CNG加氣站內(nèi)壓縮機(jī)后超高壓天然氣管道最高工作壓力達(dá)25MPa，管材為不銹鋼管，管道連接多采用卡套連接方式，安裝質(zhì)量直接影響安全運(yùn)行。在CNG加氣站近年的運(yùn)行中，國(guó)內(nèi)已多次發(fā)生接頭沖脫的嚴(yán)重泄漏事故。因此，CNG加氣站在投入使用前，進(jìn)行強(qiáng)度和嚴(yán)密性試驗(yàn)，成為確保管道施工質(zhì)量、運(yùn)行安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和必要保障。本文通過(guò)北京某CNG加氣站擴(kuò)建工程實(shí)例對(duì)吹掃、試壓施工技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，為類(lèi)似工程的施工提供參考。
1 工程概況
1.1 工藝流程
從天然氣管網(wǎng)中直接取氣，經(jīng)過(guò)調(diào)壓計(jì)量、過(guò)濾(脫硫)、干燥(脫水)等工藝處理后，進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮，然后進(jìn)入儲(chǔ)氣瓶組儲(chǔ)存或通過(guò)加氣柱給壓縮天然氣氣瓶車(chē)加氣，也可以給天然氣汽車(chē)直接加氣，詳見(jiàn)圖1(以下各圖中G1-G8表示管道代號(hào))。
1.2 設(shè)備布置
擴(kuò)建站工藝區(qū)分為設(shè)備區(qū)和加氣區(qū)，設(shè)備區(qū)位于擴(kuò)建站東北側(cè)，主要設(shè)備有1組橇裝壓縮機(jī)組(包括2臺(tái)壓縮機(jī))、2套冷卻系統(tǒng)、1組干燥器、1組儲(chǔ)氣瓶組、1套橇裝調(diào)壓計(jì)量裝置、1臺(tái)過(guò)濾器；加氣區(qū)位于站中東側(cè)，設(shè)1個(gè)壓縮天然氣氣瓶車(chē)固定車(chē)位，設(shè)2臺(tái)壓縮天然氣氣瓶車(chē)加氣柱(1開(kāi)1備)、1臺(tái)雙槍加氣機(jī)、2臺(tái)單槍加氣機(jī)，詳見(jiàn)圖2。
1.3 試壓概況
壓縮機(jī)后的工藝管道采用不銹鋼無(wú)縫鋼管，卡套連接或不銹鋼螺紋連接，有G-4、G-5、G-6、G-7和G-8共5條管道，與壓縮機(jī)相接的管道規(guī)格均為DN 25mm，與加氣機(jī)和加氣柱相接前管道規(guī)格轉(zhuǎn)變?yōu)镈N 15mm。
橇裝壓縮機(jī)、冷卻系統(tǒng)、雙槍加氣機(jī)、單槍加氣機(jī)、加氣柱等設(shè)備由意大利賽弗公司提供，干燥器由英國(guó)Hanover Maloney公司提供，儲(chǔ)氣瓶組由韓國(guó)NK公司提供，橇裝調(diào)壓計(jì)量裝置由常州信力公司提供。應(yīng)工程設(shè)計(jì)單位及設(shè)備供應(yīng)商要求，所有設(shè)備均在出廠前進(jìn)行強(qiáng)度、嚴(yán)密性試驗(yàn)，設(shè)備到場(chǎng)后，不參加管道系統(tǒng)的試壓。
壓縮機(jī)后超高壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力為30MPa，工作壓力為25MPa。根據(jù)GB 50156—2002《汽車(chē)加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》(2006年版)、DB 11/T 302—2005(燃?xì)廨斉涔こ淘O(shè)計(jì)施工驗(yàn)收技術(shù)規(guī)定》(北京市地方標(biāo)準(zhǔn))、CJJ 84—2000《汽車(chē)用燃?xì)饧託庹炯夹g(shù)規(guī)范》規(guī)定及工程設(shè)計(jì)文件，強(qiáng)度試驗(yàn)壓力為45MPa，試驗(yàn)介質(zhì)采用潔凈水(不銹鋼管道以水做試驗(yàn)時(shí)，水中氯離子質(zhì)量濃度不得超過(guò)25mg/L)，壓力升至試驗(yàn)壓力后應(yīng)保持30min，然后將壓力降至設(shè)計(jì)壓力進(jìn)行檢查，確認(rèn)無(wú)滲漏無(wú)異常情況為合格；嚴(yán)密性試驗(yàn)壓力為30MPa，試驗(yàn)介質(zhì)為潔凈的空氣，壓力升至試驗(yàn)壓力后，穩(wěn)壓檢查，以肥皂水檢查不泄漏為合格。
2 關(guān)鍵工藝
2.1 不銹鋼管卡套連接
壓縮機(jī)后管道設(shè)計(jì)壓力高達(dá)30MPa，采用高壓不銹鋼管道及卡套連接技術(shù)，卡套連接質(zhì)量是CNG加氣站安全運(yùn)營(yíng)的必要保證，也是該項(xiàng)工藝的難點(diǎn)及重點(diǎn)。卡套連接是利用卡套刃口在裝配時(shí)切入被連接管道而起連接和密封作用。卡套連接是否合格與卡套材質(zhì)、制造精度、熱處理質(zhì)量、管材精度、硬度有關(guān)，與裝配質(zhì)量也有較大關(guān)系。
2.2 超高壓試驗(yàn)
壓縮機(jī)后工藝管道設(shè)計(jì)壓力為30MPa，強(qiáng)度試驗(yàn)壓力為45MPa，嚴(yán)密性試驗(yàn)壓力為30MPa，試驗(yàn)壓力非常高，保證試壓安全順利完成是本工程的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。
3 試壓技術(shù)
3.1 強(qiáng)度試驗(yàn)
3.1.1 強(qiáng)度試驗(yàn)工藝流程
強(qiáng)度試驗(yàn)工藝流程見(jiàn)圖3。
3.1.2 強(qiáng)度試驗(yàn)準(zhǔn)備工作
① 水質(zhì)檢測(cè)(Cl-檢測(cè))。由現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)理見(jiàn)證，提前取現(xiàn)場(chǎng)施工水源水樣送北京市朝陽(yáng)區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局進(jìn)行檢驗(yàn)。檢測(cè)結(jié)果為水中Cl-質(zhì)量濃度為22.5mg/L，小于25mg/L，可以用于不銹鋼管強(qiáng)度試驗(yàn)。
② 管道固定支架安裝。管溝內(nèi)管道支架安裝完畢，且固定牢固。
③ 試壓系統(tǒng)支路串聯(lián)。將壓縮機(jī)后G-4、G-5、G-6、G-7和G-8共5條需要進(jìn)行試壓的管道連通，統(tǒng)一進(jìn)行試驗(yàn)。
④ 試壓泵與系統(tǒng)連接。采用4DSB-60電動(dòng)試壓泵，與G-7至單槍加氣機(jī)管道末端連接，試壓泵后設(shè)置系統(tǒng)關(guān)斷閥。
⑤ 壓力表安裝。在儲(chǔ)氣瓶組前端設(shè)置1塊壓力表，在G-8至單槍加氣機(jī)管道末端設(shè)置1塊壓力表。系統(tǒng)壓力表設(shè)置不得少于2塊，量程為0～100MPa，精度等級(jí)為1.5級(jí)，經(jīng)計(jì)量部門(mén)校驗(yàn)完畢并在校驗(yàn)周期內(nèi)。
⑥ 警戒區(qū)設(shè)置。在壓力試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)設(shè)立一級(jí)警戒區(qū)，警戒區(qū)入口設(shè)專(zhuān)人看守，并設(shè)立“試壓危險(xiǎn)，無(wú)關(guān)人員嚴(yán)禁入內(nèi)”的警示牌。
⑦ 繪制強(qiáng)度試驗(yàn)布置圖。強(qiáng)度試驗(yàn)布置見(jiàn)圖4。
3.1.3 強(qiáng)度試驗(yàn)關(guān)鍵工序
① 準(zhǔn)備工作做好后，開(kāi)始注水排氣。開(kāi)啟電動(dòng)試壓泵向系統(tǒng)內(nèi)注水，設(shè)專(zhuān)人觀察各個(gè)管道末端出水排氣狀況。
② 末端加封堵。為使系統(tǒng)內(nèi)空氣快速排除干凈，將每條管道末端均作為排氣口。當(dāng)管道末端水流中不夾雜空氣時(shí)，用管堵進(jìn)行封堵。
③ 逐級(jí)升壓，用干燥紙巾檢漏。末端封堵后，系統(tǒng)內(nèi)試驗(yàn)壓力將緩慢上升，升至試驗(yàn)壓力的30%(即13.5MPa)時(shí)應(yīng)保持15min進(jìn)行檢查，用干燥紙巾擦拭每個(gè)管道接口。若干燥紙巾保持干燥，則說(shuō)明管道接口無(wú)滲漏。有濕潤(rùn)現(xiàn)象時(shí)需進(jìn)行詳細(xì)檢查，若有滲漏現(xiàn)象，則需泄壓進(jìn)行修理，確認(rèn)無(wú)滲漏無(wú)異常情況后方可繼續(xù)升壓。壓力升至試驗(yàn)壓力的60%(即27MPa)后，應(yīng)停止升壓，保持15mim進(jìn)行檢查。無(wú)泄漏現(xiàn)象后按試驗(yàn)壓力的10%逐級(jí)升壓(即31.5MPa、36.0MPa、40.5MPa)，每級(jí)應(yīng)穩(wěn)壓3min并檢漏，合格后繼續(xù)升壓至試驗(yàn)壓力，關(guān)閉系統(tǒng)關(guān)斷閥。
④ 試驗(yàn)壓力下穩(wěn)壓檢漏。壓力升至試驗(yàn)壓力(45MPa)后應(yīng)保持30min，觀察壓力表讀數(shù)，30min內(nèi)壓力保持不變的情況下，打開(kāi)系統(tǒng)關(guān)斷閥，將系統(tǒng)內(nèi)試驗(yàn)壓力降至設(shè)計(jì)壓力(30MPa)，用干燥紙巾檢查每個(gè)管道接口。若紙巾保持干燥，不被浸濕，說(shuō)明管道無(wú)滲漏，強(qiáng)度試驗(yàn)合格。
⑤ 升壓過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)管道泄漏，則關(guān)閉電動(dòng)試壓泵，開(kāi)啟系統(tǒng)關(guān)斷閥泄放系統(tǒng)內(nèi)壓力，將系統(tǒng)泄壓后進(jìn)行維修，不得帶壓進(jìn)行維修操作。
⑥ 系統(tǒng)強(qiáng)度試驗(yàn)合格后，打開(kāi)系統(tǒng)關(guān)斷閥，使系統(tǒng)內(nèi)的壓力泄至常壓。
⑦ 拆除電動(dòng)試壓泵、末端封堵及壓力表，強(qiáng)度試驗(yàn)完畢。
3.2 爆破吹掃干燥
壓縮機(jī)后不銹鋼管系統(tǒng)強(qiáng)度試驗(yàn)介質(zhì)為潔凈水，為保證系統(tǒng)干燥，水壓試驗(yàn)完成后需對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行爆破吹掃干燥，不需進(jìn)行吹掃的設(shè)備全部與吹掃管道隔開(kāi)，確保無(wú)雜物及水分進(jìn)入。
3.2.1 爆破吹掃干燥工藝流程
爆破吹掃干燥工藝流程見(jiàn)圖5。
3.2.2 爆破吹掃干燥準(zhǔn)備工作
① 空壓機(jī)與系統(tǒng)連接。在G-7至單槍加氣機(jī)管道末端與空壓機(jī)連接，空壓機(jī)后設(shè)置系統(tǒng)關(guān)斷閥。
② 壓力表安裝。在儲(chǔ)氣瓶組前端設(shè)置1塊壓力表，在G-8至單槍加氣機(jī)管道末端設(shè)置1塊壓力表。系統(tǒng)壓力表設(shè)置不得少于2塊，量程為0～60MPa,精度等級(jí)為1.5級(jí)，經(jīng)計(jì)量部門(mén)校驗(yàn)完畢并在校驗(yàn)周期內(nèi)。
③ 關(guān)閉每根管道末端的閥門(mén)。
④ 警戒區(qū)設(shè)置。在壓力試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)設(shè)立一級(jí)警戒區(qū)，警戒區(qū)入口設(shè)專(zhuān)人看守，并設(shè)立“試壓危險(xiǎn)，無(wú)關(guān)人員嚴(yán)禁入內(nèi)”的警示牌。
⑤ 繪制爆破吹掃干燥布置圖。爆破吹掃干燥布置圖與圖4相似。
3.2.3 爆破吹掃干燥關(guān)鍵工序
系統(tǒng)吹掃利用爆破吹掃的原理，向系統(tǒng)內(nèi)加壓至10MPa后，開(kāi)啟任意一根管道末端關(guān)閉的閥門(mén)，系統(tǒng)內(nèi)存水將隨壓縮空氣從開(kāi)啟的出口高速噴出，從而達(dá)到對(duì)系統(tǒng)內(nèi)管道吹掃、干燥的目的。
① 重復(fù)加壓、爆破吹掃操作，依次開(kāi)啟每根管道末端的閥門(mén)進(jìn)行爆破吹掃干燥。
② 吹掃干燥。觀察管道末端無(wú)水蒸氣噴出后，打開(kāi)所有管道末端閥門(mén)，開(kāi)啟空壓機(jī)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行吹掃。
③ 管道末端靶板檢測(cè)。目測(cè)管道末端無(wú)水蒸氣及雜質(zhì)排出后，用白紙制作的干燥靶板在每個(gè)管道末端進(jìn)行檢測(cè)。若靶板干燥、干凈，說(shuō)明系統(tǒng)爆破吹掃干燥合格，可停止爆破吹掃干燥工作，進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)。
3.3 嚴(yán)密性試驗(yàn)
3.3.1 嚴(yán)密性試驗(yàn)工藝流程
嚴(yán)密性試驗(yàn)工藝流程見(jiàn)圖6。
3.3.2嚴(yán)密性試驗(yàn)準(zhǔn)備工作
① 空壓機(jī)與系統(tǒng)連接和壓力表安裝。在G-7至單槍加氣機(jī)管道末端與空壓機(jī)連接，空壓機(jī)后設(shè)置系統(tǒng)關(guān)斷閥。壓力表安裝與強(qiáng)度試驗(yàn)相似。
② 系統(tǒng)末端封堵。系統(tǒng)末端均采用管堵進(jìn)行封堵。
③ 泄壓閥設(shè)置。把G-4至加氣柱管道末端的DN 25mm高壓不銹鋼閥門(mén)和G-8至雙槍加氣機(jī)管道末端的DN 15mm高壓不銹鋼閥門(mén)作為系統(tǒng)泄壓閥。
④ 警戒區(qū)設(shè)置。在壓力試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)設(shè)立一級(jí)警戒區(qū)，警戒區(qū)入口設(shè)專(zhuān)人看守，并設(shè)立“試壓危險(xiǎn)，無(wú)關(guān)人員嚴(yán)禁入內(nèi)”的警示牌。
⑤ 繪制嚴(yán)密性試驗(yàn)布置圖。嚴(yán)密性試驗(yàn)布置圖與圖4相似。
3.3.3 嚴(yán)密性試驗(yàn)關(guān)鍵工序
① 準(zhǔn)備工作做好后，關(guān)閉泄壓閥，開(kāi)啟空壓機(jī)向系統(tǒng)內(nèi)充氣，壓力升至0.2MPa后，保持10min，用肥皂水逐個(gè)檢查管道接口，確認(rèn)無(wú)滲漏無(wú)異常情況后方可繼續(xù)升壓。
② 檢漏過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)管道接口處泄漏，則關(guān)閉空壓機(jī)，開(kāi)啟泄壓閥將系統(tǒng)內(nèi)壓力泄至常壓后方可進(jìn)行維修，不得帶壓進(jìn)行維修操作。
③ 壓力升至試驗(yàn)壓力的50%(即15MPa)后，保持1Omin進(jìn)行檢查，確認(rèn)無(wú)滲漏無(wú)異常情況后，繼續(xù)向系統(tǒng)內(nèi)加壓。
④ 按試驗(yàn)壓力的10%逐級(jí)升壓(即18MPa、21MPa 24MPa、27MPa)，每級(jí)穩(wěn)壓3min，直至達(dá)到試驗(yàn)壓力(30MPa)。穩(wěn)壓時(shí)間根據(jù)查漏工作需要而定，以肥皂水檢驗(yàn)不泄漏為合格。
⑤ 嚴(yán)密性試驗(yàn)應(yīng)重點(diǎn)檢驗(yàn)閥門(mén)、三通、彎頭等連接處。
⑥ 嚴(yán)密性試驗(yàn)合格后，緩慢開(kāi)啟泄壓閥，泄放系統(tǒng)內(nèi)的壓力至常壓，拆卸試壓封堵、閥門(mén)、壓力表等臨時(shí)設(shè)施，將管道與設(shè)備進(jìn)行正式連接。
4 施工中遇到的問(wèn)題及解決措施
① 對(duì)水中氯離子含量有要求
不銹鋼管道以水做試驗(yàn)時(shí)，水中氯離子質(zhì)量濃度不得超過(guò)25mg/L。
由現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)理見(jiàn)證，取現(xiàn)場(chǎng)施工水源水樣送北京市朝陽(yáng)區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局進(jìn)行檢驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果為水中Cl-質(zhì)量濃度為22.5mg/L，小于25mg/L，可以用于不銹鋼管強(qiáng)度試驗(yàn)。
② 嚴(yán)密性試驗(yàn)方案選擇
本工程嚴(yán)密性壓力試驗(yàn)需達(dá)30MPa的移動(dòng)式空壓機(jī)，北京市場(chǎng)上很少見(jiàn)，若采用壓縮空氣進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)，則尋求高壓力空壓機(jī)成為施工的前提條件。
根據(jù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要求，本工程嚴(yán)密性試驗(yàn)也可采用氮?dú)庾鳛樵噳航橘|(zhì)。經(jīng)多方咨詢，與某氮?dú)馄繌S家取得聯(lián)系，氮?dú)馄繌S家可提供容積為40L、壓力為35MPa的氮?dú)馄�，可以利用氮�(dú)馄颗c試壓系統(tǒng)存在的壓力差，將氮?dú)馄績(jī)?nèi)氮?dú)庾⑷朐噳合到y(tǒng)，以達(dá)到試壓的目的。采用此種試壓方案的缺點(diǎn)是向系統(tǒng)內(nèi)加壓的過(guò)程中需不斷地更換氮?dú)馄浚S著系統(tǒng)內(nèi)試驗(yàn)壓力逐漸升高，壓力差逐漸減小，后續(xù)氮?dú)馄績(jī)?nèi)可利用的氮?dú)饬繉⒅饾u減少。頻繁拆卸及更換高壓氮?dú)馄浚苍黾恿瞬僮鞯牟话踩蛩亍?br />
經(jīng)過(guò)多方查找，終于找到壓力可達(dá)45MPa、排氣量為1.5m3/min的空壓機(jī)，嚴(yán)密性試驗(yàn)得以順利完成。
5 結(jié)語(yǔ)
CNG加氣站及CNG汽車(chē)總體數(shù)量逐年增加，為保證CNG加氣站施工、運(yùn)行安全，進(jìn)而保證工作人員及周邊居民的人身及財(cái)產(chǎn)安全，規(guī)范CNG加氣站試壓技術(shù)已成為一項(xiàng)專(zhuān)業(yè)的、系統(tǒng)的技術(shù)安全保障措施。
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