先導(dǎo)式安全閥出口介質(zhì)倒流入口管道原因分析及應(yīng)對措施

何文(湖北能源集團(tuán)股份有限公司，湖北 武漢 430077)

先導(dǎo)式安全閥出口介質(zhì)倒流入口管道原因分析及應(yīng)對措施

何文(湖北能源集團(tuán)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(dǎo)式安全閥的結(jié)構(gòu)原理，分析了在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中天然氣從先導(dǎo)式安全閥出口管道倒流入進(jìn)口管道的原因，并提出應(yīng)對措施。

輸氣站;先導(dǎo)式安全閥;氣體倒流;分析;主閥密封

先導(dǎo)式安全閥是一種由主閥和導(dǎo)閥組成的安全閥，導(dǎo)閥響應(yīng)系統(tǒng)介質(zhì)壓力自身動(dòng)作從而控制主閥的開關(guān)動(dòng)作。主要優(yōu)點(diǎn)是將彈簧直接作用改為導(dǎo)閥間接作用，提高了動(dòng)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(dòng)作精度高、重復(fù)性好、不泄漏、工作穩(wěn)定可靠[1]。A46F型先導(dǎo)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(yīng)用。

1 A46F型先導(dǎo)式安全閥結(jié)構(gòu)原理

1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

先導(dǎo)式安全閥由主閥、導(dǎo)閥、引壓管、過濾器等部分組成。導(dǎo)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(dòng)作由導(dǎo)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(dǎo)閥進(jìn)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(dá)到密封。當(dāng)介質(zhì)壓力升高達(dá)到規(guī)定值（即整定壓力）時(shí)，導(dǎo)閥閥瓣離開閥座，主閥瓣上腔內(nèi)的介質(zhì)迅速通過導(dǎo)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(dāng)介質(zhì)壓力下降到規(guī)定值時(shí)，導(dǎo)閥彈簧又將閥瓣推向閥座，二者密封面重新貼合，導(dǎo)閥閥瓣重新關(guān)閉，介質(zhì)從引壓管經(jīng)導(dǎo)閥進(jìn)入主閥上腔，重新將主閥瓣推向主閥座，使其關(guān)閉，安全閥整體又回到正常工作狀態(tài)[2]。

2 先導(dǎo)式安全閥出口介質(zhì)倒流入口管道的兩個(gè)案例

案例一：

某輸氣站投產(chǎn)期間，在撬裝壓力容器、管道、設(shè)備整體氮?dú)庵脫Q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(yùn)行方案及實(shí)際情況，撬裝通天然氣前，先采用天然氣對進(jìn)站管道放空吹掃，將進(jìn)站埋地管道內(nèi)存留的雜物吹掃干凈。進(jìn)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(jìn)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?cái)嚅y門處于開啟狀態(tài)以外，其他進(jìn)入撬裝的各閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)。經(jīng)分析，撬裝各壓力容器、管道的天然氣是在進(jìn)站放空吹掃時(shí)通過各安全閥的出口放空管道反向流進(jìn)入口管道，從而進(jìn)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(yùn)行壓力5MPa，調(diào)壓后運(yùn)行壓力不超過3MPa，因上游來氣壓力超過進(jìn)站安全閥整定值（整定值為5.5MPa），導(dǎo)致進(jìn)站安全閥起跳放空，隨后出現(xiàn)出站壓力升高到3.3MPa,導(dǎo)致出站的先導(dǎo)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(shè)備運(yùn)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(dǎo)式安全閥出口放空管反向流進(jìn)入口管道從而進(jìn)入低壓側(cè)壓力容器（管道），導(dǎo)致低壓側(cè)壓力升高。

3 先導(dǎo)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(dǎo)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(gè)與出口管道連通的環(huán)形端面，出口管道介質(zhì)壓力會(huì)作用到該環(huán)形端面上。當(dāng)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(shí)，出口管道介質(zhì)會(huì)克服彈簧彈力將主閥閥芯推開進(jìn)入到入口管道內(nèi)。

(2)高壓管道與低壓管道交匯點(diǎn)離高壓放空點(diǎn)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(yīng)對措施

4.1 高低壓放空管道交匯點(diǎn)不宜離高壓放空管道過近。

在設(shè)計(jì)時(shí)將高壓放空管道與低壓放空管道單獨(dú)連接到放空立管，盡可能避免高壓介質(zhì)向低壓管道倒流。現(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(jìn)入低壓管道，同時(shí)不阻礙低壓管道正常放空引流。

4.2 改進(jìn)先導(dǎo)式安全閥閥芯與閥座的結(jié)構(gòu)。

設(shè)計(jì)先導(dǎo)式安全閥時(shí)可將閥芯外徑設(shè)計(jì)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(shí)介質(zhì)通過露出的環(huán)形端面將閥芯推開進(jìn)入低壓管道、容器。

4.3 高壓放空時(shí)關(guān)閉低壓管道安全閥下方截?cái)嚅y門。

高壓管道放空時(shí)，通過關(guān)閉低壓管道安全閥下方截?cái)嚅y門，防止高壓介質(zhì)導(dǎo)入低壓管道導(dǎo)致低壓管道超壓運(yùn)行。此類做法在輸氣站投產(chǎn)時(shí)可采用，確保投產(chǎn)安全順利。

5 結(jié)語

該先導(dǎo)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(diǎn)距離高壓管道較近有關(guān)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(diǎn)、改進(jìn)先導(dǎo)式安全閥結(jié)構(gòu)、放空時(shí)關(guān)閉先導(dǎo)式安全閥下方截?cái)嚅y門等方式，從而確保生產(chǎn)運(yùn)行安全。

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

[2]潘多艷.油田公司天然氣站先導(dǎo)式安全閥故障分析[J].石油和化工設(shè)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。