冷濤田張曉

（海洋石油工程股份有限公司）(青島德固特節(jié)能裝備股份有限公司）

關(guān)鍵閥門(mén)在LNG模塊化建造中的測(cè)試方法分析

冷濤田*張曉

（海洋石油工程股份有限公司）(青島德固特節(jié)能裝備股份有限公司）

關(guān)鍵閥門(mén)是LNG工廠極為重要的隔斷和控制設(shè)備，對(duì)保障各類(lèi)單體生產(chǎn)設(shè)備和工藝生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重要意義。詳細(xì)分析了LNG模塊化建造在其調(diào)試階段如何對(duì)關(guān)鍵閥門(mén)進(jìn)行測(cè)試，提出了測(cè)試的技術(shù)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵閥門(mén)模塊化建造測(cè)試方法安全閥行程測(cè)試泄漏測(cè)試法蘭

在液化天然氣核心工藝模塊建造項(xiàng)目中，關(guān)鍵閥門(mén)因其在工藝生產(chǎn)中的特殊作用，測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)較高，測(cè)試的步驟較多，是工藝系統(tǒng)管線建造與調(diào)試的必經(jīng)環(huán)節(jié)和關(guān)鍵路徑之一。因此，掌握關(guān)鍵閥門(mén)的測(cè)試技術(shù)要點(diǎn)和測(cè)試步驟，對(duì)加強(qiáng)建造與調(diào)試各個(gè)環(huán)節(jié)的有效銜接，提高建造與調(diào)試的效率意義重大。本文依托正在進(jìn)行的YAMAL LNG模塊化建造項(xiàng)目，結(jié)合已完工的ICHTHYS LNG模塊化建造項(xiàng)目、GORGON模塊化建造項(xiàng)目，探討了關(guān)鍵閥門(mén)的測(cè)試以及相關(guān)的注意事項(xiàng)，可對(duì)項(xiàng)目的優(yōu)質(zhì)高效交付以及后續(xù)承攬LNG模塊化建造項(xiàng)目提供參考。

1 關(guān)鍵閥門(mén)定義

在液化天然氣（LNG）核心工藝模塊中，從項(xiàng)目伊始，就須根據(jù)工藝要求定義關(guān)鍵閥門(mén)的種類(lèi)和數(shù)量[1]。在系統(tǒng)和子系統(tǒng)劃分階段，需要在工藝流程圖上明確對(duì)關(guān)鍵閥門(mén)進(jìn)行識(shí)別并編號(hào)。據(jù)此，試壓程序應(yīng)明確完成試壓后才能安裝關(guān)鍵閥門(mén)，管線系統(tǒng)清潔程序需規(guī)定關(guān)鍵閥門(mén)安裝前后進(jìn)行清潔檢查并作好記錄，氣密（GALT）程序和最大壓力（MOP）測(cè)試程序需定義關(guān)鍵閥門(mén)泄漏測(cè)試的技術(shù)要求。

定義如下情況的閥門(mén)為關(guān)鍵閥門(mén)：

（1）工藝安全閥和緊急關(guān)斷閥。

（2）用于關(guān)鍵工藝處理系統(tǒng)的手動(dòng)隔離控制閥、儀表控制類(lèi)閥門(mén)（公用氣、飲用水、生產(chǎn)水等系統(tǒng)除外）。

LNG管廊（PAR）模塊的關(guān)鍵閥門(mén)數(shù)量較少，單列LNG主管廊模塊關(guān)鍵閥門(mén)不超過(guò)20個(gè)。核心工藝模塊（PAU）中關(guān)鍵閥門(mén)的種類(lèi)和數(shù)量較多。以亞馬爾天然氣模塊（YAMAL LNG）建造項(xiàng)目為例，共有3列核心工藝模塊，其中單列12個(gè)模塊中總計(jì)有266個(gè)關(guān)鍵閥門(mén)，即170個(gè)儀表控制關(guān)鍵閥門(mén)和96個(gè)手動(dòng)控制關(guān)鍵閥門(mén)。

2 關(guān)鍵閥門(mén)測(cè)試步驟

2.1 關(guān)鍵閥門(mén)測(cè)試階段分類(lèi)

關(guān)鍵閥門(mén)測(cè)試分為如下四個(gè)階段（如表1所示）：第一階段，廠家的出廠測(cè)試報(bào)告，要求測(cè)試數(shù)據(jù)詳實(shí)、報(bào)告齊全，如果條件允許，可以選派配管和儀表工程師見(jiàn)證廠家出廠測(cè)試。第二階段，關(guān)鍵閥門(mén)到達(dá)建造場(chǎng)地后，一般在安裝前，先在車(chē)間內(nèi)對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試合格并與業(yè)主聯(lián)合簽署檢查測(cè)試單后，才能進(jìn)入到模塊安裝階段。第三和第四階段為安裝后的測(cè)試，分別為預(yù)調(diào)試階段工藝系統(tǒng)氣密測(cè)試期間進(jìn)行的低壓測(cè)試和調(diào)試階段最大壓力泄漏測(cè)試期間進(jìn)行的高壓測(cè)試。

表1 關(guān)鍵閥門(mén)四個(gè)測(cè)試階段

2.2 關(guān)鍵閥門(mén)測(cè)試特點(diǎn)

（1）關(guān)鍵閥門(mén)的測(cè)試項(xiàng)

對(duì)于單個(gè)關(guān)鍵閥門(mén)其測(cè)試項(xiàng)分為兩類(lèi)，一是行程測(cè)試（stroke test），二是氣體泄漏測(cè)試（leak test）。行程測(cè)試，即通常意義下的標(biāo)定過(guò)程，針對(duì)的是儀表控制關(guān)鍵閥門(mén)。也就是使用氮?dú)饣蛘吒稍锟諝庾鳛殚_(kāi)啟氣源，以24 V電源、直流電流信號(hào)源等控制電磁閥開(kāi)度，檢查測(cè)試閥門(mén)是否按照規(guī)格書(shū)要求正常啟閉，開(kāi)度是否符合要求。氣體泄漏測(cè)試，主要是用干燥空氣對(duì)閥門(mén)的密性進(jìn)行測(cè)試。

關(guān)鍵閥門(mén)的測(cè)試項(xiàng)分類(lèi)如表2所示。

（2）關(guān)鍵閥門(mén)安裝方式

關(guān)鍵閥門(mén)的安裝方式不同，測(cè)試項(xiàng)也有所不同。對(duì)于儀表控制類(lèi)閥門(mén)，行程測(cè)試沒(méi)有區(qū)別，有區(qū)別的是泄漏測(cè)試。關(guān)鍵閥門(mén)主要有兩類(lèi)安裝方式：一類(lèi)是法蘭端面的閥門(mén)，這類(lèi)閥門(mén)無(wú)論是在車(chē)間還是在模塊上，均要進(jìn)行泄漏測(cè)試；另一類(lèi)是焊接端面的閥門(mén)，在車(chē)間測(cè)試階段，這類(lèi)閥門(mén)由于無(wú)法在兩側(cè)端面實(shí)施密封措施，因此無(wú)法進(jìn)行泄漏測(cè)試，只能在模塊上焊接完成后才能進(jìn)行泄漏測(cè)試。

表2 關(guān)鍵閥門(mén)測(cè)試項(xiàng)分類(lèi)

3 建造場(chǎng)地關(guān)鍵閥門(mén)典型測(cè)試技術(shù)要點(diǎn)

3.1 車(chē)間測(cè)試

根據(jù)關(guān)鍵閥門(mén)特點(diǎn)和模塊安裝需求編排出測(cè)試計(jì)劃，鎖定相關(guān)測(cè)試資源，例如提前預(yù)制關(guān)鍵閥門(mén)測(cè)試的臺(tái)架、測(cè)試的盲板、氣源等。

對(duì)于儀表控制閥門(mén)，首先需要進(jìn)行行程測(cè)試，測(cè)試閥門(mén)本身的控制是否完好。行程測(cè)試完成后進(jìn)行氣體密性測(cè)試，密性測(cè)試方法如圖1所示。測(cè)試壓力為6×105Pa，使用的氣體為氮?dú)饣蚋稍锟諝?，考慮到場(chǎng)地資源，使用干燥空氣較為方便。是否泄漏的標(biāo)準(zhǔn)：以加壓側(cè)壓力是否變化，另一側(cè)檢查是否有氣泡冒出為檢測(cè)參數(shù)，然后根據(jù)規(guī)格書(shū)查表核對(duì)其泄漏量是否在最大允許泄漏量控制范圍之內(nèi)。

圖1車(chē)間測(cè)試示意圖

完成車(chē)間測(cè)試并填寫(xiě)完工檢查單后，即可釋放至現(xiàn)場(chǎng)安裝。

3.2 關(guān)鍵閥門(mén)安裝后的測(cè)試

關(guān)鍵閥門(mén)安裝后的測(cè)試分為兩步，第一步為工藝系統(tǒng)氣密（GALT）期間的測(cè)試，第二步為最大壓力（MOP）測(cè)試期間的測(cè)試。兩者的測(cè)試方法和測(cè)試流程是相同的。關(guān)鍵閥門(mén)的測(cè)試方法：完成氣密和MOP測(cè)試后，關(guān)鍵閥門(mén)所在的下游管線泄壓，繼續(xù)觀察壓力表的壓力。如果壓力表指數(shù)下降，表明此關(guān)鍵閥門(mén)泄漏；若壓力表在20 min內(nèi)無(wú)變化，表明此關(guān)鍵閥門(mén)無(wú)泄漏?；蛘撸梢允褂贸暡z測(cè)儀檢測(cè)關(guān)鍵閥門(mén)的法蘭處是否有泄漏。

兩者唯一不同的是測(cè)試的壓力不同，氣密測(cè)試的壓力低于7×105Pa，而最大壓力測(cè)試的壓力大于等于7×105Pa，有的系統(tǒng)壓力甚至達(dá)到了80×105Pa。高壓泄漏測(cè)試往往是出問(wèn)題最多的環(huán)節(jié)，幾乎已完工的模塊在MOP測(cè)試期間都出現(xiàn)過(guò)閥門(mén)泄漏的問(wèn)題。泄漏原因主要有兩類(lèi)：一是閥門(mén)本身的質(zhì)量問(wèn)題，需要廠家現(xiàn)場(chǎng)維修或者更換；二是現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)不到位，例如關(guān)鍵閥門(mén)所在的管線內(nèi)部清潔未達(dá)標(biāo)即進(jìn)行了閥門(mén)安裝，致使雜質(zhì)進(jìn)入到閥門(mén)密封處。因此，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管線的保護(hù)必須嚴(yán)格按照項(xiàng)目保護(hù)程序嚴(yán)格執(zhí)行，否則得不償失。

（4）從布管區(qū)和非布管區(qū)的應(yīng)力分布圖可以看到，非布管區(qū)的應(yīng)力明顯大于布管區(qū)的應(yīng)力，而布管區(qū)管孔處的應(yīng)力由于受非布管區(qū)彎曲應(yīng)力的影響，從非布管區(qū)往布管區(qū)呈逐漸遞減的狀態(tài)。在以后的換熱器定期檢驗(yàn)中，我們應(yīng)根據(jù)管孔的應(yīng)力分布情況，有重點(diǎn)、有針對(duì)性地進(jìn)行檢驗(yàn)。

[1]陸征，蔣國(guó)．螺桿膨脹機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用[A]．見(jiàn)：2010年設(shè)備、機(jī)泵、攪拌年會(huì)會(huì)刊[C]．2010.

[2]GB/T 151—2015熱交換器[S].

[3]劉天豐，陳建良，林興華．非對(duì)稱管殼式換熱器的三維有限元結(jié)構(gòu)分析[J]．壓力容器，2009(3)：27-31.

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[8]JB 4732—1995鋼制壓力容器——分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（2005年確認(rèn)）[S].

每一次進(jìn)行的氣密測(cè)試和最大壓力泄漏測(cè)試所包含的關(guān)鍵閥門(mén)數(shù)量不一，最多一次達(dá)到24個(gè)關(guān)鍵閥門(mén)。在進(jìn)行MOP作業(yè)時(shí)，涉及到高壓作業(yè)，一般需對(duì)整個(gè)模塊進(jìn)行強(qiáng)制隔離，隔離的時(shí)間應(yīng)該統(tǒng)籌考慮關(guān)鍵閥門(mén)的測(cè)試時(shí)間。

4 總結(jié)

關(guān)鍵閥門(mén)測(cè)試是一個(gè)不容忽視的測(cè)試環(huán)節(jié)。系統(tǒng)化認(rèn)識(shí)關(guān)鍵閥門(mén)測(cè)試在工藝系統(tǒng)上的重要作用和準(zhǔn)確掌握測(cè)試方法，對(duì)LNG工廠模塊化建造調(diào)試的工期、安全、降本增效等有著重大的意義，對(duì)后續(xù)承攬LNG模塊、提高核心競(jìng)爭(zhēng)力也具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

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(收稿日期：2015-12-12)

Analysis of Test Method of Critical Valve in LNG Modularization Project

Leng TaotianZhang Xiao

The critical valve is the crucial cut-off and control equipment for the LNG plant,which is of great significance for the proper functioning of the monomer production equipment and the process system.Moreover,the test method of the critical valve in the LNG modularization project during the debugging phase is analyzed in detail while the technical essentials and the notes are proposed.

Critical valve;Modularization project;Test method;Safety valve;Stroke test;Leakage test;Flange

TQ 050.6

10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2016.12.009

2016-03-20）

*冷濤田，男，1983年生，碩士，工程師。天津市，300452。