靖邊氣田集氣站排污截斷閥作用方式改造探討

冶慶國，姜　濤，郭　戈，馬　震，楊麗萍

（1．中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，陜西靖邊　718500；2．長慶油田分公司培訓中心，陜西西安　710021）

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靖邊氣田集氣站排污截斷閥作用方式改造探討

冶慶國1，姜濤1，郭戈1，馬震1，楊麗萍2

（1．中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，陜西靖邊718500；2．長慶油田分公司培訓中心，陜西西安710021）

摘要：隨著靖邊氣田無人值守工藝改造的逐步推廣及運用，按照改造的整體部署及要求，改造主要通過對集氣站內分離器、脫水橇、自用氣等增加遠程截斷閥而實現。截斷閥的加裝，有效提高了無人值守站安全性，保障了站內正常生產及緊急突發情況下及時、有效地控制事故的擴大，減少不必要的損失。但隨著該工藝逐步實施，分離器排污截斷閥出現關不到位問題，一旦分離器下游電動球閥出現故障，截斷閥不能在緊急情況下完全關閉排污流程，導致天然氣竄入地層采出水罐，造成一定的安全隱患。本文主要針對該現象，通過分析原因、查找問題根源，提出排污截斷閥作用方式改造，以期達到排污截斷閥加裝應有的效果，保障無人值守站的正常運行。

關鍵詞：靖邊氣田；排污截斷閥；關不到位；改造

根據第一采氣廠無人值守工藝改造的整體安排，2013年初作業三區開始對所屬14座集氣站進行改造。截至2014年12月底，已完成11座集氣站的改造，目前已投運2座中心保障站、6座無人值守站。

無人值守工藝改造后，本區在生產過程中發現排污截斷閥存在問題較多，對于集氣站的正常生產造成了一定的安全隱患。

1　排污截斷閥構造及原理

1.1截斷閥的構造

氣動截斷閥一般由減壓閥、電磁閥、回訊器、傳動機構、氣缸執行器、閥體等部分構成。

1.2工作原理

正常情況下，電源氣源通過電磁閥、減壓閥等電氣配件向截斷閥傳動執行機構供給合適的電源和氣源。傳動執行機構在電氣雙作用下使截斷閥閥體處于打開狀態。當集氣站發生緊急情況時，站內員工可通過計算機遠程自動控制或者啟用位于應急通道出口的手動按鈕控制進行斷電處理，使截斷閥緊急關閉。

同時，通過站內壓力監控點設定保護預警值，此預警值高于設備正常運行壓力，低于安全閥的超壓泄放壓力，實現站內設備超壓的二級保護。當站內監測點壓力高于設定壓力時，系統自動關閉所有截斷閥，實現站內設備壓力異常的一級保護功能；當由于一級保護功能失效（即截斷閥不能自動關閉）時，達到安全閥的泄放壓力，安全閥開啟、泄壓，實現二級保護（見圖1）。

圖1　截斷閥控制流程

2　截斷閥運行情況分析

2.1存在問題及故障原因分析

2.1.1存在問題根據無人值守工藝改造方案，排污截斷閥加裝的目的在于分離器排污電動球閥出現故障時，能夠及時關閉分離器排污流程，避免天然氣直接竄入地層采出水罐而造成安全隱患。無人值守實際運行過程中發現部分截斷閥出現了自動狀態下關不到位而導致閥芯關閉不嚴，失去了排污截斷閥加裝的目的。通過對排污截斷閥的定期維護保養及開關測試，發現該問題出現頻次較高，對于集氣站的安全生產造成了一定的隱患。

2.1.2故障原因分析通過查看各站截斷閥運行情況及維護保養情況，分析截斷閥出現關不到位原因可能有以下幾個方面：定位鎖銷不到位；傳動執行機構較死；彈簧由于長期受壓造成彈簧彈性變弱，彈力產生扭矩無法推動閥芯關到位置。

2.2問題解決措施

鑒于排污截斷閥存在關不到位而不能很好發揮其加裝的作用，通過以下幾種方法逐步開展了整改工作，具體如下：

2.2.1調整定位鎖銷根據截斷閥設計原理，截斷閥安裝了定位開、關鎖銷（限位定擋），目的在于對截斷閥的開關位置進行鎖定，防止閥體出現開關位置無法定位。通過該方法整改了西1站分1/2、中3站分1/1分離器排污截斷閥開關不到位問題。

2.2.2傳動執行機構較死

（1）活動閥體閥芯：鑒于截斷閥其構造原理，球閥閥體是通過氣缸或者手輪作用于傳動軸的力矩進行開關閥芯，但由于閥體閥芯有積液不斷流動，而且長期未開關活動，不可避免的出現閥芯表面存在臟物而造成閥芯銹死。

解決方法是拆除氣動頭，運用活動扳手來回開關活動球閥閥芯，直至閥芯開關靈活。通過該方法整改了中5站分1/1排污截斷閥關不到位問題。

通過現場實踐及理論分析，為了消除排污截斷閥由于長時間未開關而導致閥體閥芯開關較死現象，本區規定集氣站員工每日對排污截斷閥進行開關測試兩次。

（2）閥桿處加注機油：鑒于閥體傳動軸及閥桿都可能存在銹死情況，除了來回開關活動閥芯外，還需定期對閥桿處加注機油，通過手動來回活動閥桿，使閥桿轉動靈活。

（3）截斷閥加裝護套：考慮到截斷閥處于室外環境，加之靖邊本地風沙較大，長年累月不可避免的使風沙進入到截斷閥閥體及閥桿連接處，導致閥桿開關困難。為此借鑒外輸截斷閥加裝護套方法，對排污截斷閥也采取了同樣的方法。

通過采取以上幾種方法，對全區排污截斷閥關不到位問題進行了統一整改，取得了較好的效果，但仍無法解決中6、中8站6臺截斷閥存在問題，通過上述方法難以從根本上解決問題。

3　改造思路及實施過程

3.1改造思路

經上述方法整改后仍無法解決6臺截斷閥存在問題，聯系四川自貢截斷閥廠家，分析根本原因在于彈簧彈力變弱，關閥狀態下彈簧作用力產生扭矩無法推動閥芯關到位置，更換彈簧才能解決該問題。

由于上述幾種整改措施維護工作量較大，收效甚微，而且若更換彈簧后，隨著使用時間的延長，截斷閥仍會出現該問題，難以從根本上解決問題。于是設想更改截斷閥氮氣作用方式，由以往氣開式工作原理改為氣關式，完成用氮氣來關閥，彈簧彈力產生扭矩用于開閥，從而解決截斷閥關不到位問題，同時也消除彈簧可能被長期壓縮而出現內部組件卡死乃至彈簧斷裂等情況發生。

3.2可行性分析

3.2.1工作原理氣關式作用原理：打開截斷閥時，通過彈簧作用力產生扭矩傳遞給傳動軸開啟閥體，此種情況下彈簧長期處于自然狀態。關閉截斷閥時，通過電磁閥打開后氮氣沖入氣缸，彈簧被壓縮，通過氮氣氣體壓力帶動活塞，克服彈簧彈力的作用，進而將扭矩傳遞給傳動軸關閉閥體，此種情況下彈簧短期處于壓縮狀態。

由截斷閥氣關式工作原理可知，改造后利用氮氣來完成關閥動作，使彈簧長期處于自然伸展狀態，消除了長期被壓縮而導致內部組件卡死乃至彈簧斷裂等情況的發生，對于彈簧彈性系數、延長彈簧使用壽命等效果較好。

3.2.2扭矩分析由截斷閥設計構造原理可知，截斷閥彈簧彈力存在一定的彈簧扭矩，即初始值與終值，初始值表示氮氣作用下開閥需要達到的最低扭矩，而終值為彈簧恢復自然狀態用于關閥所需的最小扭矩值。由于改造過程并未對傳動軸所需扭矩做出改變，因此氣關式改造在扭矩分析上是完全可能的，只需更改氮氣作用方式即可。如果需要增大氮氣產生的扭矩值，只需調高氮氣壓力即可。

3.3改造實施過程

通過理論分析表明截斷閥氣關式改造是完全可行的，于是本區對中6站分1/1排污截斷閥進行了改造，具體如下：

3.3.1轉動球閥閥體閥芯90°首先在自動狀態下關閉截斷閥，拆除氣動頭，使球閥閥芯處于關閉狀態。為了達到更改目的，需將球閥閥芯轉動90°，使球閥處于打開狀態，而氣動頭處于關閥位置。

3.3.2更改回訊器顯示由于回訊器與傳動軸相連，與閥體開關顯示同步信號?；赜嵠鞯娘@示又與凸輪有關，改變球閥閥芯開關位置后，為了保證截斷閥回訊器顯示與球閥開關一致，需將凸輪位置調節90°。

3.3.3更改電腦流程圖顯示由于電腦流程圖顯示是由回訊器信號電纜通過有源觸點開關將閥門的開關狀態反饋至電腦流程圖（station），所以為了保證電腦開關顯示與現場一致，積極聯系數字化與科技信息中心，申請更改流程圖顯示開、關閥狀態，保證電腦顯示與現場一致。

3.4改造后運行情況分析

改造后在日常運行過程中，本區安排站內員工跟蹤觀察，發現當截斷閥氮氣壓力低于0.6MPa時，閥開始出現關不到位而內漏；當氮氣壓力達到0.6MPa時，截斷閥能夠正常關到位而且不內漏，說明改造后排污截斷閥關閥所需初始值為0.6MPa氮氣產生的扭矩值（見表1）。

表1　中6站分1/1排污截斷閥每日開關測試表

經改造后分1/1運行情況良好，很好的解決了關不到位問題，也消除了潛在的安全隱患。鑒于很好的解決了中6站分1/1截斷閥存在問題，后期本區又對中8 站3臺排污截斷閥進行了改造。中6、中8站4臺截斷閥改造前后運行情況的統計（見表2）。

表2　中6、中8站4臺排污截斷閥改造運行情況表

通過表2可知，改造后排污截斷閥關閥效果明顯，基本解決了緊急情況下電動球閥出現故障而無法關閉分離器排污的問題，從工藝流程上降低了天然氣通過分離器排污竄入地層采出水罐的可能，從而降低了無人值守站排污系統的安全隱患。

表3　排污截斷閥改造前后優缺點對比

4　效果評價

4.1改造前后效果對比

改造后優點（見表3）：（1）解決了排污截斷閥關不到位問題，消除了電動球閥出現故障而導致緊急情況下無法關閉排污流程，造成天然氣竄入地層采出水罐帶來的安全隱患；（2）彈簧處于自然伸展狀態，消除了彈簧長期被壓縮現象，對于彈簧的長期使用效果較好，而且也會避免彈簧由于長期被壓縮而造成的卡阻現象發生。

4.2節約成本

咨詢排污截斷閥彈簧采購價格可知，若更換彈簧，費用大致為（見表4）。

表4　更換彈簧費用計算

通過表4可知，若更換彈簧，成本費用為960.00元，雖然更換費用較低，但該問題一出現就得更換，操作維護頻次較高，難以從根本上解決該問題。但作用方式改造不需要更換部件也能解決關不到位問題，既解決了根本的問題，又節省了費用，具有良好的經濟效益。

中圖分類號：TE931.1

文獻標識碼：A

文章編號：1673-5285（2016）06-0084-03

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.06.021

*收稿日期：2016－05-16