1、 化学工程与装备 2023 年 第 1 期 122 Chemical Engineering&Equipment 2023 年 1 月 日濮洛原油管道日濮洛原油管道 ESDESD 触发原理及误触发预防触发原理及误触发预防 钱名德（国家管网集团山东运维中心日照输油处，山东 日照 276800）摘摘 要要：ESD 是输油管道应对紧急风险的主要安全技术措施，日濮洛原油管道为东部原油储运有限公司首次将 ESD 应用在原油管道上，缺乏实践经验，并且难以验证使用效果，同时 ESD 误触发会造成设备非正常停运，甚至整条管线非计划性停输，对输油生产造成巨大影响。本文借鉴安全风险分析理论，通过 ESD手动触发和
2、自动触发两条主线，结合人、物、环等因素，全面分析 ESD 触发原理并提出误触发预防应对措施，并提倡通过加强技术培训，增强员工业务技能和自身素质，确保输油管道安全平稳运行。关键词关键词：油气管道；ESD；触发原理；应对措施 随着国家经济的快速发展，人们对能源的需求也日益扩大。油气管道是油气运输体系中的重要组成部分，具有运输量大、安全、经济、持续、投资成本较少等优点，并可实现远程监测和控制。日濮洛原油管道于 2021 年 11 月 6 日正式运行，是“十四五”期间建成投运的首条千万吨级输油管道，此举大幅提高了原油运输效率和安全性能，有效降低了原油运输采购成本。此管道为东部原油储运有限公司首次将紧急
3、停车系统（ESD）应用在原油管道上，缺乏实践经验，并且难以验证使用效果。现对 ESD 进行全面分析，提升系统应用水平。1 1 ESDESD 的作用的作用 ESD 按照功能保护的对象和区域分为设备 ESD 和站场ESD1，设备 ESD 为单体设备的保护，站场 ESD 触发后全站泵机组紧急停泵并关闭出站 ESD 阀门，实现全线停输。由此可见 ESD 在应急处置环节起到非常重要的作用，同时 ESD误触发也将会给生产运行造成巨大影响。2 2 ESDESD 触发条件触发条件 ESD 命令拥有最高优先级2，无论站控系统处于何种操作模式（中控或站控），ESD 控制命令可直接到达被控设备，并按逻辑要求进行动作
4、。当 ESD 动作后，执行机构将处于闭锁状态，需人工复位控制箱内电磁阀才能再次启动。2.1 设备 ESD 触发条件（1）设备 ESD 按钮（急停按钮）动作。（2）出现异常工况时保护设备完好并且能够正常运行的目的触发 ESD3，如给油泵入口支管低压保护；输油泵出口支管高压保护；输油泵出口汇管高压保护；输油泵入口汇管低压保护；出站高压保护；输油泵、给油泵泵本体温度保护等。2.2 站场 ESD 触发条件（1）两组 UPS 电源同时故障，ESD 电磁阀（两个）失电跳断。图图 1 1 ESDESD 逻辑保护程序逻辑保护程序 DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.01.004 钱名德：
5、日濮洛原油管道 ESD 触发原理及误触发预防 123 （2）同一区域内（两个）的红外火焰探测器，同时检测到火焰信号并达到报警值4。（3）按下调度室操作台 ESD 按钮、上位机 SIS 系统软按钮和现场 ESD 按钮。（4）远控阀室截断阀关闭。站场 ESD 逻辑保护程序如图 1.3 3 ESDESD 触发原理及误触发预防应对措施触发原理及误触发预防应对措施 总体来说，ESD 分为手动触发和自动触发5，按照 ESD触发条件，分析讨论触发原理和误触发预防应对措施。3.1 ESD 手动触发原理 日照站 ESD 按钮采用“常闭”触点，交流接触器线圈通电前，辅助触点导通，当按钮动作，线圈得电后，辅助触点断
6、开。在 ESD 开关触点并联一个 11k的电阻后再串联一个1k的电阻，如图 2，根据触点闭合或断开后回路电流的大小，按钮输出不同的信号，SIS 系统输出 24V 直流电压的 DI模块负责采集。为了防止因控制回路失电，造成 ESD 误触发，在系统内增加判断语句，当出现控制回路失电，即回路电流等于 0时为故障状态，ESD 不动作。图图 2 2 按钮结构示意图按钮结构示意图 综上所述，ESD 手动误触发的主要原因为误操作，外来承包商人员是主要人群，可通过以下措施进行预防：（1）严格执行公司承包商安全管理要求，全面进行安全分析，作业现场隔离措施落实到位。（2）认真履行安全生产监管职责，监护人离开作业现
7、场时，作业人员停止工作或离开现场，待监护人回来后方可恢复作业6。（3）承包商入场安全教育工作从严、从细、从深，对ESD 管理要求及风险进行说明，制定风险管控措施。（4）制作“ESD 按钮，当心误动”警示牌放置于按钮处，定期检查按钮盖板是否固定可靠，接合面严密。3.2 ESD 自动触发原理 当传感器检测到风险信号或设备故障时自动执行 ESD逻辑保护程序。3.2.1 UPS 系统 ESD 阀门通过控制箱内的电磁阀（两个）控制，正常工作状态为电磁阀得电吸合，ESD 阀门保持全开，当电磁阀失电时，ESD 阀门关闭，触发 ESD 逻辑保护程序。24V 直流开关电源通过电压转换将 220V 交流电转换为
8、24V 直流电后为电磁阀供电7，同时 ESD 通过逻辑控制程序控制 24V 直流电的得失来控制电动执行机构开关阀门，如下图 3。图图 3 UPS3 UPS 供电结构图供电结构图 通综上所述，保证 UPS 系统的稳定、可靠是确保电磁阀不失电的关键，可通过以下措施进行预防：（1）严格按照蓄电池维护规程每 12 年对蓄电池进行核对性充放电试验，以检查蓄电池容量，保证电池的正常运行。（2）定期开展 UPS 断电试验，确保在市电故障状态下UPS 可通过蓄电池逆变供电。（3）UPS 机房主要使用空调进行降温，专业人员每周至少巡检两次，确保环境温、湿度在正常范围内。（4）定期测量单节蓄电池电压，及时更换欠压
9、的电池。（5）定期检查 UPS 负荷使用情况，每项负载应控制在额定容量的 70%以内，尽量保证三相负荷均衡。3.2.2 火焰探测器 日照站内日濮洛原油管道设备设施分为三大区域，分别是输油泵区、阀组区、给油泵区，每个区域设置两个红外火焰探测器实现全面覆盖，当同一区域内的两个红外火焰探测器检测到火焰信号并达到报警值时，触发 ESD 逻辑保护程序8。综上所述，要确保红外火焰探测器在非紧急状态下不触发，可通过以下措施进行防范：（1）加强与上级部门的沟通，凡涉及重大的动火作业，应提前上报计划，选择合适的时机和工况进行作业。（2）作业前需严格办理动火作业许可证、SCADA 系统功能屏蔽票等相关票据，精准摘
10、除联锁保护，避免触发 ESD逻辑保护程序。（3）施工方和站场专业人员共同进行安全分析，落实风险管控措施，作业现场必须由专人监护。3.2.3 远控阀室 124 钱名德：日濮洛原油管道 ESD 触发原理及误触发预防 通过 RTU（远程终端单元），实现站控系统对阀室现场设备的监测和控制9，并使用 DO 卡件控制阀门开关动作。正常输送原油时，当截断阀紧急关闭，为防止管线憋压、发生爆管事故，触发 ESD 逻辑保护程序。综上所述，要确保阀室截断阀非异常关闭、DO 卡件信号输出正常，可通过以下措施进行防范：（1）仪表作业前要办理 SCADA 系统功能屏蔽票，摘除阀室水击保护，并将阀门打到“就地”状态。（2）
11、定期对 RTU、IO 卡件、交换机等设备进行检查，紧固端子排接线。（3）定期开展电动执行机构开关行程测试，以确保阀门的开度在指定的位置10。（4）阀室的门、窗、锁应保持完好，禁止非操作人员私自开关阀门。4 4 提高提高 ESDESD 管理水平的其他措施管理水平的其他措施 4.1 技术培训 ESD 是输油管道应对紧急风险的主要安全技术措施，必须作为每位员工的一项必修课程。因日照站 ESD 投入使用时间较短，应急效果无法体现，未能引起员工足够重视，导致许多员工不能熟练掌握。技术培训是增强员工业务技能的最有效手段，帮助员工快速成长，可邀请厂家技术人员就电动执行机构的结构、原理、维护保养、故障排查等方
12、面进行专项培训，培训结束后组织考试，考试成绩与绩效考核挂钩，“以考促学、以学促考”，提升员工能力素质。4.2 应急演练 应急演练是应急管理的重要环节，是检验和提升应急预案科学性和可行性的重要措施。定期开展 ESD 专项应急演练，模拟大面积原油泄漏、火灾、爆炸等紧急情况，明确员工岗位职责，提高风险防范意识，增强突发事件应急能力11。5 5 结结 论论 随着国家管网集团进一步深化改革，ESD 误触发是管道企业工作考核的重要指标，也是专业人员需要面临的主要难题。本文借鉴安全风险分析理论，通过 ESD 手动触发和自动触发两条主线，结合人、物、环等因素，全面分析 ESD 触发原理并提出误触发预防应对措施
13、，并提倡通过加强技术培训，增强员工业务技能和自身素质，确保输油管道安全平稳运行。参考文献参考文献 1 冀强胜.中缅管道 ESD 系统误触发原因分析与预防J.自动化应用,2021(08):34-36.2 管文涌,王新园,杨阔.站场 ESD 系统触发回路可靠性及提升措施J.油气储运,2019,38(10):1151-1158.3 张威.化工装置紧急停车系统设计D.中国科学院大学(工程管理与信息技术学院),2014.4 张银香.ESD 系统在长输管道中的应用研究D.兰州理工大学,2014.5 李鹏.ESD 系统在天然气输气管道的应用探讨J.中国石油石化,2017(09):9-10.6 李圣彦,张立恒
14、,秦伟,等.西二线5#压气站ESD阀异常动作的分析及安全管理J.油气田地面工程,2016,35(08):85-88.7 刘力升.站场 ESD 系统备用电源切换技术及电磁阀测试仪研究D.西南石油大学,2018.8 袁运栋.输油管线水击超前保护与 ESD 系统的应用研究D.西安石油大学,2010.9 杨金威.中哈原油管道系统节能优化运行与水击超前保护策略研究D.东北石油大学,2021.10 雷小凡,李睿,王秀全.SCADA 系统在长输原油管道上的应用J.自动化与仪表,2012,27(05):42-45.11 陈雪.浅谈输气站 ESD 系统使用技术改进与提升C/中国石油学会天然气专业委员会,2018
15、 年全国天然气学术年会论文集(05 储运、安全环保及综合).2018:499-504.（下转第（下转第 134134 页）页）134 李艳丽：加强注水井管理提高注水合格率 北北 1 1-3 3-435435 水嘴调整表水嘴调整表 小层 配注(m3/d)调前水嘴 调后水嘴 偏 50 网 5.0 偏 20 网 网 偏 20 8.0 8.0 3 3 提高洗井质量加大跟踪力度提高注水合格率提高洗井质量加大跟踪力度提高注水合格率 3.1 合理安排注水井洗井 严格执行注水井周期洗井制度，保证注入水质合格从而提高注水合格率。洗井时根据各井情况，执行个性化洗井排量，对于水嘴堵的井采用大排量冲洗，井脏的采用三个
16、排量正常洗井，出口水质达标后，注水井能够完成配注量。3.2 解决罐车洗井质量的问题，保证注入水质量 目前罐车数量比较少，连续洗井很难保证，针对这个问题，把洗井班分成 3 辆罐车一组，每组罐车配备两个三通，在洗井时三台车同时安排在井场，两个罐车之间用管线和三通连接，洗满一罐后再次连接另外一台罐车，其中装满水的罐车去防水，始终有两台罐车衔接，进而保证洗井的连续性，从而提高洗井质量。4 4 结论及建议结论及建议 （1）在地面注水系统允许的条件下，最大限度提高来水压力（泵压），尽量平稳供水，减少压力变化幅度，避免造成较大的地层压力波动。（2）注水井压裂、作业、分层测试、测同位素吸水剖面计划不要时间过于集中，过于集中会造成小队注水井现场资料全准率下降及注水合格率的降低。合理的安排尽可能的减少重复测试工作，杜绝分层测试资料使用周期短，复测工作量的增加。（3）在日常管理中要加强测试及洗井的跟踪力度。从现场的基础工作抓起，确保注水合格率的提高。（上接第（上接第 124124 页）页）_ Brief Discussion on ESD Triggering Principle of Ripuluo Cr