天然氣流速過(guò)快導(dǎo)致雙作用節(jié)流截止閥失效分析及對(duì)策探討

李亞娟　王愉　王博濤

摘 要：當(dāng)前我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始廣泛推行清潔能源的應(yīng)用，天然氣作為清潔能源的代表，當(dāng)前的使用量逐年提升，但是這也為雙作用節(jié)流截止閥的工作帶來(lái)了更大負(fù)擔(dān)。基于對(duì)節(jié)流截止閥失效原因的研究與分析，本文指出了雙作用節(jié)流截止閥失效現(xiàn)象的預(yù)防對(duì)策，防止由于該構(gòu)件的損壞和失效引發(fā)的重大安全事故，提升設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的安全性。

關(guān)鍵詞：天然氣;流速過(guò)快;節(jié)流截止閥

相較于傳統(tǒng)天然氣管道系統(tǒng)中應(yīng)用的閘閥，節(jié)流截止閥具有耐沖刷、耐磨損、氣密性更高的特點(diǎn)，所以當(dāng)前的天然氣管道系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始大量應(yīng)用這種設(shè)備。但是在長(zhǎng)期工作中，也會(huì)由于一些原因?qū)е鹿?jié)流截止閥失效，導(dǎo)致天然氣泄露，在檢修過(guò)程中，需要根據(jù)這些常見(jiàn)原因進(jìn)行事故檢測(cè)，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)有效地解決，讓該設(shè)備能夠發(fā)揮應(yīng)有作用。

1 天然氣流速過(guò)快導(dǎo)致雙作用節(jié)流截止閥失效現(xiàn)象的常見(jiàn)原因

1.1 關(guān)鍵部位的耐磨性不滿足要求

在天然氣管道系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，天然氣會(huì)經(jīng)過(guò)節(jié)流截止閥向下游傳送，在該過(guò)程中，上游的天然氣會(huì)在節(jié)流截止閥區(qū)域受到一定阻擋，這種阻擋作用會(huì)在設(shè)備下方形成天然氣渦流，這些渦流會(huì)對(duì)設(shè)施的底座法蘭和密封面的結(jié)合處進(jìn)行沖刷，雖然短時(shí)間內(nèi)這種現(xiàn)象對(duì)設(shè)施的影響不明顯，但是長(zhǎng)期作用下，會(huì)使該結(jié)構(gòu)處發(fā)生損壞，最終造成嚴(yán)重的泄露現(xiàn)象，當(dāng)縫隙持續(xù)加大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域的橡膠密封圈也無(wú)法對(duì)天然氣進(jìn)行有效阻隔。[1]當(dāng)該部位部件的耐磨性不能滿足要求時(shí)，會(huì)加速節(jié)流截止閥的失效速度，讓該設(shè)備更加容易失效。

1.2 下游用氣量增長(zhǎng)迅猛

在節(jié)流截止閥的設(shè)計(jì)和選用過(guò)程中，會(huì)根據(jù)下游的用戶數(shù)量、天然氣的整體應(yīng)用量進(jìn)行型號(hào)確定，通常情況下通過(guò)這種設(shè)計(jì)能夠保證節(jié)流截止閥的運(yùn)行環(huán)境滿足長(zhǎng)期運(yùn)行要求。但是隨著天然氣資源的逐漸廣泛應(yīng)用，必然會(huì)導(dǎo)致下游管道中的天然氣流量增加，這就要求節(jié)流截止閥的上游管道也需要提高天然氣流速，這就導(dǎo)致現(xiàn)有的節(jié)流截止閥型號(hào)和運(yùn)行能力與新的流量要求產(chǎn)生偏差，提高了設(shè)備承受的壓力，容易導(dǎo)致節(jié)流截止閥失效。例如在某天然氣管道系統(tǒng)中，在節(jié)流截止閥失效之前，用戶側(cè)管道中天然氣流速為9～18m/s，通過(guò)對(duì)壓力的研究和計(jì)算發(fā)現(xiàn)，該時(shí)期的節(jié)流截止閥能夠處于正常的工作狀態(tài)下。但是隨著市場(chǎng)的擴(kuò)展，用戶側(cè)的用氣量快速增加，天然氣管道中的流速達(dá)到24～36m/s，天然氣流速處于嚴(yán)重超標(biāo)狀態(tài)。

1.3 設(shè)備選型不合理

對(duì)于天然氣管道系統(tǒng)中的節(jié)流截止閥來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中的設(shè)備選型通常能夠滿足系統(tǒng)的運(yùn)行要求，但是很多企業(yè)當(dāng)前只注重積極開(kāi)展業(yè)務(wù)，而不注重對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的調(diào)整與更換，這就導(dǎo)致節(jié)流截止閥在選型上的不合理。通過(guò)上文分析可以發(fā)現(xiàn)，業(yè)務(wù)量猛增必然會(huì)對(duì)原有設(shè)備造成重大影響，對(duì)于天然氣企業(yè)來(lái)說(shuō)，需要對(duì)該因素進(jìn)行深入徹底地分析和研究，提高在設(shè)備選型方面的科學(xué)性。另外在設(shè)備選用和安裝過(guò)程中，未能按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工也是引發(fā)失效現(xiàn)象的根本原因之一，所以在設(shè)備選用和安裝過(guò)程中，需要充分降低該問(wèn)題的發(fā)生幾率[2]。

1.4 保養(yǎng)和維護(hù)環(huán)節(jié)缺失

在設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中，要從根源上保證設(shè)備處于正常穩(wěn)定的工作狀態(tài)，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期保養(yǎng)和維護(hù)，在該過(guò)程中需要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)進(jìn)行設(shè)備監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中存在問(wèn)題時(shí)，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)維修和更換。但是在當(dāng)前的一些企業(yè)中，認(rèn)為節(jié)流截止閥有很強(qiáng)的自清潔能力，并且相較于傳統(tǒng)的閘閥，在性能和穩(wěn)定性上都有所提升，從而放松了對(duì)設(shè)備的保養(yǎng)和維護(hù)，導(dǎo)致設(shè)備中出現(xiàn)的問(wèn)題不能被及時(shí)查找，從而造成設(shè)備的失效。

2 天然氣流速過(guò)快導(dǎo)致雙作用節(jié)流截止閥失效現(xiàn)象的預(yù)防對(duì)策

2.1 加強(qiáng)設(shè)備的日常監(jiān)測(cè)工作

在節(jié)流截止閥的運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間工作情況下容易出現(xiàn)各類運(yùn)行方面的問(wèn)題，這些問(wèn)題容易引發(fā)重大安全事故，而要防止這些問(wèn)題對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)造成重大負(fù)面影響，一個(gè)重要的方式為加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的日常監(jiān)測(cè)工作。通常情況下，當(dāng)設(shè)備中出現(xiàn)運(yùn)行問(wèn)題時(shí)，設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)也會(huì)發(fā)生一定程度上的改變，例如設(shè)備產(chǎn)生較大幅度振動(dòng)、噪聲等，所以在日常監(jiān)測(cè)中，主要監(jiān)測(cè)對(duì)象為以上內(nèi)容，同時(shí)在監(jiān)測(cè)工作的推行過(guò)程中，要對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)值進(jìn)行記錄，由專業(yè)人員分析設(shè)備中可能出現(xiàn)的問(wèn)題[3]。另外當(dāng)設(shè)備中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，通常會(huì)導(dǎo)致設(shè)備中相關(guān)構(gòu)件的厚度發(fā)生變化，所以在日常監(jiān)測(cè)過(guò)程中，一個(gè)重要工作內(nèi)容為讓工作人員應(yīng)用相關(guān)設(shè)備對(duì)各構(gòu)件的厚度進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)構(gòu)件厚度低于設(shè)定值時(shí)，要將該問(wèn)題上報(bào)到相關(guān)部門(mén)，在企業(yè)的統(tǒng)一指導(dǎo)下確定該構(gòu)件是否需要被更換。

2.2 嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)備安裝

對(duì)于節(jié)流截止閥來(lái)說(shuō)，在當(dāng)前的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)方面的合理性已經(jīng)逐漸提升，一些設(shè)計(jì)人員會(huì)考慮用戶群體的提升和發(fā)展對(duì)對(duì)節(jié)流截止閥進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，要保證設(shè)備能夠處于正常穩(wěn)定的工作狀態(tài)下，則需要保證設(shè)備能夠完全按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行安裝。所以在節(jié)流截止閥的安裝過(guò)程中，企業(yè)需要派遣專業(yè)人員完成該過(guò)程，同時(shí)在安裝過(guò)程中，需要對(duì)工作人員進(jìn)行監(jiān)督，最大限度保證設(shè)備暗賬的科學(xué)性與合理性。在節(jié)流截止閥安裝完成后，需要對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)方式為讓系統(tǒng)進(jìn)行試運(yùn)行，在該過(guò)程中工作人員探究并記錄設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的各類運(yùn)行狀態(tài)，例如運(yùn)行中是否產(chǎn)生震動(dòng)、噪聲情況等，當(dāng)發(fā)現(xiàn)指標(biāo)超標(biāo)時(shí)，需要對(duì)引發(fā)這種現(xiàn)象的原因進(jìn)行深入調(diào)查和分析。

2.3 深入分析用戶端支流的天然氣流量

在我國(guó)當(dāng)前的能源結(jié)構(gòu)中，天然氣的應(yīng)用量獲得充分提升，并且在未來(lái)的發(fā)展中，天然氣的使用量也會(huì)獲得更高速度的發(fā)展，通過(guò)上文的研究可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用戶端支流的天然氣流量提升迅猛時(shí)，會(huì)對(duì)當(dāng)前使用 節(jié)流截止閥的工作環(huán)境造成很大影響，所以在今后對(duì)節(jié)流截止閥的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)用戶端支流的天然氣流量進(jìn)行充分深入地探究，探究?jī)?nèi)容包括民用天然氣的使用量和工業(yè)用氣的使用量。另外當(dāng)用戶端支流區(qū)域有政府規(guī)劃時(shí)，也會(huì)在一定程度上對(duì)用戶端支流的天然氣流量產(chǎn)生影響，所以在設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)用戶端區(qū)域進(jìn)行深入徹底的了解，保證節(jié)流截止閥型號(hào)能夠滿足今后的流量要求。

2.4 設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)考慮各系統(tǒng)的耐磨性

雖然在當(dāng)前和今后的發(fā)展中，天然氣企業(yè)會(huì)提升對(duì)節(jié)流截止閥選用的科學(xué)程度，但是通過(guò)上文對(duì)失效原因的分析可以發(fā)現(xiàn)，在天然氣的流動(dòng)過(guò)程中，會(huì)在節(jié)流截止閥底端形成渦流，并且這些渦流會(huì)沖刷底座與密封面的連接法蘭，對(duì)于節(jié)流截止閥來(lái)說(shuō)，這種長(zhǎng)時(shí)間的沖刷現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的強(qiáng)度逐漸下降，尤其是當(dāng)系統(tǒng)系統(tǒng)中部件的耐磨性較低時(shí)，設(shè)備的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度會(huì)進(jìn)一步下降，容易在設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生失效現(xiàn)象。所以對(duì)于節(jié)流截止閥的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)，需要采取相應(yīng)措施提升設(shè)備中各構(gòu)件的耐磨性，另外對(duì)于應(yīng)用的管道來(lái)說(shuō)，也可采取合理措施消除管道系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的渦流量，通過(guò)這兩種方案的結(jié)合使用，能夠大幅提高設(shè)備的運(yùn)行壽命和運(yùn)行穩(wěn)定性。

2.5 推行天然氣流量的實(shí)時(shí)分析工作

在天然氣管道系統(tǒng)中，不同時(shí)間段管道中的流量會(huì)發(fā)生一定變化，這就導(dǎo)致管道中天然氣流量的高峰流量與日平均流量有很大落差，當(dāng)節(jié)流截止閥中的天然氣流量大幅提高時(shí)，會(huì)對(duì)設(shè)備造成重大影響，使設(shè)備受到的沖刷作用加強(qiáng)，同時(shí)設(shè)備承受的力也會(huì)增加。所以在今后的發(fā)展中，一個(gè)重要的設(shè)備改進(jìn)內(nèi)容為推行天然氣流量的實(shí)時(shí)分析工作，同時(shí)在節(jié)流截止閥區(qū)域的管道系統(tǒng)中，加入多個(gè)支路，由控制系統(tǒng)對(duì)每條支路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某時(shí)間段內(nèi)管道中某支路天然氣的流量增加較大時(shí)，可以讓其余支路也投入運(yùn)行，通過(guò)這種“分擔(dān)工作”的方式保證每個(gè)節(jié)流截止閥的工作環(huán)境都處于正常狀態(tài)下，防止由于流量的增加對(duì)節(jié)流截止閥產(chǎn)生更大的沖刷作用。另外通過(guò)對(duì)天然氣流量的實(shí)時(shí)分析，能夠讓供氣企業(yè)更好地探究相關(guān)區(qū)域的用氣規(guī)律，從而制定出有效的用氣響應(yīng)制度。

3 結(jié)論

綜上所述，天然氣流速過(guò)快導(dǎo)致雙作用節(jié)流截止閥失效的原因包括關(guān)鍵部位耐磨性較低、下游用氣量增長(zhǎng)迅猛、設(shè)備選型不合理以及檢修過(guò)程缺失。要解決這些問(wèn)題，可以通過(guò)推行天然氣流量實(shí)時(shí)分析工作、探究用戶端的整體天然氣流量、加強(qiáng)日常監(jiān)測(cè)工作、按相關(guān)要求進(jìn)行設(shè)備安裝以及提升設(shè)備耐磨性能達(dá)成目的。

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