避雷可靠电气连接.

对于屋顶有卫星通讯设备或太阳能极板的阀室,通常还设置有避雷针.但避雷针的设计意图为保护上述设备,其保护范围不能覆盖全部阀室房屋.因此,屋顶设置避雷带或将彩钢瓦作为雷电接闪器是必要的.

阀室屋顶彩钢板、防盗窗、围墙防护网宜作为屏蔽体和接闪器处理,进行等电位连接,并妥善接地.

三、Lineguard 防雷建议

Lineguard采用全封闭的金属机箱,对电磁干扰有较好的抵抗能力.控制器ROC、压力变送器PT和电磁阀均集成在金属箱内,而且ROC自身也是金属的机壳.因此,设备本身直接受电磁干扰的可能性很小.因此,受雷电影响的途径还是通过外部接入的电缆,包括电源PWR、PT回路等,如下图

为防止Lineguard遭受雷电干扰入侵,可以采取以下措施：

1.引压管加装绝缘卡套

由于引压管与大地、Lineguard控制箱构成电气回路,为防止该电气回路遭受感应雷形成过电压,建议在引压管上增设绝缘卡套.

2.加装浪涌保护器

电源进线、压力变送器信号输入通道应设置防浪涌保护器,对于RTU 阀室,如需在Lineguard 与RTU 之间建立通讯,则应在通讯回路上设置通讯用防浪涌保护器,且浪涌保护器应可靠接地.

3.选择具有SIL 认证的压变

压力检测信号是Lineguard 用于监视、判断和控制的唯一核心参数.压力变送器稳定、可靠工作是Lineguard 发挥正常功效的关键前提.压力检测用于监控管线压力处于安全范围,不是用于计量补偿,因此可靠工作比仪表精度更加重要.选择SIL（Safety Integrity Level）认证的压力变送器可增加其工作的可靠性.

4.控制箱可靠接地

5.系统和控制程序优化

对阀室GOV失效造成阀门误关断的事件分析发现,Lineguard控制器遭受雷电干扰入侵,往往并不会直接造成设备损坏,往往是压力等“数据”紊乱,而“程序”仍然可以按用户设置的参数进行事件/报警记录,关阀条件判断和计时,并在计时完成后输出关阀指令.对此,我们采用多个压力变送器增强系统的稳定性,数据紊乱情况下屏蔽关阀输出等办法, GOV阀门制造商shafer厂家有较详细的研究,使用最新版本的控制程序可以降低GOV阀门失效的风险.补丁程序现场装载和测试时,要采取适当措施避免造成阀门误动作.

四、GOV阀门运行维护建议

日常运行检查防雷系统电气连接可靠,施工时

1.防雷系统电气连接检查、维护；

按照国家相关法规要求,每年定期对电气设备进行春秋季防雷、防静电检测,对检查发现的不合规项进行整改并开展复检工作.日常定期检查防雷接地是否存在锈蚀、接线松动等现象,防止防雷失效.

2.引压管气路连接检查、维护

经常检查、清洁、紧固引压管,防止发生气路连接的故障,主要是管线漏气、因杂质堵塞、因积水冬季结冰等妨碍压力正确检测和妨碍电磁阀动作的情况.

3. Lineguard 数据远传

可以根据上传的检测压力、输入电压等数据的异常变化,预判某些部件可能失效或即将发生失效,在最后导致GOV 阀误关断之前及时采取主动的防范措施.

在GOV阀关断的第一时间了解到事故发生,并快速定位发生关断的具体阀室.在初步判断GOV阀是误关断后,可远程打开,及时恢复正常输气流程.

4. Lineguard关断条件的设置

对GOV阀门误关断事件案例分析发现,出现较多的关断条件有“压力超高”（Major High）,而该条件在西气东输实际生产运行中是不可能达到的,出现该条件导致GOV阀门误关断是因为Lineguard遭受雷电干扰或设备故障导致数据紊乱,因此,我们建议取消“压力超高”关断条件.调度通过对压缩机及上下游阀室阀门状态的控制,完全有能力避免管线压力超高.