丹尼爾先導(dǎo)式水擊泄壓閥研究

摘 要：水擊瞬間產(chǎn)生的管網(wǎng)異常壓力波動及水擊壓力將會對管道系統(tǒng)及設(shè)備造成嚴(yán)重的破壞，因此在長輸管道上安裝水擊泄壓閥是必要的。文章對先導(dǎo)式水擊泄壓閥進(jìn)行了深入分析，并總結(jié)了常見故障及其處理措施。

關(guān)鍵詞：水擊泄壓閥；非正常開啟；歸位

1 概述

在輸油過程中由于壓力的突變，產(chǎn)生的壓力波值超過了管道允許的彈性值及設(shè)備的承壓能力時，就會引起輸油管道和設(shè)備的損壞，嚴(yán)重時出現(xiàn)爆管事故。長輸管道泄壓閥是專為流體集輸管線設(shè)計的一種安全泄壓裝置，用于防止管道系統(tǒng)瞬間產(chǎn)生的管網(wǎng)異常壓力波動及水擊壓力對管道系統(tǒng)及設(shè)備的破壞。當(dāng)管道中流體發(fā)生水擊時并達(dá)到水擊泄壓閥的壓力設(shè)定值時，水擊泄壓閥快速開啟，使管道中的高壓得到泄放，使水擊壓力波的強度減弱，起到保護(hù)管道和設(shè)備的作用。

2 丹尼爾先導(dǎo)式水擊泄壓閥結(jié)構(gòu)原理

先導(dǎo)式水擊泄壓閥是由閥體、閥芯、導(dǎo)閥、引壓管、導(dǎo)閥過濾器等組成。

工作原理如圖所示：先導(dǎo)式水擊泄壓閥，介質(zhì)是沿軸向流動的，采用導(dǎo)閥控制。開閥以管線油品壓力為動力源，油品壓力決定閥門的開啟和關(guān)閉。

當(dāng)油品壓力低時，導(dǎo)閥彈簧作用力大于上游管線油品壓力，滑閥處于導(dǎo)閥閥腔右側(cè)，此時閥前與閥腔相連通。當(dāng)閥腔內(nèi)充滿油品時，閥芯的壓力是閥芯彈簧壓力與閥前油品壓力之合，大于閥前油品壓力，所以閥芯在兩力的作用下堵住通道，閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。

當(dāng)上游管道油品壓力升高時，壓力通過引壓管迅速傳到導(dǎo)閥閥腔，油品壓力大于彈簧設(shè)定值的作用力，推動活塞向右移動壓緊導(dǎo)閥彈簧，使得閥腔與閥后相連通，閥腔壓力泄到閥后，閥腔壓力銳減，此時閥前管線壓力大于閥芯腔內(nèi)的壓力，形成了壓力差，推動閥芯向后移動，壓緊彈簧導(dǎo)通流道，閥門開啟將壓力泄掉。

3 事故案例分析

3.1 事件描述

2010年12月15日20時，西部管道公司某輸油站站控值班人員發(fā)現(xiàn)成品油泄壓罐罐位有上漲趨勢，經(jīng)現(xiàn)場確認(rèn)為成品油低壓泄壓閥C09115#開啟，且不能復(fù)位。技術(shù)人員隨即關(guān)閉閥前手動球閥，罐位停止上漲。

3.2 故障處理經(jīng)過

（1）嘗試從導(dǎo)閥打壓，從而使閥門開啟以沖洗閥芯與閥腔及其密封面。經(jīng)打壓沖洗無效，排除密封面有夾雜原因。

（2）對閥門進(jìn)行拆解清洗，拆解時發(fā)現(xiàn)過濾器有結(jié)冰現(xiàn)象，經(jīng)查看進(jìn)站壓力趨勢圖，發(fā)現(xiàn)在15日20時左右，進(jìn)站壓力有約為0.4MPa上升過程。初步懷疑此次閥門誤開啟原因為過濾器結(jié)冰導(dǎo)致閥前與閥芯連接通道堵塞，同時由于0.4MPa的壓力上漲致使閥門誤開啟。而閥門不能歸位的原因為閥芯與閥腔密封面有結(jié)冰所致。

后經(jīng)組裝測試后閥門依然內(nèi)漏，因此排除了是閥芯與閥腔密封面結(jié)冰導(dǎo)致閥門不能歸位。

注：在水擊泄壓閥關(guān)閉時，閥門如要開啟，必備的條件是閥芯壓力要被泄掉，唯一途徑是導(dǎo)閥動作導(dǎo)致閥芯與閥后相連通。僅憑借閥前小范圍的壓力增幅并不足以壓縮閥芯內(nèi)已經(jīng)是高壓液體的油品繼續(xù)被壓縮從而導(dǎo)致閥門開啟。

（3）由于懷疑閥芯與閥腔密封面損壞導(dǎo)致閥門內(nèi)漏，隨即對閥門閥芯進(jìn)行更換，一并更換了閥芯與閥腔的整套密封副，經(jīng)重裝測試后閥門仍然內(nèi)漏。因此可以排除是閥芯密封問題。

（4）2011年1月8日，廠家人員來站，懷疑為導(dǎo)閥問題，隨即拆下導(dǎo)閥，對導(dǎo)閥進(jìn)行沖洗重裝，經(jīng)測試閥門不再內(nèi)漏，故可以確定原因為導(dǎo)閥內(nèi)有夾雜或者結(jié)冰，是此次閥門誤開啟及開啟后閥門不能歸位的原因。

4 總結(jié)

2010年12月15日，站場氣溫大幅下降，下降幅度接近10攝氏度，然而由于成品油低壓泄壓閥電伴熱出現(xiàn)故障致使導(dǎo)閥內(nèi)結(jié)冰，如上圖所示，水擊泄壓閥導(dǎo)閥內(nèi)部結(jié)冰膨脹，致使導(dǎo)閥內(nèi)滑閥微微偏離密封部位，此時閥芯與閥后有輕微的流通通道，閥芯內(nèi)一部分壓力泄到閥后，閥芯不能保壓，導(dǎo)致閥門輕微開啟（因為此時在導(dǎo)閥彈簧設(shè)定壓力下，導(dǎo)閥在向左的壓力下仍然緊貼閥后密封副，導(dǎo)閥并無動作），而此時閥芯泄掉的壓力從閥前也在不斷補充，故閥門始終沒有完全開啟，也不能復(fù)位（后續(xù)維修過程中，閥門不能復(fù)位的原因也有可能是導(dǎo)閥內(nèi)的閥芯與閥后密封部位夾雜）。結(jié)合本次事故案例，將先導(dǎo)式水擊泄壓閥門常見故障及處理措施進(jìn)行了總結(jié)，如下表所示：

5 建議維護(hù)措施

由于成品油低壓泄壓閥接至進(jìn)站口，油品并沒有經(jīng)過過濾器，而且從進(jìn)站口至水擊泄壓閥閥前是死管段，長時間運行后導(dǎo)致死管段內(nèi)油品雜質(zhì)明顯增多，如果水擊泄壓閥一旦開啟，雜質(zhì)就有可能被帶到導(dǎo)閥或者閥芯與閥腔的密封副上，導(dǎo)致閥門不能完全歸位，從而發(fā)生閥門內(nèi)漏故障。

5.1 建議定期（如果條件允許，盡量多的）對水擊泄壓閥閥前死管段油品進(jìn)行置換，將其沖入泄壓罐內(nèi)，保證閥前油品相對清潔。

5.2 冬季建議加強對水擊泄壓閥電伴熱投用情況的巡查，確保電伴熱投用并能在出現(xiàn)故障時及時發(fā)現(xiàn)處理，杜絕隱患。

5.3 如果水擊泄壓閥前油品雜質(zhì)較多，則可能堵塞閥前通往閥芯過濾器，導(dǎo)致閥壓力波動不能傳到導(dǎo)閥，致使真正發(fā)生水擊時閥門無動作，起不到泄壓的作用，從而損壞相關(guān)設(shè)備。因此建議在條件允許的情況下，在水擊泄壓閥前安裝一個過濾器，保證油品清潔。

參考文獻(xiàn)

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