長輸管道閥室內(nèi)天然氣聚集因素及應(yīng)對措施

于海安，張兵強(qiáng)

(1.中石化川氣東送天然氣管道有限公司，湖北 潛江 433100；2.山東省中遠(yuǎn)天然氣技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司武漢分公司，安徽 安慶 246000)

閥室作為長輸管道重要節(jié)點部位，當(dāng)閥室上下游管線發(fā)生火災(zāi)爆炸等突發(fā)事件或?qū)κ鹿使芏芜M(jìn)行搶修時，閥室內(nèi)的緊急截斷閥能實現(xiàn)緊急關(guān)斷，停止上下游供氣，并對相應(yīng)事故管段進(jìn)行放空泄壓，降低事故發(fā)生概率[1]，因此在日常生產(chǎn)運行中保證閥室設(shè)備安全運行非常重要。閥室內(nèi)天然氣聚集作為影響閥室設(shè)備安全運行的一個重要因素，對其開展分析研究，降低安全風(fēng)險，做好應(yīng)對措施，保證閥室設(shè)備安全生產(chǎn)運行具有重要意義。

1 長輸管道閥室現(xiàn)狀

川氣東送管線上的閥室分為RTU閥室和普通手動閥室，RTU閥室和普通手動閥室均設(shè)置輸氣干線線路緊急截斷閥；閥室內(nèi)還具有旁通管路，旁通管路配備進(jìn)出口球閥，中間設(shè)置旋塞閥；同時閥室還設(shè)置放空管路，能實現(xiàn)對事故管段緊急放空。

RTU閥室通過SCADA系統(tǒng)以及光傳輸通訊系統(tǒng)實現(xiàn)調(diào)控中心對閥室設(shè)備相關(guān)參數(shù)采集與監(jiān)視，同時調(diào)控中心能對截斷閥實行遠(yuǎn)程開關(guān)操作。RTU閥室內(nèi)還配備可燃?xì)怏w檢測儀，當(dāng)出現(xiàn)天然氣泄漏聚集時能產(chǎn)生報警并將報警信號傳送給調(diào)控中心監(jiān)控終端，通過對天然氣泄漏聚集報警監(jiān)測，實現(xiàn)降低事故發(fā)生的可能性[2]。普通手動閥室沒有配備自控及通訊系統(tǒng)，無法對參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測以及對截斷閥遠(yuǎn)程開關(guān)操作，閥室內(nèi)部并沒有設(shè)置可燃?xì)怏w檢測儀，發(fā)生泄漏也無法及時發(fā)現(xiàn)，并及時作出應(yīng)急響應(yīng)。

2 閥室天然氣聚集因素

2.1 設(shè)備靜密封點泄漏

閥室內(nèi)設(shè)備的密封點主要要有閥門與管道法蘭連接處，閥門本體螺栓連接處，閥桿密封處，閥門注脂嘴，氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)及儀表引壓管卡套連接處，壓力表螺紋連接處等無相對運動的靜密封點[3]。此類泄漏多為緩慢泄漏，如長時間泄漏極易在閥室內(nèi)造成大量天然氣聚集現(xiàn)象，如遇明火造成火災(zāi)爆炸，因此在日常設(shè)備管理中予以重視，加強(qiáng)巡檢和檢維修力度。

2.2 閥室內(nèi)設(shè)備檢維修造成的天然氣聚集

在每年的春季和秋季檢維修作業(yè)時，需對閥室內(nèi)主干線截斷球閥和旁通球閥進(jìn)行內(nèi)漏測試和排污作業(yè)，同時在日常檢維修處理球閥故障如需對閥門進(jìn)行不帶壓操作時也需通過排污將閥腔內(nèi)氣體進(jìn)行泄放。目前川氣東送閥室內(nèi)的設(shè)備只有氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)排氣處與閥室內(nèi)放空管線相連，在操作氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)時，氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)排出的氣體泄放到放空管線中，避免了氣體直接排放在閥室內(nèi)造成氣體聚集，而主干線截斷球閥和旁通球閥排污泄放處并沒有與放空管線相連接，因此在對球閥進(jìn)行內(nèi)漏測試及排污作業(yè)時閥腔內(nèi)的氣體直接通過排污嘴排放到閥室內(nèi)。由于干線截斷球閥為DN1016，旁通球閥為DN300，閥腔容積相對較大，閥腔內(nèi)排出的天然氣大量聚集在閥室內(nèi)部，如遇球閥內(nèi)漏問題，泄放聚集量更為嚴(yán)重，短時間內(nèi)達(dá)到爆炸下限，存在極大安全隱患。

2.3 設(shè)計存在缺陷

目前川氣東送RTU閥室內(nèi)安裝了固定式可燃?xì)怏w檢測儀，能實時檢測天然氣濃度并通過自控與通訊光傳輸系統(tǒng)將檢測信號上傳至調(diào)控中心監(jiān)控終端，但RTU閥室內(nèi)并未安裝風(fēng)機(jī)，不能實現(xiàn)可燃?xì)怏w檢測儀與風(fēng)機(jī)連鎖功能，當(dāng)閥室內(nèi)出現(xiàn)天然氣泄漏時不能及時外排。普通手動閥室沒有安裝固定式可燃?xì)怏w檢測儀與風(fēng)機(jī)，同時不具備自控與通訊系統(tǒng)，因此普通手動閥室無法實現(xiàn)天然氣泄漏監(jiān)測及外排功能。上述存在的問題對閥室內(nèi)的設(shè)備安全生產(chǎn)運行帶來安全隱患，因此需要對其進(jìn)行研究分析提出解決措施。

3 閥室內(nèi)天然氣聚集問題解決方法

3.1 設(shè)備靜密封點泄漏防范措施

法蘭連接處的泄漏的主要因素有施工過程中法蘭墊片安裝不到位，緊固螺栓出現(xiàn)松動造成局部密封不嚴(yán)，長期運行墊片受損，管道沉降受應(yīng)力作用造成泄漏[4]。針對這些因素需要在施工過程中做好法蘭墊片的安裝驗收工作，安裝時使墊片均勻受力，緊固到位；在日常運行過程中出現(xiàn)法蘭連接處泄漏時應(yīng)首先檢查螺栓是否有松動，如有松動則緊固螺栓，密封墊片受損時更換相對應(yīng)的新墊片；基礎(chǔ)沉降引起的應(yīng)力作用而造成泄漏時要對受應(yīng)力的管段進(jìn)行應(yīng)力釋放。閥桿密封處出現(xiàn)泄漏時主要因素有填料不足和密封圈老化引起，應(yīng)添加適量填料，更換新密封圈。在川氣東送生產(chǎn)運行中閥門的注脂嘴泄漏為常見現(xiàn)象，注脂嘴的密封結(jié)構(gòu)為彈簧加鋼珠密封，當(dāng)存在雜質(zhì)導(dǎo)致鋼珠擠壓不到位時易產(chǎn)生泄漏，同時注脂嘴產(chǎn)品本身存在問題，注脂維護(hù)操作不當(dāng)，管道壓力出現(xiàn)波動均會產(chǎn)生泄漏現(xiàn)象[5]，在日常巡檢過程中作業(yè)人員應(yīng)加強(qiáng)巡檢驗漏，發(fā)現(xiàn)泄漏時應(yīng)及時更換損壞的注脂嘴，在對閥門注脂維護(hù)時應(yīng)按操作規(guī)程作業(yè)，避免因操作不當(dāng)而損壞注脂嘴，同時可聯(lián)系廠家采購材質(zhì)更好的注脂嘴，延長使用壽命。由于環(huán)境溫度、壓力波動以及密封處存在雜質(zhì)引起的引壓管卡套泄漏多為緩慢泄漏，可對引壓管卡套進(jìn)行拆卸清洗重新緊固消除漏點;當(dāng)由于安裝過程中存在的問題易造成引壓管承壓能力下降，卡套脫落失效造成天然氣大量現(xiàn)象[6],川氣東送針對此類問題開展了引壓管卡套失效專項隱患排查，對存在隱患的的引壓管及卡套重新更換安裝。壓力表螺紋連接處泄漏多是由于環(huán)境溫度及壓力波動引起，在此運行期間巡檢作業(yè)人員重點關(guān)注此類密封點，如發(fā)現(xiàn)此類漏點可對儀表進(jìn)行拆卸，螺紋連接處重新纏繞密封帶進(jìn)行安裝。

根據(jù)閥室內(nèi)的閥門、氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)、儀表的結(jié)構(gòu)原理及其組成統(tǒng)計出所有靜密封點，同時開展設(shè)備培訓(xùn)工作，針對日常巡檢開展相關(guān)培訓(xùn)，使員工在巡檢時做到全面驗漏，及時發(fā)現(xiàn)漏點，及時消除，杜絕跑、冒、滴、漏現(xiàn)象發(fā)生。

3.2 檢維修作業(yè)防范措施

在閥室內(nèi)對球閥排污作業(yè)時排出的天然氣大量聚集在閥室內(nèi)部，存在極大安全隱患，針對此問題制作球閥排污外排裝置可將球閥閥腔內(nèi)的氣體排放到閥室外部，球閥排污外排裝置由轉(zhuǎn)接頭、壓力表、短接管、閥門、高壓軟管、阻火器、配重塊組成(圖1)。操作時只需將轉(zhuǎn)接頭與球閥排污嘴相連接，同時將高壓軟管鋪設(shè)到閥室外部即可。通過球閥排污外排裝置降低了在閥室這種受限空間排污作業(yè)時的風(fēng)險，操作簡單有效，消除了安全隱患。

圖中：1.轉(zhuǎn)接頭，2.短接管,3.壓力表，4.三通，5.球閥， 6.可移動式配重塊,7.引氣管,8.阻火器,9.固定式配重塊。 圖1 球閥排污外排裝置結(jié)構(gòu)圖

3.3 閥室改造消除設(shè)計缺陷

設(shè)計報警系統(tǒng)和聯(lián)鎖保護(hù)是保證生產(chǎn)安全的重要措施[7]，川氣東送對普通手動閥室實施改造，經(jīng)改造后的閥室加裝了可燃?xì)怏w探測儀以及排風(fēng)扇，同時增加了自控與通訊光傳輸系統(tǒng)，能實現(xiàn)閥室內(nèi)可燃?xì)怏w濃度實時監(jiān)測并上傳至調(diào)控中心監(jiān)控終端，并且在閥室內(nèi)天然氣濃度達(dá)到爆炸下限20%時報警并聯(lián)鎖啟動閥室排風(fēng)扇。

4 結(jié)論

鑒于以上對長輸管道閥室內(nèi)天然氣聚集因素的研究分析，為提高閥室設(shè)備運行完好率，保證安全生產(chǎn)運行，消除安全隱患提供相應(yīng)參考依據(jù)。消除已投產(chǎn)運行的閥室天然氣泄漏聚集帶來的危害需要在日常運行管理中做好以下三點：①巡檢作業(yè)人員做好對閥室設(shè)備靜密封點的巡檢驗漏工作，同時管理人員做好員工的設(shè)備培訓(xùn)工作，明確設(shè)備存在的密封點及泄漏點，發(fā)現(xiàn)問題及時上報整改；②加強(qiáng)閥室內(nèi)設(shè)備檢維修作業(yè)管理，嚴(yán)格按操作規(guī)程作業(yè)，合理使用工器具；③做好閥室內(nèi)設(shè)備相應(yīng)改造的調(diào)試工作，同時建議對目前已運行的RTU閥室加裝風(fēng)機(jī)，實現(xiàn)與可燃?xì)怏w檢測儀聯(lián)鎖功能。