輸氣站場分離器排污閥內(nèi)漏相關(guān)問題探討

劉良果 劉力升 梅茜迪

摘 ? 要：天然氣站場分離器多采用兩級排污閥控制進(jìn)行排污，一級閥門為截?cái)嚅y，二級閥門為控制閥，雖然采取了兩級閥門控制，但在日常生產(chǎn)過程中仍然出現(xiàn)排污閥內(nèi)漏的情況。針對出現(xiàn)的此種情況，從輸氣站場分離器排污操作規(guī)程以及閥門結(jié)構(gòu)入手，分析了引起內(nèi)漏的原因以及閥套式排污閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理，提出了一定的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：輸氣站場 ?排污閥 ?內(nèi)漏

中圖分類號：TG172.9 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（a）-0110-03

1 ?引言

目前輸氣站場分離器排污閥多為兩級控制，以某輸氣站分離器排污閥為例進(jìn)行分析：一級閥門為A公司的平板閘閥;二級閥門為B公司的閥套式排污閥。排污操作時(shí)，一級平板閘閥只做全開全關(guān)，二級閥套式排污閥控制進(jìn)行排污。

2 ?閥門結(jié)構(gòu)原理

2.1 平板閘閥結(jié)構(gòu)原理

平板閘閥由閥桿、閘板、閥體、閥蓋、密封圈、傳動裝置等部件組成，兩端與管線連接而形成氣體通道，中部兩側(cè)裝有密封圈，閘板沿通道軸線的垂直方向移動，用傳動裝置帶動閥桿螺母回轉(zhuǎn)運(yùn)動帶動閘板作垂直于流體的相對直線位移實(shí)現(xiàn)閘板的啟閉。在管路上做全開全關(guān)用，一般閘閥不可作為調(diào)節(jié)流量使用，閥門密封依靠閘板和密封圈緊貼來實(shí)現(xiàn)，緊貼的嚴(yán)密程度反映了該閥門密封性能的好壞[1]。

2.2 閥套式排污閥結(jié)構(gòu)原理

閥套式排污閥由節(jié)流軸、柱塞形閥芯、閥芯套、閥體、閥桿、閥座、緩壓軸等部分組成。閥套式排污閥主要通過閥芯的上下運(yùn)行改變閥門開度[2]。開閥時(shí)，閥芯緩慢開啟，閥芯密封面與閥座密封面有一定空間距離時(shí)，氣體和雜質(zhì)一同經(jīng)過節(jié)流軸、套墊窗口、閥套窗口節(jié)流后，由閥套排污窗口排出。

3 ?排污閥內(nèi)漏原因分析

3.1 閥套式排污閥內(nèi)漏原因分析

（1）閥門開啟過程（排污過程）

①逆時(shí)針轉(zhuǎn)動手輪，閥桿帶動閥芯逐漸上移，密封面脫開，閥芯上的導(dǎo)流座移出閥座內(nèi)孔，形成窄縫間隙，介質(zhì)通過閥座上的對稱節(jié)流孔進(jìn)入閥座內(nèi)部，少量介質(zhì)可通過窄縫流出，逐漸降低系統(tǒng)壓力。

②繼續(xù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動手輪，閥芯向上運(yùn)動，導(dǎo)流座上的節(jié)流孔移出閥座內(nèi)腔，較多的介質(zhì)通過導(dǎo)流座和閥套節(jié)流后順利排出。

③繼續(xù)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)手輪，閥芯向上移至全開位置，此時(shí)，介質(zhì)壓力已大大降低，大量雜質(zhì)可直接從閥套節(jié)流孔處排出，并在倒置的密封處形成渦流，不斷清潔密封面，防止雜質(zhì)粘附在密封面上。

（2）閥門關(guān)閉過程

①順時(shí)針轉(zhuǎn)動手輪，閥桿帶動閥芯下移，此時(shí)排污已結(jié)束，系統(tǒng)壓力降低，閥套上的節(jié)流孔面積逐漸減小，導(dǎo)流座靠近閥座，并改變介質(zhì)流向，介質(zhì)經(jīng)節(jié)流后以一定的速度流過密封部位，逐漸加強(qiáng)對密封面的清潔力度。

②繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪，閥芯上的導(dǎo)流座進(jìn)入閥座內(nèi)孔，形成窄縫節(jié)流，由于排污接近結(jié)束，介質(zhì)雜質(zhì)已經(jīng)較少，導(dǎo)流座和閥座的窄縫阻止了殘留的微小雜質(zhì)流入密封面，介質(zhì)通過窄縫快速流出，徹底清掃密封面。

③繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪，閥芯和密封座接觸，實(shí)現(xiàn)密封[3]。

通過對閥門開關(guān)過程的分析可知，造成閥套式排污閥內(nèi)漏的主要原因有兩個(gè)方面：一是閥芯底端嵌入聚四氟乙烯與閥座凸臺端面之間的軟密封損壞，如圖1所示，原本“圓形”的四氟墊片沖蝕成“梅花形”。

二是閥芯底端內(nèi)孔錐面與閥座凸臺錐面之間硬密封損壞，如圖2所示，閥芯完全被沖蝕，無法與閥座凸臺錐面形成硬密封。

3.2 平板閘閥內(nèi)漏原因分析

平板閥門密封依靠閘板和密封圈緊貼來實(shí)現(xiàn)，造成平板閘閥內(nèi)漏的主要原因有兩個(gè)方面：一是閥座密封座圈的損壞以及閘板的沖蝕將會導(dǎo)致閥門的內(nèi)漏，如圖3所示。

二是閥座和閘板之間污物過多，堆積在密封面處，造成氣流的沖蝕導(dǎo)致閥門的內(nèi)漏，如圖4所示。

4 ?閥套式排污閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改進(jìn)措施

根據(jù)之前的分析可知，閥套式排污閥容易被沖蝕損壞的是軟密封四氟墊片，解決其內(nèi)漏的方法為更換四氟墊片，但更換墊片后經(jīng)幾次排污仍舊出現(xiàn)閥門內(nèi)漏。針對夾灘站多次出現(xiàn)的閥門內(nèi)漏情況，作業(yè)區(qū)組織對閥套式排污閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了認(rèn)真分析，發(fā)現(xiàn)閥芯密封墊片被沖蝕損壞部位正對閥芯上的凸齒，如圖5所示。

為了驗(yàn)證此處突齒改變流態(tài)后對密封面的破壞強(qiáng)度，進(jìn)行了驗(yàn)證測試，經(jīng)一次正常排污后，密封面突齒的正下方就被沖蝕損壞，造成了閥門的內(nèi)漏，如圖6所示。

同時(shí)，經(jīng)拆卸發(fā)現(xiàn)閥芯節(jié)流軸與閥座凸臺錐面之間并未完全嚙合，為了實(shí)現(xiàn)閥芯節(jié)流軸一級節(jié)流緩壓的作用，達(dá)到硬軟雙重密封效果。作業(yè)區(qū)結(jié)合樂山長儀閥門廠對閥門結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，將閥芯以及對應(yīng)的閥座凸臺錐面改小，使閥座凸臺錐面與閥芯完全嚙合。

經(jīng)過改進(jìn)后的閥門在一定程度上減輕了流體對閥座四氟墊的沖蝕，但經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后，閥門仍舊出現(xiàn)了內(nèi)漏情況，且由于流通量變小，相應(yīng)增加了排污難度和增長了排污時(shí)間，造成1MPa以下根本無法排污的情況。經(jīng)拆卸發(fā)現(xiàn)，閥座、閥芯以及閥芯套的開孔變小，雖然實(shí)現(xiàn)了閥芯節(jié)流軸一級節(jié)流緩壓的作用，但由于天然氣流通通道減小，流速增加，對閥體以及閥座造成了更加嚴(yán)重的沖蝕，閥芯節(jié)流軸由于一級節(jié)流作用也更易被沖蝕，改進(jìn)并沒有得到預(yù)期的效果，沖蝕后的情況如圖8。

因此，將閥座、閥芯以及閥芯套的開孔變小的方法不能徹底解決閥門受沖蝕的情況，隨后作業(yè)區(qū)又結(jié)合廠家對閥套式排污閥結(jié)構(gòu)再次進(jìn)行探討，認(rèn)為閥芯的硬軟雙重密封是保證閥門不泄漏的關(guān)鍵，在保證雙重密封的前提下，應(yīng)該增大天然氣的流通面積，防止節(jié)流產(chǎn)生高流速的流體對閥體內(nèi)部造成沖蝕，增大流通面積從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：（1）閥座開孔面積;（2）閥芯節(jié)流軸一級節(jié)流后的流通面積;（3）閥套的開孔面積。

通過閥門流通面積的增加，一方面保證了污物的順利排放;另一方面也減輕了流體對閥門的沖蝕，取得了一定的效果。

5 ?結(jié)語

通過失效分析，提出以下建議：（1）平板閘閥每半年對閥腔吹掃排污一次，并增加平板閘閥閥腔吹掃排污的頻率，調(diào)整為一個(gè)月或半個(gè)月（根據(jù)管內(nèi)污物情況而定）一次，防止H2S粉末大量殘留在閥腔內(nèi);（2）在平板閘閥閥腔排污口加裝小球閥，便于排污吹掃的控制;（3）每次排污操作后，對平板閘閥閥座進(jìn)行注脂，保證密封脂充盈密封面，防止H2S粉末殘留在閥座和閘板之間，造成閘板和閥座的沖蝕;（4）分離器一級排污閥更換為密封效果更好的球閥作為一級截?cái)嚅y門定期對閥套式排污閥整體拆卸清洗一次，清除通過閥芯平衡孔流向閥芯上腔的污物，并檢查閥體沖蝕情況，及時(shí)更換損壞的閥門以及相應(yīng)的密封墊片。

參考文獻(xiàn)

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[3] 中國石油天然氣集團(tuán)公司規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.油氣田常用閥門選用手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000.