劉良果 劉力升 梅茜迪

摘 ? 要：天然氣站場分離器多采用兩級排污閥控制進行排污，一級閥門為截斷閥，二級閥門為控制閥，雖然采取了兩級閥門控制，但在日常生產(chǎn)過程中仍然出現(xiàn)排污閥內(nèi)漏的情況。針對出現(xiàn)的此種情況，從輸氣站場分離器排污操作規(guī)程以及閥門結(jié)構(gòu)入手，分析了引起內(nèi)漏的原因以及閥套式排污閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理，提出了一定的改進措施。

關(guān)鍵詞：輸氣站場 ?排污閥 ?內(nèi)漏

中圖分類號：TG172.9 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（a）-0110-03

1 ?引言

目前輸氣站場分離器排污閥多為兩級控制，以某輸氣站分離器排污閥為例進行分析：一級閥門為A公司的平板閘閥;二級閥門為B公司的閥套式排污閥。排污操作時，一級平板閘閥只做全開全關(guān)，二級閥套式排污閥控制進行排污。

2 ?閥門結(jié)構(gòu)原理

2.1 平板閘閥結(jié)構(gòu)原理

平板閘閥由閥桿、閘板、閥體、閥蓋、密封圈、傳動裝置等部件組成，兩端與管線連接而形成氣體通道，中部兩側(cè)裝有密封圈，閘板沿通道軸線的垂直方向移動，用傳動裝置帶動閥桿螺母回轉(zhuǎn)運動帶動閘板作垂直于流體的相對直線位移實現(xiàn)閘板的啟閉。在管路上做全開全關(guān)用，一般閘閥不可作為調(diào)節(jié)流量使用，閥門密封依靠閘板和密封圈緊貼來實現(xiàn)，緊貼的嚴密程度反映了該閥門密封性能的好壞[1]。

2.2 閥套式排污閥結(jié)構(gòu)原理

閥套式排污閥由節(jié)流軸、柱塞形閥芯、閥芯套、閥體、閥桿、閥座、緩壓軸等部分組成。閥套式排污閥主要通過閥芯的上下運行改變閥門開度[2]。開閥時，閥芯緩慢開啟，閥芯密封面與閥座密封面有一定空間距離時，氣體和雜質(zhì)一同經(jīng)過節(jié)流軸、套墊窗口、閥套窗口節(jié)流后，由閥套排污窗口排出。

3 ?排污閥內(nèi)漏原因分析

3.1 閥套式排污閥內(nèi)漏原因分析

（1）閥門開啟過程（排污過程）

①逆時針轉(zhuǎn)動手輪，閥桿帶動閥芯逐漸上移，密封面脫開，閥芯上的導(dǎo)流座移出閥座內(nèi)孔，形成窄縫間隙，介質(zhì)通過閥座上的對稱節(jié)流孔進入閥座內(nèi)部，少量介質(zhì)可通過窄縫流出，逐漸降低系統(tǒng)壓力。

②繼續(xù)逆時針轉(zhuǎn)動手輪，閥芯向上運動，導(dǎo)流座上的節(jié)流孔移出閥座內(nèi)腔，較多的介質(zhì)通過導(dǎo)流座和閥套節(jié)流后順利排出。

③繼續(xù)逆時針旋轉(zhuǎn)手輪，閥芯向上移至全開位置，此時，介質(zhì)壓力已大大降低，大量雜質(zhì)可直接從閥套節(jié)流孔處排出，并在倒置的密封處形成渦流，不斷清潔密封面，防止雜質(zhì)粘附在密封面上。

（2）閥門關(guān)閉過程

①順時針轉(zhuǎn)動手輪，閥桿帶動閥芯下移，此時排污已結(jié)束，系統(tǒng)壓力降低，閥套上的節(jié)流孔面積逐漸減小，導(dǎo)流座靠近閥座，并改變介質(zhì)流向，介質(zhì)經(jīng)節(jié)流后以一定的速度流過密封部位，逐漸加強對密封面的清潔力度。

②繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪，閥芯上的導(dǎo)流座進入閥座內(nèi)孔，形成窄縫節(jié)流，由于排污接近結(jié)束，介質(zhì)雜質(zhì)已經(jīng)較少，導(dǎo)流座和閥座的窄縫阻止了殘留的微小雜質(zhì)流入密封面，介質(zhì)通過窄縫快速流出，徹底清掃密封面。

③繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪，閥芯和密封座接觸，實現(xiàn)密封[3]。

通過對閥門開關(guān)過程的分析可知，造成閥套式排污閥內(nèi)漏的主要原因有兩個方面：一是閥芯底端嵌入聚四氟乙烯與閥座凸臺端面之間的軟密封損壞，如圖1所示，原本“圓形”的四氟墊片沖蝕成“梅花形”。

二是閥芯底端內(nèi)孔錐面與閥座凸臺錐面之間硬密封損壞，如圖2所示，閥芯完全被沖蝕，無法與閥座凸臺錐面形成硬密封。

3.2 平板閘閥內(nèi)漏原因分析

平板閥門密封依靠閘板和密封圈緊貼來實現(xiàn)，造成平板閘閥內(nèi)漏的主要原因有兩個方面：一是閥座密封座圈的損壞以及閘板的沖蝕將會導(dǎo)致閥門的內(nèi)漏，如圖3所示。

二是閥座和閘板之間污物過多，堆積在密封面處，造成氣流的沖蝕導(dǎo)致閥門的內(nèi)漏，如圖4所示。

4 ?閥套式排污閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改進措施

根據(jù)之前的分析可知，閥套式排污閥容易被沖蝕損壞的是軟密封四氟墊片，解決其內(nèi)漏的方法為更換四氟墊片，但更換墊片后經(jīng)幾次排污仍舊出現(xiàn)閥門內(nèi)漏。針對夾灘站多次出現(xiàn)的閥門內(nèi)漏情況，作業(yè)區(qū)組織對閥套式排污閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行了認真分析，發(fā)現(xiàn)閥芯密封墊片被沖蝕損壞部位正對閥芯上的凸齒，如圖5所示。

為了驗證此處突齒改變流態(tài)后對密封面的破壞強度，進行了驗證測試，經(jīng)一次正常排污后，密封面突齒的正下方就被沖蝕損壞，造成了閥門的內(nèi)漏，如圖6所示。

同時，經(jīng)拆卸發(fā)現(xiàn)閥芯節(jié)流軸與閥座凸臺錐面之間并未完全嚙合，為了實現(xiàn)閥芯節(jié)流軸一級節(jié)流緩壓的作用，達到硬軟雙重密封效果。作業(yè)區(qū)結(jié)合樂山長儀閥門廠對閥門結(jié)構(gòu)進行了改進，將閥芯以及對應(yīng)的閥座凸臺錐面改小，使閥座凸臺錐面與閥芯完全嚙合。

經(jīng)過改進后的閥門在一定程度上減輕了流體對閥座四氟墊的沖蝕，但經(jīng)過一段時間的運行后，閥門仍舊出現(xiàn)了內(nèi)漏情況，且由于流通量變小，相應(yīng)增加了排污難度和增長了排污時間，造成1MPa以下根本無法排污的情況。經(jīng)拆卸發(fā)現(xiàn)，閥座、閥芯以及閥芯套的開孔變小，雖然實現(xiàn)了閥芯節(jié)流軸一級節(jié)流緩壓的作用，但由于天然氣流通通道減小，流速增加，對閥體以及閥座造成了更加嚴重的沖蝕，閥芯節(jié)流軸由于一級節(jié)流作用也更易被沖蝕，改進并沒有得到預(yù)期的效果，沖蝕后的情況如圖8。

因此，將閥座、閥芯以及閥芯套的開孔變小的方法不能徹底解決閥門受沖蝕的情況，隨后作業(yè)區(qū)又結(jié)合廠家對閥套式排污閥結(jié)構(gòu)再次進行探討，認為閥芯的硬軟雙重密封是保證閥門不泄漏的關(guān)鍵，在保證雙重密封的前提下，應(yīng)該增大天然氣的流通面積，防止節(jié)流產(chǎn)生高流速的流體對閥體內(nèi)部造成沖蝕，增大流通面積從以下幾個方面進行改進：（1）閥座開孔面積;（2）閥芯節(jié)流軸一級節(jié)流后的流通面積;（3）閥套的開孔面積。

通過閥門流通面積的增加，一方面保證了污物的順利排放;另一方面也減輕了流體對閥門的沖蝕，取得了一定的效果。

5 ?結(jié)語

通過失效分析，提出以下建議：（1）平板閘閥每半年對閥腔吹掃排污一次，并增加平板閘閥閥腔吹掃排污的頻率，調(diào)整為一個月或半個月（根據(jù)管內(nèi)污物情況而定）一次，防止H2S粉末大量殘留在閥腔內(nèi);（2）在平板閘閥閥腔排污口加裝小球閥，便于排污吹掃的控制;（3）每次排污操作后，對平板閘閥閥座進行注脂，保證密封脂充盈密封面，防止H2S粉末殘留在閥座和閘板之間，造成閘板和閥座的沖蝕;（4）分離器一級排污閥更換為密封效果更好的球閥作為一級截斷閥門定期對閥套式排污閥整體拆卸清洗一次，清除通過閥芯平衡孔流向閥芯上腔的污物，并檢查閥體沖蝕情況，及時更換損壞的閥門以及相應(yīng)的密封墊片。

參考文獻

[1] 張德姜，王懷義，邱平，等.石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計手冊·第三篇[M].北京：中國石化出版社，2014.

[2] 何養(yǎng)聯(lián)，趙志濤，羅飛，等.輸油站場典型閥門設(shè)備失效分析及預(yù)防[J].內(nèi)蒙古石油化工，2016（9）：75-77.

[3] 中國石油天然氣集團公司規(guī)劃設(shè)計總院.油氣田常用閥門選用手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000.