余俊濤，劉 愉，張兵強，柴 軍

(1.山東省中遠天然氣技術服務有限責任公司武漢分公司，安徽安慶 246000；2.中國石油化工股份有限公司天然氣分公司山東天然氣銷售中心，山東濟南 250014)

0 引言

手柄式球閥在川氣東送管道站場主要應用于小孔徑旁通管線、自用氣撬、調(diào)壓出口、放空與排污管線等位置。手柄式球閥為閥門手動執(zhí)行機構(gòu)范疇，操作便捷，啟閉速度快，因此被大量應用于輸氣站場設備中，保證這些手柄式球閥開關性能完好對于輸氣站場安全運行至關重要。隨著設備常年運行，現(xiàn)場手柄式球閥出現(xiàn)開關困難甚至抱死的現(xiàn)象[1-2]，為輸氣站場安全平穩(wěn)運行帶來了隱患，因此應針對手柄式球閥開關困難問題因素進行分析，提出故障處理方法。

1 手柄式球閥結(jié)構(gòu)及動作原理

1.1 手柄式球閥結(jié)構(gòu)

天然氣站場的手柄式球閥一般為小口徑閥門(DN150)。其結(jié)構(gòu)主要包括：手柄、限位、填料壓蓋、閥桿、密封填料、閥體、閥座、球體、注脂嘴(部分閥門無)等部分，如圖1所示。

(a)手柄式球閥剖視圖

1.2 手柄式球閥動作原理

球閥主要被作為截斷閥使用。球閥的關閉件是一個具有圓形洞的球體。當球體中的洞和管道平行時，閥門打開。轉(zhuǎn)動手柄，可關閉閥門。

2 手柄式球閥開關困難原因分析

一般天然氣管道配備的球閥主要由閥體、球體、閥座、閥桿及執(zhí)行機構(gòu)組成[3]，根據(jù)結(jié)構(gòu)及原理可知，球閥的動作包含閥桿和球體的轉(zhuǎn)動，因此閥門不能動作說明閥桿和球體至少其中之一的轉(zhuǎn)動受到了限制。結(jié)合實踐經(jīng)驗，影響閥桿和球體轉(zhuǎn)動主要有以下4種情況。

2.1 閥座與球體抱死限制球體轉(zhuǎn)動

球閥的開關操作會將管道內(nèi)的雜質(zhì)帶入閥腔，附著在球體表面，如果長時間不進行保養(yǎng)和活動，閥座就可能與球體抱死[4]，阻礙球體轉(zhuǎn)動，操作閥門就會比較費力甚至不能操作(圖2)。每年對有注脂嘴的球閥進行注脂維護，部分清洗液及潤滑脂(或密封脂)會在閥腔內(nèi)堆積，如果潤滑脂(或密封脂)干結(jié)硬化，也會造成閥門開關不靈活，當達到一定程度就會阻礙球體轉(zhuǎn)動，從而出現(xiàn)閥門抱死。

圖2 閥座與球體抱死示意圖

2.2 閥門內(nèi)部結(jié)冰導致限制球體轉(zhuǎn)動

當天然氣中含水量較高時，在輸送的過程隨著環(huán)境的變化，會出現(xiàn)凝析水。閥門中的水會存在閥門的最低點，這通常會是下樞軸或球閥閥體下部，在遇到室外溫度較低或存在節(jié)流位置的情況下結(jié)冰，造成閥門不能開、關操作(圖3)。

圖3 閥門內(nèi)部結(jié)冰位置示意圖

2.3 閥桿變形限制閥桿轉(zhuǎn)動

閥門在運行過程中，因閥桿維護不當或加長桿會產(chǎn)生銹蝕損傷等現(xiàn)象，一旦閥桿產(chǎn)生銹蝕，閥桿在轉(zhuǎn)動過程中會增加環(huán)向運動摩擦力，阻礙球體轉(zhuǎn)動[4]，此外球閥在搬運安裝過程閥桿受徑向外力碰撞，或者球閥在操作過程中長期憋壓操作等都會導致閥桿變形。閥桿變形后，閥桿轉(zhuǎn)動時，閥體在與閥桿配合的部位就會產(chǎn)生限制閥桿轉(zhuǎn)動的反向力，從而阻礙閥桿轉(zhuǎn)動(圖4)。

圖4 閥桿變形示意圖

2.4 填料壓蓋與閥桿配合處銹蝕限制閥桿轉(zhuǎn)動

手柄式球閥閥桿運動受限主要是因為閥門填料壓蓋與閥桿的配合面(圖5)，出現(xiàn)銹蝕，影響壓蓋和閥門的配合間隙。從結(jié)構(gòu)圖可以看出，填料壓蓋被緊固螺栓固定，當動作手柄時，壓蓋就會產(chǎn)生相反的力阻礙閥桿的轉(zhuǎn)動。如果銹蝕嚴重，壓蓋與閥桿就會抱死，從而導致閥門不能開關動作。

(a)銹蝕部位正視示意圖

3 手柄式球閥開關困難故障處理程序

3.1 球體清洗潤滑

如果故障閥門帶有注脂嘴，優(yōu)先選擇對閥門進行清洗潤滑[5]。先使用手動注脂槍向閥門內(nèi)注入適量的清洗液，浸泡至少6 h后，再注入潤滑脂。如果閥門經(jīng)過處理后開關困難現(xiàn)象有所改善，則再反復清洗潤滑，且每清洗潤滑1次，反復活動閥門3～5次，直到開關恢復正常為止。對于無注脂嘴的閥門，不需要考慮此方法。

3.2 壓蓋與閥桿配合位置清潔潤滑

如果對球體清洗潤滑(有注脂嘴)無效，則考慮是壓蓋與閥桿配合處銹蝕，需要對配合處清潔潤滑處理。首先依次取下閥門手柄、限位片和填料壓蓋，然后對壓蓋內(nèi)壁和閥桿除銹潤滑，如果壓蓋內(nèi)壁和閥桿上有明顯的銹蝕凹坑，需要用砂紙打磨光滑，直到壓蓋在不緊固螺栓的狀態(tài)下能輕松轉(zhuǎn)動。最后在閥桿上涂抹潤滑油后裝上壓蓋，并緊固螺栓壓緊壓蓋。此過程中，最關鍵且難度較大的步驟是取出壓蓋。因為如果閥門壓蓋與閥桿之間銹蝕，則壓蓋可能不能活動或者只能小范圍活動。需先對銹蝕位置用除銹劑除銹潤滑，然后使用小銅錘逆時針敲擊壓蓋使其轉(zhuǎn)動，如果敲擊不動則再順時針回敲。如此反復，使壓蓋慢慢松動，最后使用拉馬將壓蓋取出。需要注意的是，在敲擊和拉拽壓蓋的過程中，必須注意力量的控制并做好閥桿的泄漏情況監(jiān)測，防止密封出現(xiàn)松動導致泄漏。如果在處理過程中，閥桿出現(xiàn)泄漏，則需要更換填料后再進行壓蓋的安裝，且壓蓋一定要緊固到位。

3.3 閥體加熱或敲擊

如果手柄式球閥開關故障出現(xiàn)在氣溫非常低時，則需要考慮閥內(nèi)結(jié)冰的因素。如果上述方法都沒有效果的情況下，可以嘗試用包裹保溫棉、纏繞伴熱帶、開水淋燙和敲擊閥體(鑄鐵閥門禁止)的方法處理。如果在非低溫時，則不需要考慮此因素。同時定期開展設備排污排凝對于預防此類問題也能起到至關重要的作用。

3.4 更換閥門

如果上述方法都不能排除開關故障，則可能是閥桿變形或其他因素導致力矩不能傳遞，則需要更換閥桿或閥門處理。閥桿更換必須在對閥體放空后拆解閥門。過程中需要注意對閥門密封的保護，防止拆裝過程中損傷密封導致泄漏。小尺寸閥門更換則需要在安裝前檢查新閥門是否合格。對于可能造成用氣影響或因所處特殊位置不能對相應管段放空處理的閥門更換時，如果條件許可，可以利用不停輸帶壓更換高壓球閥裝置進行作業(yè)[6]。

4 實踐效果

上述方法經(jīng)過多次實踐證明，已經(jīng)在川氣東送某管理處轄區(qū)多次處理手柄式閥門開關困難故障。通過對閥門進行周期性清洗注脂維護能有效防范閥體內(nèi)部抱死現(xiàn)象；針對低溫節(jié)流處啟用電伴熱以及做好設備排污工作也能有效防范結(jié)冰引起的閥門開關困難；“壓蓋與閥桿配合處清潔潤滑”的方法能解決大多數(shù)閥門開關故障，操作簡單、快速有效，安全性能高，其在線實施不影響閥門狀態(tài)和工藝流程，極大降低了作業(yè)風險，降低了維修成本。

5 結(jié)束語

閥門開關故障問題在長輸管道經(jīng)過長時間運行后顯現(xiàn)，閥門開關故障會給安全生產(chǎn)運行帶來隱患，同時如果更換閥門，則成本增加，且如果閥門處于各工藝區(qū)域的進口或出口位置，則更換閥門風險也相對增大。本文總結(jié)了川氣東送輸氣站場手柄式球閥(小口徑閥門)開關故障的成因和處理方法。

當手柄式球閥出現(xiàn)開關故障時，鑒于以上方法都只對應相應的故障成因，應注意以下4點：對于閥門開關故障在線維修，為保障作業(yè)安全，如果閥門處于可放空的位置，建議先放空再處理；在處理手柄式球閥開關故障時，結(jié)合方法的難易程度，應按照本文上述程序進行；在采取對干線相連小尺寸閥門帶壓更換時，要及時做好作業(yè)前模擬演練，熟悉操作步驟，分析作業(yè)風險，編制應急處置方案；手柄式球閥日常應加強維護保養(yǎng)，做好開關故障的預防。