何文(湖北能源集團股份有限公司，湖北 武漢 430077)

先導式安全閥出口介質(zhì)倒流入口管道原因分析及應對措施

何文(湖北能源集團股份有限公司，湖北 武漢 430077)

介紹了輸氣站放空管線上A46F（AF46Y）型先導式安全閥的結(jié)構(gòu)原理，分析了在實際生產(chǎn)運行中天然氣從先導式安全閥出口管道倒流入進口管道的原因，并提出應對措施。

輸氣站;先導式安全閥;氣體倒流;分析;主閥密封

先導式安全閥是一種由主閥和導閥組成的安全閥，導閥響應系統(tǒng)介質(zhì)壓力自身動作從而控制主閥的開關動作。主要優(yōu)點是將彈簧直接作用改為導閥間接作用，提高了動作的靈敏度，且主閥采用套筒活塞式，雙重密封閥座結(jié)構(gòu)，動作精度高、重復性好、不泄漏、工作穩(wěn)定可靠[1]。A46F型先導式安全閥在某天然氣公司輸氣站壓力容器（管道）放空系統(tǒng)中有著廣泛應用。

1 A46F型先導式安全閥結(jié)構(gòu)原理

1.1 結(jié)構(gòu)特點

先導式安全閥由主閥、導閥、引壓管、過濾器等部分組成。導閥為彈簧式安全閥，由閥體、閥瓣、彈簧、泄放口等構(gòu)成。主閥由閥體、活塞式閥瓣、套筒、彈簧等構(gòu)成。主閥的動作由導閥控制[2]。

1.2 工作原理

正常工作狀態(tài)下，介質(zhì)從引壓管經(jīng)導閥進入主閥閥瓣上腔，由于主閥閥瓣上腔是密閉的，且主閥閥瓣上腔的水平圓截面積大于安全閥入口流道圓截面積，加上主閥閥瓣上腔放置有一彈簧，所以主閥閥瓣上腔的合力大于閥座介質(zhì)向上的合力，從而使主閥瓣密封面和主閥座密封面緊緊貼合達到密封。當介質(zhì)壓力升高達到規(guī)定值（即整定壓力）時，導閥閥瓣離開閥座，主閥瓣上腔內(nèi)的介質(zhì)迅速通過導閥泄放口排氣，使壓力下降，主閥瓣因閥座向上的介質(zhì)壓力大于閥瓣上腔彈簧的壓力而打開，全量排放。當介質(zhì)壓力下降到規(guī)定值時，導閥彈簧又將閥瓣推向閥座，二者密封面重新貼合，導閥閥瓣重新關閉，介質(zhì)從引壓管經(jīng)導閥進入主閥上腔，重新將主閥瓣推向主閥座，使其關閉，安全閥整體又回到正常工作狀態(tài)[2]。

2 先導式安全閥出口介質(zhì)倒流入口管道的兩個案例

案例一：

某輸氣站投產(chǎn)期間，在撬裝壓力容器、管道、設備整體氮氣置換試壓合格后，保持常壓狀態(tài)（即表壓為0），根據(jù)投產(chǎn)試運行方案及實際情況，撬裝通天然氣前，先采用天然氣對進站管道放空吹掃，將進站埋地管道內(nèi)存留的雜物吹掃干凈。進站來氣壓力2.5MPa，通過快速放空吹掃后發(fā)現(xiàn)，撬裝各壓力容器、管道內(nèi)已進入近2MPa的天然氣。吹掃前除各壓力容器（管道）安全閥入口端的截斷閥門處于開啟狀態(tài)以外，其他進入撬裝的各閥門均處于關閉狀態(tài)。經(jīng)分析，撬裝各壓力容器、管道的天然氣是在進站放空吹掃時通過各安全閥的出口放空管道反向流進入口管道，從而進入撬裝壓力容器（管道）內(nèi)。

案例二：

某天然氣接收站具有調(diào)壓功能，調(diào)壓前運行壓力5MPa，調(diào)壓后運行壓力不超過3MPa，因上游來氣壓力超過進站安全閥整定值（整定值為5.5MPa），導致進站安全閥起跳放空，隨后出現(xiàn)出站壓力升高到3.3MPa,導致出站的先導式安全閥（整定值為3.3MPa）也起跳放空。經(jīng)排查分析，調(diào)壓設備運行正常，調(diào)壓后壓力升高的原因是高壓側(cè)放空管與低壓側(cè)放空管在站內(nèi)匯集成一根管道前往放空立管，由于高壓側(cè)安全閥起跳，高壓側(cè)天然氣從放空管經(jīng)低壓側(cè)先導式安全閥出口放空管反向流進入口管道從而進入低壓側(cè)壓力容器（管道），導致低壓側(cè)壓力升高。

3 先導式安全閥出口介質(zhì)倒流入口管道原因分析

(1)通過拆卸解體先導式安全閥主閥，主閥閥芯下端面外徑比主閥閥座外徑大，主閥閥芯下端出現(xiàn)一個與出口管道連通的環(huán)形端面，出口管道介質(zhì)壓力會作用到該環(huán)形端面上。當閥芯下端環(huán)形端面受到的出口管道介質(zhì)壓力大于閥芯上端彈簧彈力時，出口管道介質(zhì)會克服彈簧彈力將主閥閥芯推開進入到入口管道內(nèi)。

(2)高壓管道與低壓管道交匯點離高壓放空點較近，高壓發(fā)空介質(zhì)還未流到放空立管處就已經(jīng)流向低壓管道。

4 應對措施

4.1 高低壓放空管道交匯點不宜離高壓放空管道過近。

在設計時將高壓放空管道與低壓放空管道單獨連接到放空立管，盡可能避免高壓介質(zhì)向低壓管道倒流?，F(xiàn)階段高低壓管道已交匯的，可在低壓放空管道上安裝止回閥，止回閥可以使高壓介質(zhì)不能進入低壓管道，同時不阻礙低壓管道正常放空引流。

4.2 改進先導式安全閥閥芯與閥座的結(jié)構(gòu)。

設計先導式安全閥時可將閥芯外徑設計的不大于閥座外徑，避免閥芯出現(xiàn)側(cè)面露出的環(huán)形端面，從而有效避免高壓放空時介質(zhì)通過露出的環(huán)形端面將閥芯推開進入低壓管道、容器。

4.3 高壓放空時關閉低壓管道安全閥下方截斷閥門。

高壓管道放空時，通過關閉低壓管道安全閥下方截斷閥門，防止高壓介質(zhì)導入低壓管道導致低壓管道超壓運行。此類做法在輸氣站投產(chǎn)時可采用，確保投產(chǎn)安全順利。

5 結(jié)語

該先導式安全閥出口介質(zhì)倒流入口管道的主要原因與閥芯結(jié)構(gòu)及高低壓管放空管的交匯點距離高壓管道較近有關系，為了解決該問題可以采用改變高低壓發(fā)空管道交匯點、改進先導式安全閥結(jié)構(gòu)、放空時關閉先導式安全閥下方截斷閥門等方式，從而確保生產(chǎn)運行安全。

[1]蔣建國，劉光.先導式安全閥泄漏原因及排除[J].中國特種設備安全，2010(27):159.

[2]潘多艷.油田公司天然氣站先導式安全閥故障分析[J].石油和化工設備，2012(15):77-79.

何文(1989-)，男，安徽安慶人，碩士，助理工程師，能源安全管理方向。