靖邊氣田集氣站排污截?cái)嚅y作用方式改造探討

冶慶國(guó)，姜　濤，郭　戈，馬　震，楊麗萍

（1．中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠，陜西靖邊　718500；2．長(zhǎng)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(guó)1，姜濤1，郭戈1，馬震1，楊麗萍2

（1．中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠，陜西靖邊718500；2．長(zhǎng)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(wú)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(guò)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(wú)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(wèn)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(guò)分析原因、查找問(wèn)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(wú)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(wú)人值守工藝改造的整體安排，2013年初作業(yè)三區(qū)開(kāi)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(wú)人值守站。

無(wú)人值守工藝改造后，本區(qū)在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)排污截?cái)嚅y存在問(wèn)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(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)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(cè)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(kāi)啟、泄壓，實(shí)現(xiàn)二級(jí)保護(hù)（見(jiàn)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(wèn)題及故障原因分析

2.1.1存在問(wèn)題根據(jù)無(wú)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(wú)人值守實(shí)際運(yùn)行過(guò)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(guò)對(duì)排污截?cái)嚅y的定期維護(hù)保養(yǎng)及開(kāi)關(guān)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)該問(wèn)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(guò)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(xiāo)不到位；傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)較死；彈簧由于長(zhǎng)期受壓造成彈簧彈性變?nèi)酰瑥椓Ξa(chǎn)生扭矩?zé)o法推動(dòng)閥芯關(guān)到位置。

2.2問(wèn)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(guò)以下幾種方法逐步開(kāi)展了整改工作，具體如下：

2.2.1調(diào)整定位鎖銷(xiāo)根據(jù)截?cái)嚅y設(shè)計(jì)原理，截?cái)嚅y安裝了定位開(kāi)、關(guān)鎖銷(xiāo)（限位定擋），目的在于對(duì)截?cái)嚅y的開(kāi)關(guān)位置進(jìn)行鎖定，防止閥體出現(xiàn)開(kāi)關(guān)位置無(wú)法定位。通過(guò)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(kāi)關(guān)不到位問(wèn)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(guò)氣缸或者手輪作用于傳動(dòng)軸的力矩進(jìn)行開(kāi)關(guān)閥芯，但由于閥體閥芯有積液不斷流動(dòng)，而且長(zhǎng)期未開(kāi)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(lái)回開(kāi)關(guān)活動(dòng)球閥閥芯，直至閥芯開(kāi)關(guān)靈活。通過(guò)該方法整改了中5站分1/1排污截?cái)嚅y關(guān)不到位問(wèn)題。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐及理論分析，為了消除排污截?cái)嚅y由于長(zhǎng)時(shí)間未開(kāi)關(guān)而導(dǎo)致閥體閥芯開(kāi)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(kāi)關(guān)測(cè)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(lái)回開(kāi)關(guān)活動(dòng)閥芯外，還需定期對(duì)閥桿處加注機(jī)油，通過(guò)手動(dòng)來(lái)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(zhǎng)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(kāi)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(guò)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(wèn)題進(jìn)行了統(tǒng)一整改，取得了較好的效果，但仍無(wú)法解決中6、中8站6臺(tái)截?cái)嚅y存在問(wèn)題，通過(guò)上述方法難以從根本上解決問(wèn)題。

3　改造思路及實(shí)施過(guò)程

3.1改造思路

經(jīng)上述方法整改后仍無(wú)法解決6臺(tái)截?cái)嚅y存在問(wèn)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(wèn)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(zhǎng)，截?cái)嚅y仍會(huì)出現(xiàn)該問(wèn)題，難以從根本上解決問(wèn)題。于是設(shè)想更改截?cái)嚅y氮?dú)庾饔梅绞剑梢酝鶜忾_(kāi)式工作原理改為氣關(guān)式，完成用氮?dú)鈦?lái)關(guān)閥，彈簧彈力產(chǎn)生扭矩用于開(kāi)閥，從而解決截?cái)嚅y關(guān)不到位問(wèn)題，同時(shí)也消除彈簧可能被長(zhǎng)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(kāi)截?cái)嚅y時(shí)，通過(guò)彈簧作用力產(chǎn)生扭矩傳遞給傳動(dòng)軸開(kāi)啟閥體，此種情況下彈簧長(zhǎng)期處于自然狀態(tài)。關(guān)閉截?cái)嚅y時(shí)，通過(guò)電磁閥打開(kāi)后氮?dú)鉀_入氣缸，彈簧被壓縮，通過(guò)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?lái)完成關(guān)閥動(dòng)作，使彈簧長(zhǎng)期處于自然伸展?fàn)顟B(tài)，消除了長(zhǎng)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(zhǎng)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_(kāi)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(guò)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)庾饔梅绞郊纯伞Ｈ绻枰龃蟮獨(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(guò)程

通過(guò)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(kāi)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(kāi)關(guān)顯示同步信號(hào)。回訊器的顯示又與凸輪有關(guān)，改變球閥閥芯開(kāi)關(guān)位置后，為了保證截?cái)嚅y回訊器顯示與球閥開(kāi)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(guò)有源觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)將閥門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)反饋至電腦流程圖（station），所以為了保證電腦開(kāi)關(guān)顯示與現(xiàn)場(chǎng)一致，積極聯(lián)系數(shù)字化與科技信息中心，申請(qǐng)更改流程圖顯示開(kāi)、關(guān)閥狀態(tài)，保證電腦顯示與現(xiàn)場(chǎng)一致。

3.4改造后運(yùn)行情況分析

改造后在日常運(yùn)行過(guò)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(kāi)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(shuō)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(jiàn)表1）。

表1　中6站分1/1排污截?cái)嚅y每日開(kāi)關(guān)測(cè)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(wèn)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(wèn)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(jiàn)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(guò)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(wú)法關(guān)閉分離器排污的問(wèn)題，從工藝流程上降低了天然氣通過(guò)分離器排污竄入地層采出水罐的可能，從而降低了無(wú)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(jiàn)表3）：（1）解決了排污截?cái)嚅y關(guān)不到位問(wèn)題，消除了電動(dòng)球閥出現(xiàn)故障而導(dǎo)致緊急情況下無(wú)法關(guān)閉排污流程，造成天然氣竄入地層采出水罐帶來(lái)的安全隱患；（2）彈簧處于自然伸展?fàn)顟B(tài)，消除了彈簧長(zhǎng)期被壓縮現(xiàn)象，對(duì)于彈簧的長(zhǎng)期使用效果較好，而且也會(huì)避免彈簧由于長(zhǎng)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(xún)排污截?cái)嚅y彈簧采購(gòu)價(jià)格可知，若更換彈簧，費(fèi)用大致為（見(jiàn)表4）。

表4　更換彈簧費(fèi)用計(jì)算

通過(guò)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(wèn)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(wèn)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(wèn)題，既解決了根本的問(wèn)題，又節(jié)省了費(fèi)用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

中圖分類(lèi)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