基于全周期管理的閥門故障應(yīng)對措施研究

摘要：閥門是控制流體的重要裝置，其使用工況直接影響著海上采油平臺的流程調(diào)控穩(wěn)定性。在海上特殊的高熱、高鹽、高濕環(huán)境與連續(xù)使用的疊加作用下，閥門故障率增加，對安全生產(chǎn)造成了一定的不良影響。為解決以上問題，在實事求是、客觀論斷的基礎(chǔ)上，探索閥門全周期管理模式，并在總結(jié)經(jīng)驗的同時推動落地實踐，實現(xiàn)質(zhì)效雙升。

關(guān)鍵詞：閥門；故障率；降低；全周期

中圖分類號：TH17 " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A " "文章編號：1671-0797（2023）02-0065-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.02.018

0 " "引言

對于24 h不間斷生產(chǎn)的海上采油平臺來講，持續(xù)的油氣產(chǎn)出離不開流程穩(wěn)定做保障，而在這其中，閥門作為節(jié)控裝置，對流程調(diào)控起著不可替代的關(guān)鍵性作用。但閥門原理各異、種類繁多、規(guī)格多樣，故障也呈多時多點(diǎn)多發(fā)特點(diǎn)。

1 " "背景與現(xiàn)狀

某海上油田下轄4個平臺，設(shè)備及生產(chǎn)流程閥門數(shù)以千計。使用中閥門故障率較高，導(dǎo)致生產(chǎn)及公用等各流程控制困難，且疲于應(yīng)對檢修，直接加大了維修工作量；閥門泄漏引發(fā)的高壓油氣介質(zhì)泄漏，還增加了安全環(huán)保等嚴(yán)重次生風(fēng)險產(chǎn)生的可能性。

在統(tǒng)計年度1月—12月，平臺故障閥門檢修總量達(dá)到43個，月均檢修數(shù)量近4個。但從目前的維修模式上看，以整體換新為主，不僅方式單一，造成維修費(fèi)居高不下、人員技能提升有限的被動局面，而且影響了現(xiàn)場管理的質(zhì)效提升；從管理上看，海上采油平臺閥門系統(tǒng)性管理借鑒資料匱乏，理念成型構(gòu)建不足，以上問題亟待解決。

2 " "全周期管理理念的提出

從類型看，故障閥門涵蓋手、自動閥門，儀控、機(jī)械閥門，氣體及液體閥門[1]。其中除部分閥門需停產(chǎn)檢修外，從技術(shù)層面講，大部分常規(guī)口徑閥門的檢維修均可由維修人員在線完成。

為了改變以換代修的粗獷式閥門維修模式，解決現(xiàn)場技術(shù)人員閥門故障處理方法單一、被動應(yīng)對、閥門故障率高的現(xiàn)狀，本文從前期采購、現(xiàn)場安裝、使用維護(hù)、回收利用等4個階段入手，提出閥門全生命周期管理理念，并在深入剖析與挖掘閥門故障深層次成因的基礎(chǔ)上，以針對性措施實現(xiàn)有效突破。

3 " "閥門故障成因分析

3.1 " "前期采購階段

閥門采購前技術(shù)環(huán)節(jié)把控不嚴(yán)，導(dǎo)致因采辦技術(shù)屬性描述錯誤、不準(zhǔn)確而造成閥門到貨后無法使用或使用匹配度不高，為引發(fā)閥門故障埋下了隱患。如未按實際需求采辦相應(yīng)壓力等級匹配的閥門，導(dǎo)致使用期間介質(zhì)壓力高于閥門承壓能力，引發(fā)閥門損壞；非標(biāo)閥門采購技術(shù)參數(shù)不準(zhǔn)，導(dǎo)致到貨閥門長度不匹配、法蘭安裝孔中心孔距不對應(yīng)等問題。

實例：生產(chǎn)藥劑流程藥劑泵出口2寸球閥，因選型偏長，受到兩端管線長時持續(xù)擠壓，閥體自身中段密封圈擠損引發(fā)泄漏。

3.2 " "現(xiàn)場安裝階段

現(xiàn)場人員對閥門的安裝不規(guī)范、不到位，存在薄弱環(huán)節(jié)，未做到合理、正確、規(guī)范安裝。如閥門未按指示安裝，安裝反向、錯位，密封墊片不匹配；螺紋連接類閥門因螺紋旋合長度不夠，造成密封不嚴(yán)。實例：現(xiàn)場消防海水流程用4英寸偏心蝶閥安裝反向，在啟動消防流程并注入海水后，因密封不嚴(yán)引發(fā)內(nèi)漏。

3.3 " "使用維護(hù)階段

3.3.1 " "流程介質(zhì)物理、化學(xué)性質(zhì)影響

閥門所控制流體介質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)，對故障的產(chǎn)生具有重要影響，其中包括腐蝕性流體、高溫高壓沖擊性流體、高含砂沖蝕性流體。實例：污水系統(tǒng)清水劑藥劑對碳鋼腐蝕性極強(qiáng)，即便對不銹鋼也存在一定腐蝕性，閥門多為孔洞性可見腐蝕，維修價值不高，只能被動換新。

3.3.2 " "原始管路流程設(shè)計不合理

現(xiàn)場閥門管路流程設(shè)計不合理，造成閥門使用中故障多發(fā)。實例：6英寸海水排放閘閥因管線走向選擇不合理，且前端無減壓裝置，導(dǎo)致閥門進(jìn)出口壓差長時間達(dá)7 kg/cm2左右，持續(xù)高壓沖刷引發(fā)閥板幾乎閥體沖蝕外漏。

3.3.3 " "日常操作不當(dāng)

在操作關(guān)閉閥門時，為確保關(guān)嚴(yán)，存在使用管鉗及加力杠等輔助工具，造成閥門密封面過度咬合壓磨、閥柄損壞、閥桿變形斷裂情況，此種情況在高壓閥門及重點(diǎn)流程閥門故障中尤為常見。實例：主機(jī)B滑油閥門，因多次使用管鉗緊固，造成僅1.5英寸截止閥手輪及閥桿磨損、變形，無法正常使用。

3.3.4 " "季節(jié)性變化影響

閥門故障數(shù)量于1、8月份出現(xiàn)峰值，月均達(dá)5個，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，1月份正值冬季，氣溫低，流體凍結(jié)導(dǎo)致部分閥門脹裂；同年8月，日均氣溫在32 ℃以上，現(xiàn)場所轄冷卻換熱器全部投運(yùn)，流程在用閥門增加，介質(zhì)溫度升高，腐蝕速率加快，非金屬密封墊老化加劇。

3.3.5 " "維修人員技能存在薄弱環(huán)節(jié)

在檢維修中，部分維修人員對閥門內(nèi)部結(jié)構(gòu)不了解，對閥門故障判斷不深入，存在“壞了再修”的錯誤認(rèn)知，未能及時預(yù)判閥門初期故障并應(yīng)對處理，造成問題加劇，貽誤檢修時機(jī)。實例：某維修人員在發(fā)現(xiàn)消防泵出口旋啟式單流閥異響后，未引起重視，及時拆檢，造成內(nèi)部閥瓣在流體作用下長時敲擊損壞，內(nèi)部密封面也出現(xiàn)碰損，失去檢修價值。

3.4 " "回收利用階段

對故障閥門進(jìn)行單一棄置處理，但未對其完好部件進(jìn)行拆卸留存，導(dǎo)致原本同類型閥門在可更換局部配件進(jìn)行解決的情況下，無配件可換，造成資源浪費(fèi)，無法檢維修。如常見標(biāo)準(zhǔn)法蘭球閥、閘閥、截止閥備件通用性較強(qiáng)，可互換使用[2]。

4 " "閥門故障引發(fā)風(fēng)險矩陣及風(fēng)險級別定義

在明確閥門故障成因的基礎(chǔ)上，以系統(tǒng)考量、分級管控為原則，創(chuàng)新制訂閥門故障引發(fā)風(fēng)險矩陣如表1所示，閥門故障風(fēng)險級別定義如表2所示，為檢維修提供依據(jù)。

5 " "具體應(yīng)對措施

以降低閥門故障率為問題導(dǎo)向與目標(biāo)導(dǎo)向，制訂“系統(tǒng)謀劃、全局管控、重點(diǎn)跟進(jìn)”的實踐應(yīng)對方案，在使用全周期管理理念全面深入剖析故障深層次成因的基礎(chǔ)上，合理調(diào)配維修人力、物力資源，推動機(jī)制建設(shè)及責(zé)任落實。

5.1 " "嚴(yán)控采購規(guī)范化

規(guī)范現(xiàn)場閥門采購前技術(shù)參數(shù)確認(rèn)環(huán)節(jié)操作，嚴(yán)格使用卡鉗、卡尺、直尺等專業(yè)測量工具，并將測得數(shù)據(jù)與閥門標(biāo)準(zhǔn)手冊中數(shù)據(jù)進(jìn)行比對修正；對非標(biāo)閥門，在采購中要重點(diǎn)寫明存在差異的技術(shù)參數(shù)，并嚴(yán)格按照采購需求驗貨，驗貨時必須使用測量工具進(jìn)行確認(rèn)，杜絕目測，對不確認(rèn)信息，需與供貨方溝通；對與采購要求不符、本體存在鑄造缺陷（砂眼、松散組織、夾碴等）、明顯撞擊損壞、焊接不良的閥門，要及時落實調(diào)換事宜，禁止入庫；對使用在高腐蝕流程的閥門，應(yīng)根據(jù)腐蝕介質(zhì)特性，選取采購不銹鋼、銅鎳、PPR等材質(zhì)閥門[3]。

5.2 " "現(xiàn)場安裝標(biāo)準(zhǔn)化

對法蘭連接閥門，要選取規(guī)格直徑與法蘭孔徑相匹配的螺栓進(jìn)行安裝，并配套使用平墊及彈簧墊，緊固后的螺栓，其螺紋端需露出螺母2～3個螺距；海水流程閥門在安裝前，需重點(diǎn)檢查管路法蘭端面腐蝕情況，檢查有無徑向貫穿腐蝕及局部坑面腐蝕，如有應(yīng)采用金屬膠或焊接修復(fù)，密封墊可選3 mm規(guī)格橡膠墊；對凸面法蘭，金屬纏繞墊選取要匹配確認(rèn)壓力等級，杜絕低壓纏繞墊用于高壓流程，壓痕明顯的老舊纏繞墊必須更換，禁止使用無標(biāo)記纏繞墊。

對螺紋連接閥門，要注意閥門兩端與管線連接的旋合長度不宜過短，需配合使用絲扣膠帶，加強(qiáng)密封；對螺紋連接的旋啟式止回閥、升降式止回閥，還要注意，安裝后方向應(yīng)朝上，以免影響啟閉效果。焊接閥門需注意選取適用不同材質(zhì)的焊條或焊絲，焊接期間應(yīng)考慮溫度持續(xù)提升對閥門內(nèi)部密封件的影響，可分時多次焊接，降低熱量蓄積。手動（手輪/手柄）閥門安裝前需確認(rèn)為手柄/手柄開關(guān)操作預(yù)留出足夠的空間，并確保實際操作中站位用力方便得當(dāng)。

5.3 " "使用維護(hù)系統(tǒng)化

（1）對易于腐蝕的海水流程及清水劑藥劑流程閥門進(jìn)行梳理，逐步替換為不銹鋼材質(zhì)閥門或PPR材質(zhì)閥門，同時對使用中發(fā)現(xiàn)的早期針孔式漏點(diǎn)及時進(jìn)行處理。

（2）定期對在用閥門進(jìn)行內(nèi)外部檢查。1）外部檢查：主要檢查確認(rèn)外部銹蝕、法蘭及閥體螺栓松動、法蘭密封墊滲漏、填料滲漏、手柄手輪使用、進(jìn)出口壓力變化、閥門啟閉靈活度等情況。2）內(nèi)部檢查：主要檢查確認(rèn)閥片松動情況、內(nèi)部連接開焊情況、閥芯使用情況、密封件破損情況、閥體內(nèi)部腐蝕及堵塞情況等，以細(xì)化檢查的方式，提前預(yù)防預(yù)判故障。

（3）通過對海水流程管路延長、走向調(diào)整、加裝減壓裝置等措施，降低閥門進(jìn)口壓力，解決進(jìn)出口壓差過大沖刷加劇的問題；通過改造管路，解決閥門長時間受擠壓及承受錯位應(yīng)力的問題；通過安裝位置調(diào)整，解決閥門操作不當(dāng)、檢修空間不足的問題。

（4）制訂閥門標(biāo)準(zhǔn)操作及使用程序，涵蓋手輪閥門啟閉至極限位置回半圈、小型閥門加力工具使用、正確站位及用力、潤滑與防銹等多方面實用內(nèi)容，組織維修人員制作手輪閥門專用F型扳手，并禁止使用大規(guī)格管鉗開啟或關(guān)閉小規(guī)格閥門，對損壞的閥門手輪或手柄，及時焊接修復(fù)或換新，實現(xiàn)閥門操作標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化和規(guī)范化。

（5）統(tǒng)計梳理歷年來寒冷季節(jié)易凍堵閥門，在入冬前1個月，組織電氣專業(yè)人員與操作使用人員一起確認(rèn)閥門電伴熱使用情況、保溫棉覆蓋情況及保溫鋁皮密封情況，并在重點(diǎn)閥門位置增加纏繞電伴熱；對部分閥門進(jìn)行入冬前排空操作，在消防演習(xí)后及時排空所有干式消防系統(tǒng)管路內(nèi)的海水，避免閥門凍堵；通過定期倒換流程減少長時間使用，及時檢查排障等措施，做好高溫流程閥門檢維保工作。

（6）組織開展閥門專項培訓(xùn)，內(nèi)容涵蓋閥門基礎(chǔ)知識、閥門常見故障講解、閥門早期故障應(yīng)對、閥門控制原理等諸多方面，同時建立閥門培訓(xùn)專項電子資料庫，涵蓋現(xiàn)場檢修視頻、理論資料講解等內(nèi)容，實現(xiàn)懂原理、懂結(jié)構(gòu)、懂操作。

5.4 " "回收利用常態(tài)化

選取合適區(qū)域，設(shè)立廢舊閥門定置存放點(diǎn)，并按照高壓閥門與非高壓閥門、標(biāo)準(zhǔn)閥門與非標(biāo)準(zhǔn)閥門的標(biāo)準(zhǔn)對拆卸下的故障閥門進(jìn)行分類存放，同時做好以下幾項工作：

（1）對損壞不嚴(yán)重的可修復(fù)閥門進(jìn)行系統(tǒng)專業(yè)化檢修，確?？捎煤?，做好標(biāo)記留存?zhèn)溆谩?/p>

（2）組織維修人員，利用廢舊閥門開展實操拆解，由工程師進(jìn)行現(xiàn)場講解，提升對內(nèi)部結(jié)構(gòu)的了解認(rèn)識，提高故障分析能力。

（3）自制加工拆卸工具，拆檢并保存廢舊閥門中的可用部件，以備在用同型故障閥門檢修之需；對內(nèi)部密封墊片等易損件進(jìn)行測繪并自制加工。

6 " "實踐效果

經(jīng)過一年的系統(tǒng)實踐，閥門年度故障數(shù)量由43個減少至20個，較上一年度減少23個，同型閥門故障率降低超30%，同時經(jīng)自主維修，節(jié)約閥門采辦及維修費(fèi)用20余萬元。

7 " "結(jié)語

本文通過引入閥門全周期管理理念，實現(xiàn)了閥門檢維修系統(tǒng)化、全局化的有機(jī)延伸，實現(xiàn)了多維度梳理閥門故障成因、摸清閥門故障規(guī)律的突破，在扎根現(xiàn)場、實事求是、拓寬思路的基礎(chǔ)上，為海油平臺閥門采辦、使用、維修、回收的全過程管控提供了有力借鑒，極大地推動了提質(zhì)增效、修舊利廢與安全生產(chǎn)的有機(jī)融合。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 張清雙，尹玉杰，明賜東.閥門手冊：選型[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

[2] 左景伊，左禹.腐蝕數(shù)據(jù)與選材手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[3] 王傳斌.化工截止閥維修設(shè)備的研發(fā)[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2022，42（11）：120-122.

收稿日期：2022-09-09

作者簡介：王冬港（1984—），男，天津人，機(jī)械工程師，主要從事海上采油平臺設(shè)備技術(shù)維修及管理工作。