冶慶國，姜　濤，郭　戈，馬　震，楊麗萍

（1．中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，陜西靖邊　718500；2．長慶油田分公司培訓(xùn)中心，陜西西安　710021）

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靖邊氣田集氣站排污截?cái)嚅y作用方式改造探討

冶慶國1，姜濤1，郭戈1，馬震1，楊麗萍2

（1．中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，陜西靖邊718500；2．長慶油田分公司培訓(xùn)中心，陜西西安710021）

摘要：隨著靖邊氣田無人值守工藝改造的逐步推廣及運(yùn)用，按照改造的整體部署及要求，改造主要通過對(duì)集氣站內(nèi)分離器、脫水橇、自用氣等增加遠(yuǎn)程截?cái)嚅y而實(shí)現(xiàn)。截?cái)嚅y的加裝，有效提高了無人值守站安全性，保障了站內(nèi)正常生產(chǎn)及緊急突發(fā)情況下及時(shí)、有效地控制事故的擴(kuò)大，減少不必要的損失。但隨著該工藝逐步實(shí)施，分離器排污截?cái)嚅y出現(xiàn)關(guān)不到位問題，一旦分離器下游電動(dòng)球閥出現(xiàn)故障，截?cái)嚅y不能在緊急情況下完全關(guān)閉排污流程，導(dǎo)致天然氣竄入地層采出水罐，造成一定的安全隱患。本文主要針對(duì)該現(xiàn)象，通過分析原因、查找問題根源，提出排污截?cái)嚅y作用方式改造，以期達(dá)到排污截?cái)嚅y加裝應(yīng)有的效果，保障無人值守站的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：靖邊氣田；排污截?cái)嚅y；關(guān)不到位；改造

根據(jù)第一采氣廠無人值守工藝改造的整體安排，2013年初作業(yè)三區(qū)開始對(duì)所屬14座集氣站進(jìn)行改造。截至2014年12月底，已完成11座集氣站的改造，目前已投運(yùn)2座中心保障站、6座無人值守站。

無人值守工藝改造后，本區(qū)在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)排污截?cái)嚅y存在問題較多，對(duì)于集氣站的正常生產(chǎn)造成了一定的安全隱患。

1　排污截?cái)嚅y構(gòu)造及原理

1.1截?cái)嚅y的構(gòu)造

氣動(dòng)截?cái)嚅y一般由減壓閥、電磁閥、回訊器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣缸執(zhí)行器、閥體等部分構(gòu)成。

1.2工作原理

正常情況下，電源氣源通過電磁閥、減壓閥等電氣配件向截?cái)嚅y傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)供給合適的電源和氣源。傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在電氣雙作用下使截?cái)嚅y閥體處于打開狀態(tài)。當(dāng)集氣站發(fā)生緊急情況時(shí)，站內(nèi)員工可通過計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制或者啟用位于應(yīng)急通道出口的手動(dòng)按鈕控制進(jìn)行斷電處理，使截?cái)嚅y緊急關(guān)閉。

同時(shí)，通過站內(nèi)壓力監(jiān)控點(diǎn)設(shè)定保護(hù)預(yù)警值，此預(yù)警值高于設(shè)備正常運(yùn)行壓力，低于安全閥的超壓泄放壓力，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)設(shè)備超壓的二級(jí)保護(hù)。當(dāng)站內(nèi)監(jiān)測點(diǎn)壓力高于設(shè)定壓力時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉所有截?cái)嚅y，實(shí)現(xiàn)站內(nèi)設(shè)備壓力異常的一級(jí)保護(hù)功能；當(dāng)由于一級(jí)保護(hù)功能失效（即截?cái)嚅y不能自動(dòng)關(guān)閉）時(shí)，達(dá)到安全閥的泄放壓力，安全閥開啟、泄壓，實(shí)現(xiàn)二級(jí)保護(hù)（見圖1）。

圖1　截?cái)嚅y控制流程

2　截?cái)嚅y運(yùn)行情況分析

2.1存在問題及故障原因分析

2.1.1存在問題根據(jù)無人值守工藝改造方案，排污截?cái)嚅y加裝的目的在于分離器排污電動(dòng)球閥出現(xiàn)故障時(shí)，能夠及時(shí)關(guān)閉分離器排污流程，避免天然氣直接竄入地層采出水罐而造成安全隱患。無人值守實(shí)際運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)部分截?cái)嚅y出現(xiàn)了自動(dòng)狀態(tài)下關(guān)不到位而導(dǎo)致閥芯關(guān)閉不嚴(yán)，失去了排污截?cái)嚅y加裝的目的。通過對(duì)排污截?cái)嚅y的定期維護(hù)保養(yǎng)及開關(guān)測試，發(fā)現(xiàn)該問題出現(xiàn)頻次較高，對(duì)于集氣站的安全生產(chǎn)造成了一定的隱患。

2.1.2故障原因分析通過查看各站截?cái)嚅y運(yùn)行情況及維護(hù)保養(yǎng)情況，分析截?cái)嚅y出現(xiàn)關(guān)不到位原因可能有以下幾個(gè)方面：定位鎖銷不到位；傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)較死；彈簧由于長期受壓造成彈簧彈性變?nèi)?，彈力產(chǎn)生扭矩?zé)o法推動(dòng)閥芯關(guān)到位置。

2.2問題解決措施

鑒于排污截?cái)嚅y存在關(guān)不到位而不能很好發(fā)揮其加裝的作用，通過以下幾種方法逐步開展了整改工作，具體如下：

2.2.1調(diào)整定位鎖銷根據(jù)截?cái)嚅y設(shè)計(jì)原理，截?cái)嚅y安裝了定位開、關(guān)鎖銷（限位定擋），目的在于對(duì)截?cái)嚅y的開關(guān)位置進(jìn)行鎖定，防止閥體出現(xiàn)開關(guān)位置無法定位。通過該方法整改了西1站分1/2、中3站分1/1分離器排污截?cái)嚅y開關(guān)不到位問題。

2.2.2傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)較死

（1）活動(dòng)閥體閥芯：鑒于截?cái)嚅y其構(gòu)造原理，球閥閥體是通過氣缸或者手輪作用于傳動(dòng)軸的力矩進(jìn)行開關(guān)閥芯，但由于閥體閥芯有積液不斷流動(dòng)，而且長期未開關(guān)活動(dòng)，不可避免的出現(xiàn)閥芯表面存在臟物而造成閥芯銹死。

解決方法是拆除氣動(dòng)頭，運(yùn)用活動(dòng)扳手來回開關(guān)活動(dòng)球閥閥芯，直至閥芯開關(guān)靈活。通過該方法整改了中5站分1/1排污截?cái)嚅y關(guān)不到位問題。

通過現(xiàn)場實(shí)踐及理論分析，為了消除排污截?cái)嚅y由于長時(shí)間未開關(guān)而導(dǎo)致閥體閥芯開關(guān)較死現(xiàn)象，本區(qū)規(guī)定集氣站員工每日對(duì)排污截?cái)嚅y進(jìn)行開關(guān)測試兩次。

（2）閥桿處加注機(jī)油：鑒于閥體傳動(dòng)軸及閥桿都可能存在銹死情況，除了來回開關(guān)活動(dòng)閥芯外，還需定期對(duì)閥桿處加注機(jī)油，通過手動(dòng)來回活動(dòng)閥桿，使閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。

（3）截?cái)嚅y加裝護(hù)套：考慮到截?cái)嚅y處于室外環(huán)境，加之靖邊本地風(fēng)沙較大，長年累月不可避免的使風(fēng)沙進(jìn)入到截?cái)嚅y閥體及閥桿連接處，導(dǎo)致閥桿開關(guān)困難。為此借鑒外輸截?cái)嚅y加裝護(hù)套方法，對(duì)排污截?cái)嚅y也采取了同樣的方法。

通過采取以上幾種方法，對(duì)全區(qū)排污截?cái)嚅y關(guān)不到位問題進(jìn)行了統(tǒng)一整改，取得了較好的效果，但仍無法解決中6、中8站6臺(tái)截?cái)嚅y存在問題，通過上述方法難以從根本上解決問題。

3　改造思路及實(shí)施過程

3.1改造思路

經(jīng)上述方法整改后仍無法解決6臺(tái)截?cái)嚅y存在問題，聯(lián)系四川自貢截?cái)嚅y廠家，分析根本原因在于彈簧彈力變?nèi)?，關(guān)閥狀態(tài)下彈簧作用力產(chǎn)生扭矩?zé)o法推動(dòng)閥芯關(guān)到位置，更換彈簧才能解決該問題。

由于上述幾種整改措施維護(hù)工作量較大，收效甚微，而且若更換彈簧后，隨著使用時(shí)間的延長，截?cái)嚅y仍會(huì)出現(xiàn)該問題，難以從根本上解決問題。于是設(shè)想更改截?cái)嚅y氮?dú)庾饔梅绞?，由以往氣開式工作原理改為氣關(guān)式，完成用氮?dú)鈦黻P(guān)閥，彈簧彈力產(chǎn)生扭矩用于開閥，從而解決截?cái)嚅y關(guān)不到位問題，同時(shí)也消除彈簧可能被長期壓縮而出現(xiàn)內(nèi)部組件卡死乃至彈簧斷裂等情況發(fā)生。

3.2可行性分析

3.2.1工作原理氣關(guān)式作用原理：打開截?cái)嚅y時(shí)，通過彈簧作用力產(chǎn)生扭矩傳遞給傳動(dòng)軸開啟閥體，此種情況下彈簧長期處于自然狀態(tài)。關(guān)閉截?cái)嚅y時(shí)，通過電磁閥打開后氮?dú)鉀_入氣缸，彈簧被壓縮，通過氮?dú)鈿怏w壓力帶動(dòng)活塞，克服彈簧彈力的作用，進(jìn)而將扭矩傳遞給傳動(dòng)軸關(guān)閉閥體，此種情況下彈簧短期處于壓縮狀態(tài)。

由截?cái)嚅y氣關(guān)式工作原理可知，改造后利用氮?dú)鈦硗瓿申P(guān)閥動(dòng)作，使彈簧長期處于自然伸展?fàn)顟B(tài)，消除了長期被壓縮而導(dǎo)致內(nèi)部組件卡死乃至彈簧斷裂等情況的發(fā)生，對(duì)于彈簧彈性系數(shù)、延長彈簧使用壽命等效果較好。

3.2.2扭矩分析由截?cái)嚅y設(shè)計(jì)構(gòu)造原理可知，截?cái)嚅y彈簧彈力存在一定的彈簧扭矩，即初始值與終值，初始值表示氮?dú)庾饔孟麻_閥需要達(dá)到的最低扭矩，而終值為彈簧恢復(fù)自然狀態(tài)用于關(guān)閥所需的最小扭矩值。由于改造過程并未對(duì)傳動(dòng)軸所需扭矩做出改變，因此氣關(guān)式改造在扭矩分析上是完全可能的，只需更改氮?dú)庾饔梅绞郊纯?。如果需要增大氮?dú)猱a(chǎn)生的扭矩值，只需調(diào)高氮?dú)鈮毫纯伞?/p>

3.3改造實(shí)施過程

通過理論分析表明截?cái)嚅y氣關(guān)式改造是完全可行的，于是本區(qū)對(duì)中6站分1/1排污截?cái)嚅y進(jìn)行了改造，具體如下：

3.3.1轉(zhuǎn)動(dòng)球閥閥體閥芯90°首先在自動(dòng)狀態(tài)下關(guān)閉截?cái)嚅y，拆除氣動(dòng)頭，使球閥閥芯處于關(guān)閉狀態(tài)。為了達(dá)到更改目的，需將球閥閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)90°，使球閥處于打開狀態(tài)，而氣動(dòng)頭處于關(guān)閥位置。

3.3.2更改回訊器顯示由于回訊器與傳動(dòng)軸相連，與閥體開關(guān)顯示同步信號(hào)?；赜嵠鞯娘@示又與凸輪有關(guān)，改變球閥閥芯開關(guān)位置后，為了保證截?cái)嚅y回訊器顯示與球閥開關(guān)一致，需將凸輪位置調(diào)節(jié)90°。

3.3.3更改電腦流程圖顯示由于電腦流程圖顯示是由回訊器信號(hào)電纜通過有源觸點(diǎn)開關(guān)將閥門的開關(guān)狀態(tài)反饋至電腦流程圖（station），所以為了保證電腦開關(guān)顯示與現(xiàn)場一致，積極聯(lián)系數(shù)字化與科技信息中心，申請更改流程圖顯示開、關(guān)閥狀態(tài)，保證電腦顯示與現(xiàn)場一致。

3.4改造后運(yùn)行情況分析

改造后在日常運(yùn)行過程中，本區(qū)安排站內(nèi)員工跟蹤觀察，發(fā)現(xiàn)當(dāng)截?cái)嚅y氮?dú)鈮毫Φ陀?.6MPa時(shí)，閥開始出現(xiàn)關(guān)不到位而內(nèi)漏；當(dāng)?shù)獨(dú)鈮毫_(dá)到0.6MPa時(shí)，截?cái)嚅y能夠正常關(guān)到位而且不內(nèi)漏，說明改造后排污截?cái)嚅y關(guān)閥所需初始值為0.6MPa氮?dú)猱a(chǎn)生的扭矩值（見表1）。

表1　中6站分1/1排污截?cái)嚅y每日開關(guān)測試表

經(jīng)改造后分1/1運(yùn)行情況良好，很好的解決了關(guān)不到位問題，也消除了潛在的安全隱患。鑒于很好的解決了中6站分1/1截?cái)嚅y存在問題，后期本區(qū)又對(duì)中8 站3臺(tái)排污截?cái)嚅y進(jìn)行了改造。中6、中8站4臺(tái)截?cái)嚅y改造前后運(yùn)行情況的統(tǒng)計(jì)（見表2）。

表2　中6、中8站4臺(tái)排污截?cái)嚅y改造運(yùn)行情況表

通過表2可知，改造后排污截?cái)嚅y關(guān)閥效果明顯，基本解決了緊急情況下電動(dòng)球閥出現(xiàn)故障而無法關(guān)閉分離器排污的問題，從工藝流程上降低了天然氣通過分離器排污竄入地層采出水罐的可能，從而降低了無人值守站排污系統(tǒng)的安全隱患。

表3　排污截?cái)嚅y改造前后優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

4　效果評(píng)價(jià)

4.1改造前后效果對(duì)比

改造后優(yōu)點(diǎn)（見表3）：（1）解決了排污截?cái)嚅y關(guān)不到位問題，消除了電動(dòng)球閥出現(xiàn)故障而導(dǎo)致緊急情況下無法關(guān)閉排污流程，造成天然氣竄入地層采出水罐帶來的安全隱患；（2）彈簧處于自然伸展?fàn)顟B(tài)，消除了彈簧長期被壓縮現(xiàn)象，對(duì)于彈簧的長期使用效果較好，而且也會(huì)避免彈簧由于長期被壓縮而造成的卡阻現(xiàn)象發(fā)生。

4.2節(jié)約成本

咨詢排污截?cái)嚅y彈簧采購價(jià)格可知，若更換彈簧，費(fèi)用大致為（見表4）。

表4　更換彈簧費(fèi)用計(jì)算

通過表4可知，若更換彈簧，成本費(fèi)用為960.00元，雖然更換費(fèi)用較低，但該問題一出現(xiàn)就得更換，操作維護(hù)頻次較高，難以從根本上解決該問題。但作用方式改造不需要更換部件也能解決關(guān)不到位問題，既解決了根本的問題，又節(jié)省了費(fèi)用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

中圖分類號(hào)：TE931.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-5285（2016）06-0084-03

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.06.021

*收稿日期：2016－05-16