拆除mt法天然气流量原级标准球罐上安全阀的可行性分析发表

作者:常凯  来源:安全管理网 点击:  评论:  更新日期:2018年01月11日

摘要:本文首先介绍了国家石油天然气大流量计量站南京分站建设的mt法高压天然气流量原级标准装置的构成、工作原理、技术指标和作用,介绍了特种设备安全技术规范对压力容器上设置安全阀的要求;然后对原级标准操作过程中的危害因素和风险控制措施进行了全面详细的分析和介绍;最后,结合实际操作过程中安全阀对原级标准计量性能的影响和国内外现有同类标准装置没有设置安全阀的事实,说明了拆除mt法天然气流量原级标准球罐上安全阀的必要性和可行性。

一、mt法高压天然气流量原级标准介绍

mt法原级标准装置是南京分站天然气流量量值传递体系的源头,是国家天然气流量计量基准,用于复现高压天然气的质量流量量值,对临界流文丘里喷嘴进行校准。该标准装置在压力为(5.0~8.0)MPa,质量流量为(0.1~8.0)kg/s的范围内,复现的质量流量的扩展不确定度为0.1%(k=2),校准临界流文丘里喷嘴流出系数的扩展不确定度为0.15%(k=2)。原级标准工艺流程如图1所示。

原级标准作为国内天然气流量计量基准,在量值溯源图中处于至关重要的位置,广州分站、武汉分站、乌鲁木齐分站、塔里木检定点、采育检定点、武汉检定点等检定机构的标准装置均溯源至南京分站原级标准装置,直接或间接影响着国内80%的天然气贸易交接准确性,影响力巨大。

二、特种设备安全技术规范要求

mt法原级标准装置称重球罐属于固定式压力容器,使用管理应符合TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》的要求。其中9.1.2条款明确了超压泄放装置的装设要求,具体内容如下:

  1. 本规程使用范围内的压力容器,应当根据设计要求装设超压泄放装置,压力源来自容器外部,并且得到可靠控制时,超压泄放装置可以不直接安装在压力容器上;
  2. 采用爆破片装置与安全阀组织结构时,应当符合压力容器产品标准的有关规定,凡串联在组合结构中的爆破片在动作时不允许产生碎片;
  3. 易爆介质或毒性维护程度为极度、高度或者中度危害介质的压力容器,应当在安全阀或爆破片的排出口装设导管,将排放介质引至安全地点,并进行妥善处理,毒性介质不得直接排入大气;
  4. 压力容器设计压力低于压力源压力时,在通向压力容器进口的管道上应当装设减压阀,如因介质条件减压阀无法保证可靠工作时,可用调节阀代替减压阀,在减压阀或调节阀的低压侧,应当装设安全阀和压力表;
  5. 使用单位应当保证压力容器使用前已经按照设计要求装设了超压泄放装置。

三、原级标准操作危害因素分析及安全措施

南京分站依据相关安全管理规定要求,对原级标准装置日常操作、维护进行了详细的危害因素分析,识别作业活动29项,危害因素65条。针对每条危害因素均依据生产现场实际情况制定的切实有效的风险防控措施,相关措施如下:

1、自建站以来,西气东输一线干线来气压力基本在5.3MPa~7.6 MPa之间,受西二线投产影响,近些年来气压力、流量呈逐步降低趋势,从运行情况来看不存在超压问题。

2、原级计量撬上设置有一个先导式安全阀,距离球罐距离约5米,作用也是保护计量撬整体不会超压;且原级标准装置用途是校准临界流文丘里喷嘴,喷嘴属于节流件,工作时上下游间至少需要15%的压降。因此,从工艺角度分析,喷嘴下游(即球罐入口处)不存在来气压力超压问题。

3、原级厂房内设置有4个固定式可燃气体检测仪,信号接入计量中心火气系统,用于检测天然气泄漏情况。一旦发生天然气泄漏时,系统会发出警报,提醒值班人员进行处置,同时通过联动功能自动启动风机系统进行应急排风,降低厂房内部可燃气体浓度,消除危险可能性。原级球罐处于相对密闭空间内,罐体四周配有4个自动灭火器,当球罐周边出现火情时,灭火器检测到火灾温度,会自动爆破,将灭火阻燃水剂喷洒到罐体及其周边,可以快速扑灭火情,并使球罐温度检定,从而消除因火灾造成球罐压力升高的可能性。

4、原级标准装置称重球罐不做长期充气的储气罐使用,仅在很短的测试时间内有天然气充入,测试后管内天然气立即放空。依据设计规范及工作原理,称重球罐只有在工作时充压,每次作业完成后会向球罐内加注适量氮气,并关闭进口球阀,确保罐内不存在易燃易爆气体。

5、严格执行原级标准操作规程。南京分站为确保原级操作规范,降低作业风险,组织人员编制了《原级标准操作维护规程》。依据作业风险及防控措施,详细明确了具体操作步骤,明确拆装作业必须使用氮气置换,使用便携式气体检测仪(XP3110、XP3180)进行现场检测(注:甲烷检测合格标准为0.5%,氧气检测合格标准为2%),确保天然气不会和空气直接接触。作业时,操作人员严格依据规范操作,消除天然气遇到火源发生着火、爆炸的可能性,自2012年原级标准投产以来未发生过事故事件。

6、原级标准使用时有专人监护。依据《南京计量测试中心流量计拆装管理办法》,原级标准操作时会指定一名人员作为现场监护人,由其对现场所有操作进行监督确认,并填写相关记录。作业时,即便发生特殊情况,也能及时发现,确保第一时间按应急处置流程进行处置。

7、原级标准周边无可燃物。根据风险辨识结果,原级称重球罐周边必须杜绝可燃物。南京分站严禁将任何可燃物存放于原级操作小屋,擦拭砝码用的酒精只允许在原级厂房内空旷的操作台上进行,并且在使用后必须立即归还至危险品库。日常管理及检查时,也将其作为重点必查内容。

四、安全阀对原级标准装置的影响分析

1.安全阀泄漏直接影响原级计量标准准确度。原级标准装置采用mt法复现天然气流量,球罐本身作为称重用装置,其密封性能对计量精度的影响起决定作用,原则上来说应尽可能减少可能造成泄漏的不必要部件,球罐顶部安全阀是一个可能的泄漏点。目前发现的微漏问题对原级标准测试而言是致命的,是一个可能造成质量事故的危害因素。2016年安全阀送检时,发现原级球罐安全阀存在泄漏。

2.每年安全阀拆卸送检可能会对电子秤造成影响。原级球罐安全阀属于压力容器附件,根据规范每年需送检一次。鉴于其安装在球罐顶部,送检时需搭建脚手架,以便于拆装安全阀。搭建脚手架时搬运材料可能会磕碰陀螺仪及球罐本体、管道、秤台等,对陀螺秤刀口伤害较大。此前曾出现过因磕碰造成刀口跑偏,直接影响陀螺秤精度,最终导致计量性能偏差。

3.安全阀放空管对原级标准性能有一定影响。安全阀泄放口通过管道穿越厂房顶部向室外排气,排气管与套管间间隙很小,不直接接触。此前,开展原级标准测试,室外风力较大时,空气会延排气管与套管间隙流动,造成电子秤示数异常;近期检查时还发现排气管直接与套管发生轻微摩擦,影响原级标准计量性能。

五、国内外其他计量机构原级标准球罐安全阀设置情况

南京分站先后对国内外多家拥有原级计量标准的计量机构进行调研,其中国家石油天然气大流量计量站成都分站、美国西南研究院(SwRI)、沈阳606所、台湾工业技术研究院量测技术中心(CMS)等机构等四家计量机构原级标准装置采用mt法,其组成原理与南京分站原级标准基本相同,包括称重球罐、电子秤、换向阀等。因原级球罐工作特殊性,必须确保零泄漏,并未配置安全阀。

 

 

因此,国内外检定机构的原级储罐由于计量精密性要求,均未配置安全阀; TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》9.1.2条款明确:当压力源来自容器外部,并且得到可靠控制时,超压泄放装置可以不直接安装在压力容器上。所以,南京分站原级标准储气罐取消安全阀在国内外同行业是符合规范要求且有先例的。

综上所述,根据对mt法原级标准计量性能要求、危害因素辨识和安全控制措施的分析结果,拆除原级标准称重球罐安全阀是必要的,也是可行的。

 

关键词: 天然气流量计量  mt法原级标准  称重球罐  安全阀

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