氣動緊急截斷閥非關井狀態(tài)氣缸拆卸技術(shù)應用

任 濤，魏笑迪，高 東，駱登茂，王 鈞

（中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，陜西靖邊 718500）

采氣一廠目前安裝氣動緊急截斷閥千余臺，在日常生產(chǎn)中氣動緊急截斷閥常出現(xiàn)傳動機構(gòu)故障問題，排除此類故障需將氣缸由閥體上拆卸下來對氣缸下的傳動裝置進行維修或更換。通常情況下，首先將氣動緊急截斷閥由自動轉(zhuǎn)換為手動，由傳動機構(gòu)手輪控制閥體開關，然后將氣缸泄壓，由于氣缸與閥體之間扭力的存在，需同時將閥體關閉（即關井）之后方可將氣缸拆卸下來。因此在拆卸外輸區(qū)氣動緊急截斷閥氣缸時，需全站關井，拆卸進站區(qū)氣動緊急截斷閥氣缸時需單井關井[1]。2016年一年由于拆卸氣缸共導致關井100余井次，對生產(chǎn)產(chǎn)生了一定的影響。為了降低維修氣動緊急截斷閥所需開關井作業(yè)的人員勞動強度，減小對生產(chǎn)氣量的影響，摸索出一套在不關井狀態(tài)下使用軟管連接拆卸截斷閥氣缸的技術(shù)，并在現(xiàn)場進行了實驗應用。

1 氣動緊急截斷閥的工作原理

1.1 氣動緊急截斷閥的原理

氣動緊急截斷閥又叫氣開式截斷閥，這種截斷閥主要由減壓閥、回訊器、電磁閥、傳動機構(gòu)及閥體組成。

在正常生產(chǎn)狀態(tài)時，氮氣源供給的氮氣由儀表風管線進入減壓閥，減壓閥將氮氣減壓至0.5 MPa～0.6 MPa（北京柏燦及四川自貢截斷閥）或0.45 MPa～0.5 MPa（上海耐萊斯外輸截斷閥）。氣動緊急截斷閥氣缸由缸蓋、彈簧、活塞、齒條、齒輪及傳動軸組成。當電磁閥供電打開后，氮氣充滿截斷閥執(zhí)行機構(gòu)腔體，克服氣缸內(nèi)的彈簧彈力，推動活塞，擠壓彈簧向兩側(cè)收縮，齒輪聯(lián)動機構(gòu)帶動球閥閥桿轉(zhuǎn)動，使閥體打開（見圖1）。

圖1 氣動緊急截斷閥氣缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 氣動緊急截斷閥的自動和手動控制

正常使用時截斷閥處于自動狀態(tài)，通過緊急按鈕或者鼠標點擊流程圖上的控件使電磁閥開關，控制氣缸內(nèi)充入、排出氮氣，從而達到遠程操控截斷閥開關的目的；在一些特殊情況下，需要手動控制時，將傳動機構(gòu)的齒條與齒輪嚙合，使截斷閥轉(zhuǎn)換到手動狀態(tài)，傳動機構(gòu)的手輪能夠開關閥體。

在手、自動切換過程中，由于氣缸與閥門之間扭力的存在，氣缸中充滿氮氣時，手、自動之間的轉(zhuǎn)換需要在閥門開啟狀態(tài)時進行；在氣缸沒有氮氣，壓力為零時，手、自動需要在閥門關閉狀態(tài)時進行。

2 截斷閥常見問題及處理措施

經(jīng)統(tǒng)計，截斷閥發(fā)生故障，主要故障為傳動機構(gòu)故障和氣缸排氣孔漏氣，對兩種情況出現(xiàn)原因及解決措施分析如下：

截斷閥氣缸排氣孔出現(xiàn)持續(xù)漏氣情況，根據(jù)歷次維修情況，漏氣原因主要為活塞環(huán)密封墊損傷和缸體內(nèi)有冰塊導致密封不嚴。對該故障的解決方法為將氣缸由閥體上拆卸下來，根據(jù)故障情況，更換活塞環(huán)墊子或清理缸體內(nèi)積水，干燥活塞等措施，故障得以解決。由于氣缸漏氣，無法對氣缸充壓，因此軟管連接技術(shù)無法應用于該類問題。

傳動機構(gòu)故障主要包括：（1）傳動機構(gòu)扇形齒輪磨損，可切換到手動控制，但是手動無法控制閥體開關；（2）蝸桿與手輪連接固定銷斷開；（3）執(zhí)行機構(gòu)內(nèi)部銹死。故障解決辦法為將氣缸由閥體上拆卸下來，對氣缸下方傳動機構(gòu)進行維修或更換，該故障可使用軟管連接技術(shù)。

據(jù)以上對常見故障進行分析可看出，氣動緊急截斷閥傳動機構(gòu)故障為常見故障，可使用該技術(shù)進行維護，能夠避免開關井操作，不影響集氣站正常生產(chǎn)，同時也減少了員工的工作量。

據(jù)統(tǒng)計，2016年一年由于拆卸氣缸共導致關井100余井次，對集氣站的正常生產(chǎn)產(chǎn)生了一定的影響。尤其在冬季供氣高峰期，維修氣動緊急截斷閥對氣量的影響較大，因此，若能夠采取不關井維修緊急截斷閥將能夠大大降低人員勞動強度，減少氣量影響，2017年，經(jīng)過多次實驗研究，探索出了非關井狀態(tài)氣缸拆卸維修技術(shù)。

3 非關井狀態(tài)氣缸拆卸技術(shù)

3.1 技術(shù)研發(fā)

2017年8月18日，某站外輸區(qū)氣動緊急截斷閥發(fā)生故障，經(jīng)技術(shù)人員落實為傳動機構(gòu)扇形齒輪磨損，手動情況下閥體不能正常開關，準備對傳動機構(gòu)進行更換。考慮到當時氣量供應緊張，拆卸氣缸維修截斷閥某站需全站關井，本區(qū)技術(shù)員在充分分析氣動緊急截斷閥原理及操作規(guī)程后，使用軟管替代原來的鋼管為氣缸提供氮氣，既滿足氣缸的拆卸條件，又便于將拆卸下來的氣缸搬離閥體，成功的完成了某站外輸區(qū)截斷閥的維修。此次截斷閥維修過程持續(xù)5 h，采用該技術(shù)保證了這5 h某站的正常生產(chǎn)，5 h累計生產(chǎn)氣量約6×104m3，減少開關井操作15井次。

3.2 技術(shù)應用實例

在某站外輸區(qū)氣動緊急截斷閥維修完成后，采用該技術(shù)完成了1臺外輸區(qū)截斷閥維修以及5臺進站區(qū)截斷閥維修，下面分別對進站區(qū)、外輸區(qū)截斷閥維修進行實例說明。

3.2.1 進站區(qū)氣動緊急截斷閥維修 在非關井狀態(tài)下將氣缸由閥體上拆卸下來的關鍵是使用軟管代替原來的鋼管連接氣缸和氮氣源管線，由此在拆卸氣缸時，氮氣源能夠通過軟管給氣缸提供氮氣，使氣缸與閥體同時處于開啟狀態(tài)，氣缸更易拆卸下來。為方便使用，本區(qū)專門制作了一套連接氣缸與氮氣源的軟管（見圖2）。軟管的兩端由絲扣分別連接在減壓閥與氮氣源卡套式球閥上（見圖3），軟管為高壓軟管，壓力等級為16 MPa，氮氣源壓力為0.6 MPa，軟管壓力等級高的多，不會出現(xiàn)管線刺漏等安全問題。軟管長度為4 m，長度足以將氣缸搬離閥體3 m。其中小段鋼管連接在減壓閥與氣缸泄放閥之間。

圖2 特制軟管與鋼管

圖3 軟管連接完成

圖4 軟管連接圖片

圖5 鋼管連接圖片

拆卸氣缸前，首先將截斷閥由自動轉(zhuǎn)換為手動控制，關閉氮氣源管線上的球閥，停止供氮氣，通過氣缸排氣孔將氣缸與連接管線泄壓，泄壓后將連接氮氣源管線與減壓閥的鋼管拆下，使用軟管進行連接（見圖4）。由于拆卸氣缸過程中缸體均充滿氮氣，不需要對供氣管線進行切斷打開操作，因此拆除電磁閥，由鋼管連接減壓閥與氣缸泄放閥（見圖5）。

連接完成后，打開氮氣源球閥供氣，充壓驗漏。此時氣缸與閥體均為開啟狀態(tài)，可將氣缸拆卸下來對氣缸下方的傳動機構(gòu)進行維修。

3.2.2 外輸區(qū)氣動緊急截斷閥維修 外輸區(qū)氣動緊急截斷閥多為上海耐萊斯生產(chǎn)，該截斷閥與進站區(qū)氣動緊急截斷閥在結(jié)構(gòu)上存在差異，但原理相同，操作方式大同小異。

圖6 外輸區(qū)氣動緊急截斷閥軟管連接圖片

轉(zhuǎn)動手柄，將外輸截斷閥自動轉(zhuǎn)換為手動控制，關閉氮氣源管線上的卡套式球閥，停止供氮氣，通過氣缸排氣孔將氣缸泄壓，同樣使用軟管將減壓閥與氮氣源球閥連接起來。拆除電磁閥，使用鋼管連接減壓閥與氣缸泄放閥（見圖6）。

該技術(shù)主要應用于氣動緊急截斷閥傳動機構(gòu)維修，在維修過程中，可使用備用傳動機構(gòu)替換故障傳動機構(gòu)或更換新的傳動機構(gòu)，以保證在維修過程中，截斷閥仍可正常使用。

4 應用效果及改進措施

4.1 應用效果

2017年至今，采用軟管替代鋼管連接技術(shù)在不關井狀態(tài)對23臺氣動緊急截斷閥進行拆卸氣缸維修，累計減少開關井操作92井次，減少氣量影響約百余萬立方米，保障了集氣站的正常生產(chǎn)，減少了員工的工作量，同時由于軟管加工費用低廉，有效節(jié)約了成本，達到了較好的效果。同時，由于氮氣源系統(tǒng)壓力較低為0.6 MPa，遠小于軟管承壓16 MPa，多次操作過程中，未發(fā)生安全問題。

4.2 改進措施

通過該技術(shù)的應用，總結(jié)出以下幾點問題改進措施：

（1）由于氣動緊急截斷閥由不同廠家生產(chǎn)，減壓閥與氣缸泄放閥之間長度有所不同，需加工多根不同長度的鋼管備用，計劃將此部分也改為軟管連接。

（2）氣缸由閥體上拆卸下來以后，氣缸腔室及連接軟管內(nèi)仍充滿氮氣，需將連接軟管泄壓。目前采取切斷氮氣源管線球閥，使用減壓閥泄壓的方式，計劃在軟管上連接放空口，由小球閥控制。

（3）氮氣源管線上的球閥由于型號不同，口徑不一致，由于鋼管加工方便，原料充足，因此連接球閥處使用鋼管，計劃多制作幾套不同口徑的鋼管，便于使用。

5 結(jié)論

（1）軟管連接技術(shù)安全可靠。該技術(shù)主要是使用軟管替代原來的鋼管連接，便于氣缸移動，而使用的軟管承壓16 MPa，遠大于氮氣源壓力0.6 MPa，且多次使用過程中，均安全完成維修。

（2）方便使用，節(jié)約勞動力。軟管連接技術(shù)操作簡單，拆除鋼管，連接軟管過程較開關井可節(jié)約勞動力，減少員工工作量。

（3）能夠切實保障生產(chǎn)正常進行。較之前維修截斷閥過程，該技術(shù)避免了開關井操作，維修過程中對生產(chǎn)沒有影響，在減少開關井次數(shù)及減少氣量影響方面可產(chǎn)生更加顯著的效果。

［1］王升.氣動緊急截斷閥在榆林氣田應用效果評價［J］.中國石油和化工標準與質(zhì)量，2015，27（10）：138.