輸氣站場(chǎng)手柄式球閥開(kāi)關(guān)困難故障處理方法研究

余俊濤，劉 愉，張兵強(qiáng)，柴 軍

(1.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；2.中國(guó)石油化工股份有限公司天然氣分公司山東天然氣銷(xiāo)售中心，山東濟(jì)南 250014)

0 引言

手柄式球閥在川氣東送管道站場(chǎng)主要應(yīng)用于小孔徑旁通管線(xiàn)、自用氣撬、調(diào)壓出口、放空與排污管線(xiàn)等位置。手柄式球閥為閥門(mén)手動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)范疇，操作便捷，啟閉速度快，因此被大量應(yīng)用于輸氣站場(chǎng)設(shè)備中，保證這些手柄式球閥開(kāi)關(guān)性能完好對(duì)于輸氣站場(chǎng)安全運(yùn)行至關(guān)重要。隨著設(shè)備常年運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)手柄式球閥出現(xiàn)開(kāi)關(guān)困難甚至抱死的現(xiàn)象[1-2]，為輸氣站場(chǎng)安全平穩(wěn)運(yùn)行帶來(lái)了隱患，因此應(yīng)針對(duì)手柄式球閥開(kāi)關(guān)困難問(wèn)題因素進(jìn)行分析，提出故障處理方法。

1 手柄式球閥結(jié)構(gòu)及動(dòng)作原理

1.1 手柄式球閥結(jié)構(gòu)

天然氣站場(chǎng)的手柄式球閥一般為小口徑閥門(mén)(DN150)。其結(jié)構(gòu)主要包括：手柄、限位、填料壓蓋、閥桿、密封填料、閥體、閥座、球體、注脂嘴(部分閥門(mén)無(wú))等部分，如圖1所示。

(a)手柄式球閥剖視圖

1.2 手柄式球閥動(dòng)作原理

球閥主要被作為截?cái)嚅y使用。球閥的關(guān)閉件是一個(gè)具有圓形洞的球體。當(dāng)球體中的洞和管道平行時(shí)，閥門(mén)打開(kāi)。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，可關(guān)閉閥門(mén)。

2 手柄式球閥開(kāi)關(guān)困難原因分析

一般天然氣管道配備的球閥主要由閥體、球體、閥座、閥桿及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成[3]，根據(jù)結(jié)構(gòu)及原理可知，球閥的動(dòng)作包含閥桿和球體的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此閥門(mén)不能動(dòng)作說(shuō)明閥桿和球體至少其中之一的轉(zhuǎn)動(dòng)受到了限制。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，影響閥桿和球體轉(zhuǎn)動(dòng)主要有以下4種情況。

2.1 閥座與球體抱死限制球體轉(zhuǎn)動(dòng)

球閥的開(kāi)關(guān)操作會(huì)將管道內(nèi)的雜質(zhì)帶入閥腔，附著在球體表面，如果長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行保養(yǎng)和活動(dòng)，閥座就可能與球體抱死[4]，阻礙球體轉(zhuǎn)動(dòng)，操作閥門(mén)就會(huì)比較費(fèi)力甚至不能操作(圖2)。每年對(duì)有注脂嘴的球閥進(jìn)行注脂維護(hù)，部分清洗液及潤(rùn)滑脂(或密封脂)會(huì)在閥腔內(nèi)堆積，如果潤(rùn)滑脂(或密封脂)干結(jié)硬化，也會(huì)造成閥門(mén)開(kāi)關(guān)不靈活，當(dāng)達(dá)到一定程度就會(huì)阻礙球體轉(zhuǎn)動(dòng)，從而出現(xiàn)閥門(mén)抱死。

圖2 閥座與球體抱死示意圖

2.2 閥門(mén)內(nèi)部結(jié)冰導(dǎo)致限制球體轉(zhuǎn)動(dòng)

當(dāng)天然氣中含水量較高時(shí)，在輸送的過(guò)程隨著環(huán)境的變化，會(huì)出現(xiàn)凝析水。閥門(mén)中的水會(huì)存在閥門(mén)的最低點(diǎn)，這通常會(huì)是下樞軸或球閥閥體下部，在遇到室外溫度較低或存在節(jié)流位置的情況下結(jié)冰，造成閥門(mén)不能開(kāi)、關(guān)操作(圖3)。

圖3 閥門(mén)內(nèi)部結(jié)冰位置示意圖

2.3 閥桿變形限制閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)

閥門(mén)在運(yùn)行過(guò)程中，因閥桿維護(hù)不當(dāng)或加長(zhǎng)桿會(huì)產(chǎn)生銹蝕損傷等現(xiàn)象，一旦閥桿產(chǎn)生銹蝕，閥桿在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)增加環(huán)向運(yùn)動(dòng)摩擦力，阻礙球體轉(zhuǎn)動(dòng)[4]，此外球閥在搬運(yùn)安裝過(guò)程閥桿受徑向外力碰撞，或者球閥在操作過(guò)程中長(zhǎng)期憋壓操作等都會(huì)導(dǎo)致閥桿變形。閥桿變形后，閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，閥體在與閥桿配合的部位就會(huì)產(chǎn)生限制閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)的反向力，從而阻礙閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)(圖4)。

圖4 閥桿變形示意圖

2.4 填料壓蓋與閥桿配合處銹蝕限制閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)

手柄式球閥閥桿運(yùn)動(dòng)受限主要是因?yàn)殚y門(mén)填料壓蓋與閥桿的配合面(圖5)，出現(xiàn)銹蝕，影響壓蓋和閥門(mén)的配合間隙。從結(jié)構(gòu)圖可以看出，填料壓蓋被緊固螺栓固定，當(dāng)動(dòng)作手柄時(shí)，壓蓋就會(huì)產(chǎn)生相反的力阻礙閥桿的轉(zhuǎn)動(dòng)。如果銹蝕嚴(yán)重，壓蓋與閥桿就會(huì)抱死，從而導(dǎo)致閥門(mén)不能開(kāi)關(guān)動(dòng)作。

(a)銹蝕部位正視示意圖

3 手柄式球閥開(kāi)關(guān)困難故障處理程序

3.1 球體清洗潤(rùn)滑

如果故障閥門(mén)帶有注脂嘴，優(yōu)先選擇對(duì)閥門(mén)進(jìn)行清洗潤(rùn)滑[5]。先使用手動(dòng)注脂槍向閥門(mén)內(nèi)注入適量的清洗液，浸泡至少6 h后，再注入潤(rùn)滑脂。如果閥門(mén)經(jīng)過(guò)處理后開(kāi)關(guān)困難現(xiàn)象有所改善，則再反復(fù)清洗潤(rùn)滑，且每清洗潤(rùn)滑1次，反復(fù)活動(dòng)閥門(mén)3～5次，直到開(kāi)關(guān)恢復(fù)正常為止。對(duì)于無(wú)注脂嘴的閥門(mén)，不需要考慮此方法。

3.2 壓蓋與閥桿配合位置清潔潤(rùn)滑

如果對(duì)球體清洗潤(rùn)滑(有注脂嘴)無(wú)效，則考慮是壓蓋與閥桿配合處銹蝕，需要對(duì)配合處清潔潤(rùn)滑處理。首先依次取下閥門(mén)手柄、限位片和填料壓蓋，然后對(duì)壓蓋內(nèi)壁和閥桿除銹潤(rùn)滑，如果壓蓋內(nèi)壁和閥桿上有明顯的銹蝕凹坑，需要用砂紙打磨光滑，直到壓蓋在不緊固螺栓的狀態(tài)下能輕松轉(zhuǎn)動(dòng)。最后在閥桿上涂抹潤(rùn)滑油后裝上壓蓋，并緊固螺栓壓緊壓蓋。此過(guò)程中，最關(guān)鍵且難度較大的步驟是取出壓蓋。因?yàn)槿绻y門(mén)壓蓋與閥桿之間銹蝕，則壓蓋可能不能活動(dòng)或者只能小范圍活動(dòng)。需先對(duì)銹蝕位置用除銹劑除銹潤(rùn)滑，然后使用小銅錘逆時(shí)針敲擊壓蓋使其轉(zhuǎn)動(dòng)，如果敲擊不動(dòng)則再順時(shí)針回敲。如此反復(fù)，使壓蓋慢慢松動(dòng)，最后使用拉馬將壓蓋取出。需要注意的是，在敲擊和拉拽壓蓋的過(guò)程中，必須注意力量的控制并做好閥桿的泄漏情況監(jiān)測(cè)，防止密封出現(xiàn)松動(dòng)導(dǎo)致泄漏。如果在處理過(guò)程中，閥桿出現(xiàn)泄漏，則需要更換填料后再進(jìn)行壓蓋的安裝，且壓蓋一定要緊固到位。

3.3 閥體加熱或敲擊

如果手柄式球閥開(kāi)關(guān)故障出現(xiàn)在氣溫非常低時(shí)，則需要考慮閥內(nèi)結(jié)冰的因素。如果上述方法都沒(méi)有效果的情況下，可以嘗試用包裹保溫棉、纏繞伴熱帶、開(kāi)水淋燙和敲擊閥體(鑄鐵閥門(mén)禁止)的方法處理。如果在非低溫時(shí)，則不需要考慮此因素。同時(shí)定期開(kāi)展設(shè)備排污排凝對(duì)于預(yù)防此類(lèi)問(wèn)題也能起到至關(guān)重要的作用。

3.4 更換閥門(mén)

如果上述方法都不能排除開(kāi)關(guān)故障，則可能是閥桿變形或其他因素導(dǎo)致力矩不能傳遞，則需要更換閥桿或閥門(mén)處理。閥桿更換必須在對(duì)閥體放空后拆解閥門(mén)。過(guò)程中需要注意對(duì)閥門(mén)密封的保護(hù)，防止拆裝過(guò)程中損傷密封導(dǎo)致泄漏。小尺寸閥門(mén)更換則需要在安裝前檢查新閥門(mén)是否合格。對(duì)于可能造成用氣影響或因所處特殊位置不能對(duì)相應(yīng)管段放空處理的閥門(mén)更換時(shí)，如果條件許可，可以利用不停輸帶壓更換高壓球閥裝置進(jìn)行作業(yè)[6]。

4 實(shí)踐效果

上述方法經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐證明，已經(jīng)在川氣東送某管理處轄區(qū)多次處理手柄式閥門(mén)開(kāi)關(guān)困難故障。通過(guò)對(duì)閥門(mén)進(jìn)行周期性清洗注脂維護(hù)能有效防范閥體內(nèi)部抱死現(xiàn)象；針對(duì)低溫節(jié)流處啟用電伴熱以及做好設(shè)備排污工作也能有效防范結(jié)冰引起的閥門(mén)開(kāi)關(guān)困難；“壓蓋與閥桿配合處清潔潤(rùn)滑”的方法能解決大多數(shù)閥門(mén)開(kāi)關(guān)故障，操作簡(jiǎn)單、快速有效，安全性能高，其在線(xiàn)實(shí)施不影響閥門(mén)狀態(tài)和工藝流程，極大降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，降低了維修成本。

5 結(jié)束語(yǔ)

閥門(mén)開(kāi)關(guān)故障問(wèn)題在長(zhǎng)輸管道經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后顯現(xiàn)，閥門(mén)開(kāi)關(guān)故障會(huì)給安全生產(chǎn)運(yùn)行帶來(lái)隱患，同時(shí)如果更換閥門(mén)，則成本增加，且如果閥門(mén)處于各工藝區(qū)域的進(jìn)口或出口位置，則更換閥門(mén)風(fēng)險(xiǎn)也相對(duì)增大。本文總結(jié)了川氣東送輸氣站場(chǎng)手柄式球閥(小口徑閥門(mén))開(kāi)關(guān)故障的成因和處理方法。

當(dāng)手柄式球閥出現(xiàn)開(kāi)關(guān)故障時(shí)，鑒于以上方法都只對(duì)應(yīng)相應(yīng)的故障成因，應(yīng)注意以下4點(diǎn)：對(duì)于閥門(mén)開(kāi)關(guān)故障在線(xiàn)維修，為保障作業(yè)安全，如果閥門(mén)處于可放空的位置，建議先放空再處理；在處理手柄式球閥開(kāi)關(guān)故障時(shí)，結(jié)合方法的難易程度，應(yīng)按照本文上述程序進(jìn)行；在采取對(duì)干線(xiàn)相連小尺寸閥門(mén)帶壓更換時(shí)，要及時(shí)做好作業(yè)前模擬演練，熟悉操作步驟，分析作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，編制應(yīng)急處置方案；手柄式球閥日常應(yīng)加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，做好開(kāi)關(guān)故障的預(yù)防。