这种防超压调压器,最早在日本东京瓦斯应用,收到了预期效果。
其实,这种超压切断的机理早就有应用。我曾看到过费舍尔调压器的一种组合用法,把两个带有外接取压管(一般把取压管接到本调压器的出口)的调压器串联,即一个调压器的出口接到另一个调压器的入口,而把两个调压器的取压管都接到后面一个调压器的出口,构成一个复合式调压器,前面调压器的设定压力高于后面调压器设定压力一个固定值。在两个调压器都正常的工作状态下,前面调压器由于设定压力高而总是处于开启状态,调压作用由后面调压器承担。当后面调压器出现故障,不能正常关闭时,出口管道压力的升高,会使得前面调压器进入工作状态,承担关闭的作用,防止超压发生。不过,我看到的这种应用是在中压供气的情况下的,据说美国的安全规程要求向厂房供应中压燃气,必须采用这种组合式调压方式,以防超压供气。显然,前面介绍的日本的防超压调压器或许可以看成这种组合式调压器的改进或简化。
这种防超压调压器还有一个特点,无需放散阀,因此室内安装使用比较方便。
那么,是不是这种切断方式就一定比我们常用的人工复位方式更好,并能取而代之呢?不一定!据了解在日本这两种方式同时在应用。那么应该如何考虑这两种方式对应用环境的适用性呢?我从以下几个方面,对这两种方式的不同特点作一分析和探讨:
1.设计的出发点不同。手动复位切断的设计理念是,引起超压的原因是无法确定的,只要发生切断,必须有人来作出判断并排除故障以后,才能恢复使用;而上面介绍的自恢复切断方式,其设计理念是建立在多年经验基础上,认为引起超压的原因,在一定条件下是可以确定的,因而作出了有针对性的设计;
2.客户关系的不同,选择不同。燃气供应商与客户的关系,也会影响切断方式的选择,比方说,调压站是由客户自行管理的,供气商会要求使用人工恢复的切断装置,以防不确定性危及安全。而如果调压站是由供气商管理的,并且管理人员技术素质较高,辅助管理手段较强,那么就会选择自恢复式,以提高管理效率;
3.应用环境不同,选择不同。调压站周边的环境差,不确定因素多,人工恢复方式宜被选择;反过来,周边环境没有或很少有意外发生的可能,更容易选择自动恢复式;
4.负荷特性不同,选择不同。连续用气,流量波动小的负荷,自动恢复方式的保护效果不突出,更容易选择人工恢复式;
5.停气影响不同,选择不同。停气的影响很大或损失很大,而又有其他辅助手段抑制超压的发生,那么选择自动恢复更有利。
6.特别需要,也可以考虑双重选择,就是两种同时使用,在防超压调压器的前面加装人工复位式的切断装置,将人工复位切断装置的切断压力设定为高于自动切断压力一定值,那么绝大多数的超压是由自动复位方式保护的,不会停气,极特殊的情况下才会发生切断停气。
从以上介绍和分析我认为,这种超压切断技术不仅适合日本,我们的燃气系统也适用。
二、燃气管道泄漏的侦测方法
地下燃气管道的大量泄漏,很容易侦测,因为管道泄漏点周围有明显的物理特征,如空气中有一定量的燃气成分,或有明显的气味和响声等,使用一般的检测仪器,甚至靠感官就可以发现泄漏位置。然而少量甚至微量的地下燃气管道泄漏,则还很难侦测。日本伊藤工机和矢崎两家公司合作研发了一种方法和相关的设备,比较好地解决了小流量泄露的侦测问题。
这种方法基于以下原理:
1、假如我们知道某一供气区域上的用户都停止了用气,而我们又侦测出给该区域的供气管道上的燃气流量不为零,那我们就可以断定燃气管道产生了泄露;
2、一个特定区域上的燃气用量是随机变化的,一天当中有高峰时段,有低峰时段,还有的时段流量可能为零(比如深夜)。供气区域越大(户数越多),一天当中出现零流量时段的机会越小,反之越大。但在一段较长的时间(例如一个月),如果一个供气区域管道没有泄露,则出现零流量的机会是很大的;
3、假如我们能够知道,一个供气区域,在一个周期内(如一个月),出现供气流量为零的次数,那么我们就可以在不停止供气的条件下,对地下管网泄漏情况作出判断:当流量为零的次数不为零,则可以断定该管网当前没有泄漏,反之有泄漏的可能。
以上原理给我们一个启示,只要能够给出一个可以接受的周期,允许在这个周期内来判断某个供气区域的管网是否有泄漏(而不是马上),那么,就可能通过侦测供气管道零流量的方法,来判断地下管道的泄漏情况。
运用这个原理,日本已经实现了管道泄漏的自动监测,伊藤工机制造出了专用设备,它的工作原理介绍如下:
这个装置与区域燃气调压箱装在一起,如图(7)所示,在调压箱的主调压器管路上并联一个辅助管道,辅助管道上装有一个很小的子调压器,和一个具有自动记录功能的泄漏检测装置,泄漏监测装置的核心部件是一个流量计,监测流经子调压器的燃气流量。子调压器的额定流量与主调压器相比非常小,但子调压器的设定压力要高于主调压器一定值。在主调压器正常供气流量下,子调压器对主管路的供气压力和流量的影响完全可以忽略;但是当供气流量很小,以致主调压器接近关闭时(总流量小到进入了子调压器的额定流量范围),子调压器的输出压力高,会迫使主调压器关闭;这时管网的全部供气实际上已经由子调压器来承担,也就是监测装置的流量计检测到的流量是全部的供气流量。因此,监测装置侦测和记录辅助管道上的零流量,就是管网的零流量。这种方法,能够准确可靠地捕捉到供气的零流量状态。
这里的子调压器和监测装置都是专门设计制造的,泄漏监测装置内由四部分组成,主要部分是监测传感器,包括一个流量计,和一个压差传感器;其次是一个智能装置,就是一个微电脑;第三是一个电磁阀;再就是显示和报警部分。流量计是关键部件,监测流过子调压器的流量;压差传感器用于监测主调压器与子调压器输出压力之差,是判断泄漏的辅助部件;微电脑用于记录数据并作出判断,输出监测信息;电磁阀有微电脑控制,可切断子调压器的通路,进行功能试验,或在不需要的时段关闭监测气路,延长监测装置的使用寿命和可靠性。使用过程大概是这样,装置被设置并启动以后,每隔一定周期(一般是一个月),技术人员到现场(当然也可以借助通讯网络)读出显示和报警情况,判断管道是否有泄漏,然后进行复位操作,进入下一个监测周期。
当然这只是基本原理,为了提高设备的可靠性,和监测的准确性,它还有一些附加功能、具体特点和使用细节,这里不再介绍,有兴趣可以去找厂家的资料。
与传统的地下管道检漏方法相比,这种方法的工作效率和准确性大为提高。目前我们采用的方法是,按一定周期,通过人工或检漏机械,在埋设地下管道的地面上方(或打探孔),监测空气中的燃气含量,来判定管道是否泄漏,问题是检查之前检查人员并不知道所检查区域地下管道是否有泄漏,检查带有很大的盲目性。如果采用上面所介绍的方法,则是首先定期对各个供气区域进行漏气的判断(通过设在调压箱的设备),然后只对已经发现或怀疑漏气的区域进行地面捡漏(用传统方法),直至找到泄漏点的位置为止。值得重视的是,它明显的改进在于,查找地下管道泄漏位置之前,检查人员是知道该区域地下管道有漏点地,是有的放矢。显然,这样可以减少大量的无效劳动,能够准确及时地发现管道泄漏,集中人力加快寻找特定区域内的漏点,既能节省管理成本,又能提高管网的安全管理水平。
其实在这个原理之下,可以有多种方法实现管道泄漏的侦测。作为例子,在这里我们设计一个简单的,靠人工而不是用专门设备的侦测方法:在一个供气区域的调压站上,在每天的用气最低峰(如凌晨3:00前后),把总阀门关闭一段时间(如1小时),然后通过压力表观察和记录这段时间管网压力的下降值。经过一段时间后(如一个月),我们对这些观察记录的结果进行分析,就可以对该区域的管道是否有泄漏做出判断。当然,这个例子只是进一步阐明原理,不是提倡“土法”。
三、结束语
九十年代开始,在我国涌现的管道液化气发展大潮,汹涌澎湃的过去了。这个发展过程,恰逢我国改革开放,给我们带来了大量发达国家的新技术新设备和安全服务的新方法,让我们与发达国家的距离拉近了;也给我们带来了先进的制造技术,我们的燃气设备的制造能力提高了;让我们完成了从无到有,由少到多的初步技术积累;在给人们生活带来方便的同时,大大促进了燃气事业的发展,让我们燃气行业的技术、能力和规模都有了很大的提高。
但当我们静下心来,回顾这段发展经历,在自豪和满足之余,恐怕都会不无遗憾的看到一些问题。我们自认为复制了的发达国家的技术,复制了的发达国家的方法,和发达国家的制造,但为什么达不到或者不能完全达到发达国家的效果?漏失率(或供销差率)为什么难以下来?劳动效率为什么难以上去?安全事故为什么还在频发?为什么我们的燃气汽车老出故障?为什么…?
难道,我们在向发达国家学习的过程中,从引进技术设备中,忽略了什么?
我想我们可能忽略了许多细节。本文所介绍的两项燃气安全技术或许是被我们同行忽略了的细节?前面介绍的两项技术所要解决的问题,在我们的工作中都存在着,我们也有应对的方法,但也许没有日本同行们做得那么“细”。本文试图在“细”上下点功夫,努力对这两项技术做了剖析,挖掘其中的细节,希望同行们能够有所收获,能够有所借鉴。但由于笔者眼界、经验和习惯所限,难免存在缺陷和不足,难免还是不自觉的陷入了“粗”的习惯当中。
燃气事业今后新的发展阶段,我们是不是应该把我们认为已经从发达国家学会了的东西,回过头来梳理一遍,再学习一遍,从中找一找细节,在巩固和提高中或许还能激发我们的创新灵感和创新热情!我想,这大概是我们今后要走的路。