天然气输气管道工程线路阀室设计规定.docx

1、天然气输气管道工程线路阀室设计规定中国石油化工股份有限公司天然气分公司输气管道工程线路阀室设计规定Specifications for designing gas pipeline valve stations2014年X月X日发布 2014年X月X日实施 中国石油化工股份有限公司天然气分公司 发布 前 言为了加强输气管道技术过程管理，规范输气管道线路阀室的设计内容，统一陆上输气管道线路阀室的主要技术要求，确保设计成果的质量，提高设计效率，特编制本文件。本文件在执行过程中，希望各单位结合工程实践，认真总结经验，如发现需要修改或补充之处，请将意见和有关资料提供给编制单位：中石化石油工程设计有限公

2、司管道工程设计所，以便修订时参考。本文件由中国石油化工股份有限公司天然气分公司提出并归口管理。本文件起草单位：中石化石油工程设计有限公司本文件主要起草人：李安坤 侯仰超 李瑾 郝强 李福荣 王丽芬 任云峰 冯伟 赵书泉 宋荣英 呙如地本文件由中石化石油工程设计有限公司负责解释。联系人：侯仰超联系电话：0546-8753492电子邮箱：houyc_163地址：山东省东营市济南路49号邮政编码：2570261 范围本文件规定了输气管道工程线路阀室工艺及各系统设计主要技术要求。本文件适用于中国石油化工股份有限公司天然气分公司所辖陆上新建输气管道工程线路阀室设计，改建和扩建的输气管道工程线路阀室参照执

3、行。输气管道工程线路阀室的设计除符合本文件外尚应符合国家现行的有关法律法规、规范的规定。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的，凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 8163输送流体用无缝钢管GB8923涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级GB 15599石油与石油设施雷电安全规范GB 50007建筑地基基础设计规范GB 50010混凝土结构设计规范GB 50011建筑抗震设计规范GB 50016建筑设计防火规范GB 50019采暖通风与空气调节设计规范GB 50046工业建筑防腐蚀设计规范GB

4、50054低压配电设计规范GB 50057建筑物防雷设计规范GB 50058爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB 50116火灾自动报警系统设计规范GB 50140建筑灭火器配置设计规范GB 50183石油天然气工程设计防火规范GB 50198民用闭路监视电视系统工程技术规范GB 50251输气管道工程设计规范GB 50343建筑物电子信息系统防雷技术规范GB 50348安全防范工程技术规范GB 50394入侵报警系统工程设计规范GB 50395视频安防监控系统工程设计规范GB/T 9711石油天然气工业管线输送系统用钢管GB/T 21447钢质管道外腐蚀控制规范GB/T 21448埋地钢质

5、管道阴极保护技术规范SY/T 0021油气田和管道工程建筑设计规范SY/T 0048石油天然气工程总图设计规范SY/T 0086阴极保护管道的电绝缘标准SY/T 0516绝缘接头与绝缘法兰技术规范SY/T 4109石油天然气钢质管道无损检测SY/T 6671石油设施电气设备安装区域一级、0区、1区和2区区域划分推荐作法SH/T 3004石油化工采暖通风与空气调节设计规范JGJ 79建筑地基处理技术规范JGJ 94建筑桩基技术规范DL/T620交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T621交流电气装置接地YD/T 5028国内卫星通信小型地球站（VSAT）通信系统工程设计规范3 术语和定义下列

6、术语和定义适用于本文件。3.1.1 线路截断阀为防止管道事故扩大，减少环境污染与天然气损失，方便维修而在管道沿线安装的用于关断管线的阀门。当处于关闭状态时，可截断上游流体流向下游管道，采用气液联动执行机构驱动3.1.2 线路截断阀室线路截断阀及其配套设施的总称，线路附属设施之一。线路截断阀通常安装在室内，也可以安装在有钢丝网罩的室外，简称阀室。3.1.3 阀组线路阀室内各种阀门的总称。3.1.4 普通阀室只设置线路截断阀及干线放空系统，而不设置监视和监控设施的阀室。普通阀室通常具备干线放空、压力平衡及输气线路氮气置换吹扫的功能。3.1.5 监视阀室可进行数据监视的阀室。阀室内线路截断阀阀门的阀

7、位信号、压力信号等可上传。3.1.6 监控阀室可进行数据监视、监控的阀室。阀室内线路截断阀阀门的阀位信号、压力信号等可上传，并可通过SCADA系统实现远程控制。3.1.7 放空系统由放空阀、放空管道、放空立管等构成的系统。3.1.8 放空立管将需排放的气体排放到大气中的一种垂直地面安装的设备。3.1.9 高后果区（HCAs）指如果管道发生泄漏会严重危机公众安全和（或）造成环境较大破坏的区域。随着管道周边人口和环境的变化，高后果区的位置和范围也会随着改变。3.1.10 阀组间用于安装线路截断阀、平衡阀及放空阀等的房间。3.1.11 设备间用于安装自控、通信、阴保及供配电等设备的房间。4 基本要求

8、4.1 阀室分类及设置原则4.1.1 阀室分类根据控制功能的不同，阀室分为普通阀室、监视阀室和监控阀室三类。4.1.2 阀室设置原则4.1.2.1 一般设置原则a） 阀室设置应符合GB50251输气管道工程设计规范的相关条款规定。b） 在阀室设置时，应同时兼顾考虑线路阴极保护站、泄露检测要求、通信系统要求和分输要求，合理确定。c） 管道通过全新世活动断层或设计地震动峰值加速度不小于0.20g的埋地管道，在大中型城市和大型穿跨越的两侧应设截断阀。4.1.2.2 普通阀室设置原则a） 交通便利、沿线地形简单、出现事故不致对沿线造成较大危害的地段宜设置普通阀室。b） 对一级、二级地区管道的阀室，宜设

9、置一定数量的普通阀室。4.1.2.3 监视阀室设置原则a） 有分输/进气功能的干线阀室宜设置为监视阀室。b） 交通条件差、人员难以到达的地段，宜设置监视阀室。c） 有特殊需求时，两座站场之间可设置一座监视阀室（有监控阀室时除外）。4.1.2.4 监控阀室设置原则a） 大位移活动性地震断裂带一侧宜设置监控阀室，一般设置在上游。b） 以四级地区为主的线路宜设置为监控阀室。c） 与最近有人值守站场的线路距离超过100km以上或车程超过2小时以上的阀室宜设置为监控阀室。d） 两座压气站间需设置阀室时最少设置1座监控阀室。e） 有分输/进气功能的干线阀室在干线与分输管道不属于同一管理单位时可设为监控阀室

10、。f） 与光通信中继站或阴极保护站合并建设的阀室，可设置为监控阀室。4.2 阀室选址及建设水平4.2.1 阀室选址阀室选址应符合下列规定：a） 选址应符合线路走向，阀室间距满足GB50251输气管道工程设计规范要求。b） 阀室宜位于交通方便，便于接引道路，地势平坦且较高、天然气扩散条件良好的地区。c） 阀室选址时要贯彻环保和节约土地的原则，宜避开林地、耕地，尽量避免占用基本农田。d） 有分输功能的阀室在满足该段地区等级要求间距的情况下宜靠近用户，且场地应便于扩建为分输站场、满足项目建设和远期发展的需求。e） 阀室不宜紧邻容易导致线路埋深变化的地形、构筑物，如沟渠、公路、河堤等；阀室不宜位于地势

11、频繁变化的地带，如坡地、梯田等。f） 阀室应避开煤矿采空区、文物保护区、水源地、存在不良地质条件及洪涝灾害、雷暴等敏感区域。g） 湿陷性黄土地区的风蚀、水蚀严重地区，阀室选址应远离冲沟、季节河、陡坎等容易发生地形改变的区域。h） 监视、监控阀室宜设置在外电接入方便的区域。4.2.2 阀室建设水平a） 阀室建设水平应根据工程规模、作用、建设背景、安全性，结合管理的需要等综合因素确定；同一时期建设的相似规模的输气管道阀室应具有相同的建设水平。b） 当新建管道与已建管道系统有关联时，新建管道阀室的建设水平应考虑与已建管道阀室的适应性。c） 在满足安全和管理要求的同时，应简化配置、节省投资。4.3 阀

12、室功能阀室功能见表1。表1 阀室设计功能表序号功能名称普通阀室监视阀室监控阀室1压力就地2压力远传3温度就地4温度远传5气液联动线路截断阀就地/远控状态6气液联动线路截断阀开/关命令7气液联动线路截断阀开/关到位信号8可燃气体探测器9供电设备10电位采集器11门禁开关12阴极保护站（需要时）13光通信中继站（需要时）14燃气发电机装置（需要时）4.4 阀室设计条件各设计阶段的阀室设计工作开展需要的外部条件参见附录A。5 工艺设计5.1 一般要求a） 阀室应按照无人值守进行设计，高后果区可考虑安全防范措施，安全防范方案是否采用和采用何种形式应根据阀室的具体地点、周边治安状态等综合考虑确定。b）

13、阀室应具有截断、压力平衡、干线放空功能，需要时可增加分输或进气功能。c） 宜设置阀室间输气线路氮气置换的注氮口。d） 线路截断阀宜采用埋地安装形式，所有与干线相连的阀门应为焊接连接的全焊接阀门。5.2 工艺流程设计5.2.1 普通阀室工艺流程普通阀室典型工艺流程见附录B。5.2.2 监视阀室工艺流程a） 监视阀室典型工艺流程见附录B。b） 线路截断阀阀前、阀后压力及阀位等主要信号可就地显示、远传。5.2.3 监控阀室工艺流程a） 监控阀室典型工艺流程见附录B。b） 线路截断阀阀前、阀后压力及阀位等主要信号可就地显示、远传，并能实现远程控制。5.2.4 其他工艺流程a） 分输/进气口宜设在线路截

14、断阀两侧。b） 监控阀室采用燃气发电设备时，应设置燃料气管线。5.3 设备、材料选型5.3.1 放空立管a） 宜选用自立式放空立管，其高度应比附近建（构）筑物高出2m以上，且总高度不应小于10m。b） 自立式放空立管的计算应综合考虑地震载荷、风载荷、放空流速等因素。c） 放空立管的材质选择应考虑环境温度和节流后气体温降的影响。d） 放空立管底部应设置排液口。5.3.2 阀门选型5.3.2.1 线路截断阀a） 线路截断阀宜采用球阀，应为全通径、全焊接形式阀体。球阀应为双截断和泄放的阀门，双活塞效应阀座，每一侧密封都能承受全压差。b） 埋地安装的阀门应设置加长杆，加长杆长度应根据阀室管道设计埋深确

15、定，执行机构操作部件高度应适宜运行人员操作。c） 阀门焊接端材质应和干线管道具有良好的焊接性。d） 供货商应提供采用对焊连接的引压管根部阀，根部阀为全焊接阀体、焊接连接，口径不小于DN50。5.3.2.2 旁通阀a） 旁通阀中截断用阀宜采用球阀，球阀口径应与放空阀一致。应采用全焊接形式阀体，与干线相连端采用焊接连接。b） 旁通阀中节流用阀宜采用旋塞阀，受条件限制时也可采用具有双向节流截止功能的节流截止放空阀。5.3.2.3 放空阀a） 放空阀应选用具有节流截止功能的阀门。b） 放空用阀宜采用旋塞阀，受条件限制时也可采用节流截止放空阀。c） 阀门选型应考虑在启/闭全压差条件下稳定操作，操作扭矩小

16、，耐气流冲刷，耐磨损。5.3.2.4 其余截断阀a） 与干线相连的截断阀应采用全焊接形式阀体，与干线相连端采用焊接连接。b） 阀门焊接端材质应和管道具有良好的可焊性。5.3.3 钢管、管件及法兰选型5.3.3.1 钢管的选用a） 干线管道执行标准及管线材质应与线路工程选用一致。阀室前后50m范围内钢管壁厚应满足GB50251输气管道工程设计规范，有可能扩建为站场的阀室两侧200m范围内钢管壁厚应满足GB50251输气管道工程设计规范。b） 其余管道执行标准及选材应与站场一致，尽量统一钢管类型和壁厚种类。c） 低温工况下应根据设计温度对钢管进行夏比冲击试验，并根据需要采取保温伴热等措施。5.3.

17、3.2 管件的选用a） 应根据钢管外径系列选用与其相适应的管件系列。b） 材料强度等级宜与工艺管线材质强度一致。c） 其余管件执行标准及选材应与站场一致。5.3.3.3 法兰的选用a） 法兰宜满足ASME B 16.5、MSS SP-44的要求。b） 材质的选择应满足最高、最低设计温度和最高工作压力条件的要求。c） 法兰材料强度等级宜与工艺管线材质强度一致或相近。5.4 安装要求a） 根据阀室所处的外部环境，阀组可露天布置、也可室内布置。阀组露天布置时，宜设置钢丝网罩进行保护。b） 线路截断阀宜埋地安装，阀门加长杆长度宜设置为加长杆顶部法兰露出地面约800mm1000mm，保证阀体的放空阀、排

18、污阀或注脂阀的操作手柄最低端距离地面不小于100mm。c） 直径DN400线路截断球阀配套的气液联动执行机构引压管线公称直径为DN50，直径DN400线路截断球阀配套的气液联动执行机构引压管线公称直径宜为DN25，壁厚不小于6mm。所有公称直径DN50的引压管宜避免水平直埋，应地上安装或管沟安装。当地上安装时，管中心高出地面150mm左右，并设置支撑；当管沟安装时，管沟高度宜为200mm左右，填沙处理后管沟顶部用格栅板覆盖。d） 室内安装的线路截断球阀阀腔和执行机构的放空应接至放空总管。e） 室内安装线路截断阀时宜设置阀池，并采用细沙回填。f） 线路施工图设计时宜保证阀室范围内50m管道水平敷

19、设，管道埋深满足阀室要求。g） 为避免阴极保护电流流失，各设备基础应设置绝缘垫板。h） 在地质条件较差、地下水位高的地区，应在阀室外两侧管道下方各增设1个基础。i） 寒冷地区气液联动执行机构冻土层以上的埋地部分及地上部分引压管应采取保温措施。5.5 并行管道阀室设计a） 输气管道并行敷设时，阀室宜相邻建设，并行敷设管道设计压力相同时可共用放空立管。b） 并行管道是否需设阀室跨接，应根据并行管道数量、结合系统工艺分析和经济分析结果综合确定。c） 当需要跨接时，跨接管应当设置在线路截断阀前后（双跨接），跨接管管径不宜小于管径较大的主管管径的1/2。d） 并行管道跨接阀室应采取防止阴极保护电流流失的

20、措施。5.6 放空系统设计a） 线路截断阀上下游均宜设置放空管。放空管应能迅速放空两截断阀之间管段内的气体，放空阀直径与放空管直径应相等。b） 放空时间应满足相关规范要求。c） 放空立管与阀组间（区）的水平净距应满足相关规范要求。6 自动控制设计6.1 一般要求6.1.1 普通阀室a） 设置就地指示压力表，用于检测线路截断阀上、下游压力，预留分输管道压力表。 b） 设置就地指示温度计，用于检测管道天然气温度。6.1.2 监视阀室a） 设置就地指示压力表，用于检测线路截断阀上、下游压力，预留分输管道压力表。 b） 设置压力变送器，用于检测管道内天然气压力。 c） 设置就地指示温度计及温度变送器，

21、用于检测管道内天然气温度。 d） 设置远程监视系统对阀室进行监视。 e） 阀组间设置可燃气体探测器，用于可燃气体泄漏检测。6.1.3 监控阀室a） 设置就地指示压力表，用于检测线路截断阀上、下游的压力，预留分输管道压力表。 b） 设置压力变送器，用于检测管道内天然气压力。 c） 设置就地指示温度计及温度变送器，用于检测管道内天然气温度。 d） 设置远程监控系统对阀室进行监视及控制。 e） 阀组间设置可燃气体探测器，用于可燃气体泄漏检测。6.2 系统设计6.2.1 远程监视集成系统6.2.1.1 系统设置a） 远程监视系统宜采用 RTU，包括控制器、I/O模块、通信接口模块等设备。 b） 监视阀

22、室按调控中心“远程监视”方式设计，调控中心及上、下游站场均可与RTU通信。6.2.1.2 系统功能a） 采集温度、压力等数据。 b） 监视线路截断阀的状态。c） 与电子控制单元通信，管线压力、压降速率及报警。 d） 监视供电系统工作状态。 e） 监视阀组间可燃气体泄漏报警。6.2.1.3 数据采集I/O表监视阀室的典型数据采集信号见表2。表2 监视阀室I/O表序号仪表及 控制设备检测及控制变量信号类型是否配置电涌保护器AI 420mADI 干接点DO24VDCRS485串口/网口1温度变送器管道内天然气温度12压力变送器管道内天然气压力13气液联动线路截断阀开到位1关到位1电子控制单元输出信号

23、包括：实时压力、平均压力、实时压降速率、平均压降速率、压降速率报警、平均采样周期、电子单元供电输入电压14可燃气体探测器阀组间可燃气体2（注1）5供电设备充放电电流、电压、电量百分比、低电量报警1注1：阀组间可燃气体探测器的设置数量见6.2.4。6.2.2 远程监控系统6.2.2.1 系统设置a） 远程监控系统宜采用 RTU，包括控制器、I/O模块、通信接口模块等设备。 b） 监控阀室按调控中心“远程监控”方式设计，调控中心及上、下游站场均可与RTU通信。 6.2.2.2 系统功能a） 采集温度、压力及阴极保护参数等数据。 b） 监视线路截断阀的状态。 c） 控制线路截断阀开启、关闭。 d）

24、与电子控制单元通信，管线压力、压降速率及报警。 e） 监视阀组间可燃气体泄漏报警。f） 监视供电系统工作状态。6.2.2.3 数据采集I/O表监控阀室的典型数据采集信号见表3。表3 监控阀室I/O表序号仪表及 控制设备检测及控制变量信号类型是否配置电涌保护器AI 420mADI 干接点DO24VDCRS485串口/网口1温度变送器管道内天然气温度12压力变送器管道内天然气压力13气液联动线路截断阀开到位1关到位1就地/远控状态1远程开控制1远程关控制1电子控制单元输出信号包括：实时压力、平均压力、实时压降速率、平均压降速率、压降速率报警、平均采样周期、电子单元供电输入电压14可燃气体探测器阀组

25、间可燃气体2（注1）5供电设备充放电电流、电压、电量百分比、低电量报警16阴极保护站工作电位1 输出电流1 输出电压1 A机或B机运行2断电测试远传接口：阴保系统测试时要求导通12秒（s），关断3秒（s）；阴保站同步进行测试，同步误差小于0.1s。2 7电位采集器保护电位1 8燃气发电装置远程启动发电机1远程停发电机1燃气发电装置控制器输出信号包括：直流输出电压、冷凝器温度、直流输出电流、发电机频率、温度、工作状态、故障报警19门禁开关阀组间门开关状态2仪控间门开关状态1配电间门开关状态1注1：阀组间可燃气体探测器的设置数量见6.2.4。6.2.3 RTU技术要求a） RTU应能适应现场恶劣环

26、境。b） RTU硬件应为模块化结构，可扩展。具有数据采集及处理、数据存储、逻辑控制、数学运算等功能。RTU微处理器至少为32bit CPU，处理能力应有40%以上的余量。存储器应有较大容量且可扩展，在外电源失效时存储器中的程序、数据不应丢失，存储器应具有至少存储48h数据（带时间标签）的能力。c） RTU具有输入420mADC模拟信号、24VDC数字量信号的I/O模板和通信接口模板。RTU具有与线路截断阀电子控制单元通信的能力，通信接口应是RS 485，通信协议为Modbus RTU，通信速率可在120019200bps之间任选。RTU应有与计算机连接接口，操作人员可在现场通过移动工程师站读写

27、RTU中的相关数据。d） RTU编程软件应功能强大、使用灵活方便、界面友好。符合IEC-61131-3的要求，具有多种编程语言，如梯形图、功能块等。RTU具有远程和就地编制、修改、测试程序的功能。可故障自诊断、报警。e） RTU通过工业以太网交换机与调控中心SCADA通信，通信协议采用IEC60870-5-104、DNP 3.0或Modbus TCP/IP。6.2.4 可燃气体检测报警监视、监控阀室的阀组间设置可燃气体探测器，其报警信号进入 RTU 系统并上传调控中心。阀组间可燃气体探测器的设置数量应满足规范GB50493石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范并结合阀组间的面积、建筑结构型

28、式、工艺设备安装位置等因素确定。6.2.5 监视及监控阀室数据传输要求监视、监控阀室通过RTU可以和上下游站场及调度控制中心进行通信，调度控制中心可以监控所有RTU，上、下游站场也可以监控所辖监视、监控阀室。6.3 仪表选型6.3.1 仪表设备阀室的仪表设备应满足安装处的防护及防爆等级、环境温湿度等方面的要求。6.3.2 温度检测仪表为避免阴极保护电流流失，与管线的电绝缘，管道天然气温度检测宜采用分体式温度变送器，传感器与变送器之间的电缆不做屏蔽连接与接地，保证传感器接线盒与变送器表壳的电气绝缘，温度变送器的测量精度不宜低于0.1%。6.3.3 压力检测仪表a） 就地压力检测应采用压力表，远传压力仪表应采用智能压力变送器。 b） 压力表的测量精度不应低于1.6%，压力变送器的测量精度不宜低于0.1%。 c） 为避免阴极保护电流漏失，与管线的电绝缘，压力变送器的引压管应设置绝缘接头。6.3.4 气液联动执行机构线路截断阀宜配置气液联动执行机构，执行机构具有依靠自身动力源快速关闭线路截断阀的功能。气液联动执行机构配套电子控制单元和压力检测装置，管道一旦破裂，截断阀将根据管道的压降速率来实现阀门的自动关闭。截断阀自动关闭后，需