氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y非關(guān)井狀態(tài)氣缸拆卸技術(shù)應(yīng)用

任 濤，魏笑迪，高 東，駱登茂，王 鈞

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠(chǎng)，陜西靖邊 718500）

采氣一廠(chǎng)目前安裝氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y千余臺(tái)，在日常生產(chǎn)中氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y常出現(xiàn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)故障問(wèn)題，排除此類(lèi)故障需將氣缸由閥體上拆卸下來(lái)對(duì)氣缸下的傳動(dòng)裝置進(jìn)行維修或更換。通常情況下，首先將氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y由自動(dòng)轉(zhuǎn)換為手動(dòng)，由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)手輪控制閥體開(kāi)關(guān)，然后將氣缸泄壓，由于氣缸與閥體之間扭力的存在，需同時(shí)將閥體關(guān)閉（即關(guān)井）之后方可將氣缸拆卸下來(lái)。因此在拆卸外輸區(qū)氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y氣缸時(shí)，需全站關(guān)井，拆卸進(jìn)站區(qū)氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y氣缸時(shí)需單井關(guān)井[1]。2016年一年由于拆卸氣缸共導(dǎo)致關(guān)井100余井次，對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)生了一定的影響。為了降低維修氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y所需開(kāi)關(guān)井作業(yè)的人員勞動(dòng)強(qiáng)度，減小對(duì)生產(chǎn)氣量的影響，摸索出一套在不關(guān)井狀態(tài)下使用軟管連接拆卸截?cái)嚅y氣缸的技術(shù)，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)應(yīng)用。

1 氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y的工作原理

1.1 氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y的原理

氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y又叫氣開(kāi)式截?cái)嚅y，這種截?cái)嚅y主要由減壓閥、回訊器、電磁閥、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及閥體組成。

在正常生產(chǎn)狀態(tài)時(shí)，氮?dú)庠垂┙o的氮?dú)庥蓛x表風(fēng)管線(xiàn)進(jìn)入減壓閥，減壓閥將氮?dú)鉁p壓至0.5 MPa～0.6 MPa（北京柏燦及四川自貢截?cái)嚅y）或0.45 MPa～0.5 MPa（上海耐萊斯外輸截?cái)嚅y）。氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y氣缸由缸蓋、彈簧、活塞、齒條、齒輪及傳動(dòng)軸組成。當(dāng)電磁閥供電打開(kāi)后，氮?dú)獬錆M(mǎn)截?cái)嚅y執(zhí)行機(jī)構(gòu)腔體，克服氣缸內(nèi)的彈簧彈力，推動(dòng)活塞，擠壓彈簧向兩側(cè)收縮，齒輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)球閥閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使閥體打開(kāi)（見(jiàn)圖1）。

圖1 氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y氣缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y的自動(dòng)和手動(dòng)控制

正常使用時(shí)截?cái)嚅y處于自動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)緊急按鈕或者鼠標(biāo)點(diǎn)擊流程圖上的控件使電磁閥開(kāi)關(guān)，控制氣缸內(nèi)充入、排出氮?dú)猓瑥亩_(dá)到遠(yuǎn)程操控截?cái)嚅y開(kāi)關(guān)的目的；在一些特殊情況下，需要手動(dòng)控制時(shí)，將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒條與齒輪嚙合，使截?cái)嚅y轉(zhuǎn)換到手動(dòng)狀態(tài)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的手輪能夠開(kāi)關(guān)閥體。

在手、自動(dòng)切換過(guò)程中，由于氣缸與閥門(mén)之間扭力的存在，氣缸中充滿(mǎn)氮?dú)鈺r(shí)，手、自動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換需要在閥門(mén)開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)進(jìn)行；在氣缸沒(méi)有氮?dú)猓瑝毫榱銜r(shí)，手、自動(dòng)需要在閥門(mén)關(guān)閉狀態(tài)時(shí)進(jìn)行。

2 截?cái)嚅y常見(jiàn)問(wèn)題及處理措施

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，截?cái)嚅y發(fā)生故障，主要故障為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)故障和氣缸排氣孔漏氣，對(duì)兩種情況出現(xiàn)原因及解決措施分析如下：

截?cái)嚅y氣缸排氣孔出現(xiàn)持續(xù)漏氣情況，根據(jù)歷次維修情況，漏氣原因主要為活塞環(huán)密封墊損傷和缸體內(nèi)有冰塊導(dǎo)致密封不嚴(yán)。對(duì)該故障的解決方法為將氣缸由閥體上拆卸下來(lái)，根據(jù)故障情況，更換活塞環(huán)墊子或清理缸體內(nèi)積水，干燥活塞等措施，故障得以解決。由于氣缸漏氣，無(wú)法對(duì)氣缸充壓，因此軟管連接技術(shù)無(wú)法應(yīng)用于該類(lèi)問(wèn)題。

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)故障主要包括：（1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)扇形齒輪磨損，可切換到手動(dòng)控制，但是手動(dòng)無(wú)法控制閥體開(kāi)關(guān)；（2）蝸桿與手輪連接固定銷(xiāo)斷開(kāi)；（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部銹死。故障解決辦法為將氣缸由閥體上拆卸下來(lái)，對(duì)氣缸下方傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行維修或更換，該故障可使用軟管連接技術(shù)。

據(jù)以上對(duì)常見(jiàn)故障進(jìn)行分析可看出，氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y傳動(dòng)機(jī)構(gòu)故障為常見(jiàn)故障，可使用該技術(shù)進(jìn)行維護(hù)，能夠避免開(kāi)關(guān)井操作，不影響集氣站正常生產(chǎn)，同時(shí)也減少了員工的工作量。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年一年由于拆卸氣缸共導(dǎo)致關(guān)井100余井次，對(duì)集氣站的正常生產(chǎn)產(chǎn)生了一定的影響。尤其在冬季供氣高峰期，維修氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y對(duì)氣量的影響較大，因此，若能夠采取不關(guān)井維修緊急截?cái)嚅y將能夠大大降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度，減少氣量影響，2017年，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)研究，探索出了非關(guān)井狀態(tài)氣缸拆卸維修技術(shù)。

3 非關(guān)井狀態(tài)氣缸拆卸技術(shù)

3.1 技術(shù)研發(fā)

2017年8月18日，某站外輸區(qū)氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y發(fā)生故障，經(jīng)技術(shù)人員落實(shí)為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)扇形齒輪磨損，手動(dòng)情況下閥體不能正常開(kāi)關(guān)，準(zhǔn)備對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行更換。考慮到當(dāng)時(shí)氣量供應(yīng)緊張，拆卸氣缸維修截?cái)嚅y某站需全站關(guān)井，本區(qū)技術(shù)員在充分分析氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y原理及操作規(guī)程后，使用軟管替代原來(lái)的鋼管為氣缸提供氮?dú)猓葷M(mǎn)足氣缸的拆卸條件，又便于將拆卸下來(lái)的氣缸搬離閥體，成功的完成了某站外輸區(qū)截?cái)嚅y的維修。此次截?cái)嚅y維修過(guò)程持續(xù)5 h，采用該技術(shù)保證了這5 h某站的正常生產(chǎn)，5 h累計(jì)生產(chǎn)氣量約6×104m3，減少開(kāi)關(guān)井操作15井次。

3.2 技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

在某站外輸區(qū)氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y維修完成后，采用該技術(shù)完成了1臺(tái)外輸區(qū)截?cái)嚅y維修以及5臺(tái)進(jìn)站區(qū)截?cái)嚅y維修，下面分別對(duì)進(jìn)站區(qū)、外輸區(qū)截?cái)嚅y維修進(jìn)行實(shí)例說(shuō)明。

3.2.1 進(jìn)站區(qū)氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y維修 在非關(guān)井狀態(tài)下將氣缸由閥體上拆卸下來(lái)的關(guān)鍵是使用軟管代替原來(lái)的鋼管連接氣缸和氮?dú)庠垂芫€(xiàn)，由此在拆卸氣缸時(shí)，氮?dú)庠茨軌蛲ㄟ^(guò)軟管給氣缸提供氮?dú)猓箽飧着c閥體同時(shí)處于開(kāi)啟狀態(tài)，氣缸更易拆卸下來(lái)。為方便使用，本區(qū)專(zhuān)門(mén)制作了一套連接氣缸與氮?dú)庠吹能浌埽ㄒ?jiàn)圖2）。軟管的兩端由絲扣分別連接在減壓閥與氮?dú)庠纯ㄌ资角蜷y上（見(jiàn)圖3），軟管為高壓軟管，壓力等級(jí)為16 MPa，氮?dú)庠磯毫?.6 MPa，軟管壓力等級(jí)高的多，不會(huì)出現(xiàn)管線(xiàn)刺漏等安全問(wèn)題。軟管長(zhǎng)度為4 m，長(zhǎng)度足以將氣缸搬離閥體3 m。其中小段鋼管連接在減壓閥與氣缸泄放閥之間。

圖2 特制軟管與鋼管

圖3 軟管連接完成

圖4 軟管連接圖片

圖5 鋼管連接圖片

拆卸氣缸前，首先將截?cái)嚅y由自動(dòng)轉(zhuǎn)換為手動(dòng)控制，關(guān)閉氮?dú)庠垂芫€(xiàn)上的球閥，停止供氮?dú)猓ㄟ^(guò)氣缸排氣孔將氣缸與連接管線(xiàn)泄壓，泄壓后將連接氮?dú)庠垂芫€(xiàn)與減壓閥的鋼管拆下，使用軟管進(jìn)行連接（見(jiàn)圖4）。由于拆卸氣缸過(guò)程中缸體均充滿(mǎn)氮?dú)猓恍枰獙?duì)供氣管線(xiàn)進(jìn)行切斷打開(kāi)操作，因此拆除電磁閥，由鋼管連接減壓閥與氣缸泄放閥（見(jiàn)圖5）。

連接完成后，打開(kāi)氮?dú)庠辞蜷y供氣，充壓驗(yàn)漏。此時(shí)氣缸與閥體均為開(kāi)啟狀態(tài)，可將氣缸拆卸下來(lái)對(duì)氣缸下方的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行維修。

3.2.2 外輸區(qū)氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y維修 外輸區(qū)氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y多為上海耐萊斯生產(chǎn)，該截?cái)嚅y與進(jìn)站區(qū)氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y在結(jié)構(gòu)上存在差異，但原理相同，操作方式大同小異。

圖6 外輸區(qū)氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y軟管連接圖片

轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，將外輸截?cái)嚅y自動(dòng)轉(zhuǎn)換為手動(dòng)控制，關(guān)閉氮?dú)庠垂芫€(xiàn)上的卡套式球閥，停止供氮?dú)猓ㄟ^(guò)氣缸排氣孔將氣缸泄壓，同樣使用軟管將減壓閥與氮?dú)庠辞蜷y連接起來(lái)。拆除電磁閥，使用鋼管連接減壓閥與氣缸泄放閥（見(jiàn)圖6）。

該技術(shù)主要應(yīng)用于氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y傳動(dòng)機(jī)構(gòu)維修，在維修過(guò)程中，可使用備用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)替換故障傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或更換新的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以保證在維修過(guò)程中，截?cái)嚅y仍可正常使用。

4 應(yīng)用效果及改進(jìn)措施

4.1 應(yīng)用效果

2017年至今，采用軟管替代鋼管連接技術(shù)在不關(guān)井狀態(tài)對(duì)23臺(tái)氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y進(jìn)行拆卸氣缸維修，累計(jì)減少開(kāi)關(guān)井操作92井次，減少氣量影響約百余萬(wàn)立方米，保障了集氣站的正常生產(chǎn)，減少了員工的工作量，同時(shí)由于軟管加工費(fèi)用低廉，有效節(jié)約了成本，達(dá)到了較好的效果。同時(shí)，由于氮?dú)庠聪到y(tǒng)壓力較低為0.6 MPa，遠(yuǎn)小于軟管承壓16 MPa，多次操作過(guò)程中，未發(fā)生安全問(wèn)題。

4.2 改進(jìn)措施

通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用，總結(jié)出以下幾點(diǎn)問(wèn)題改進(jìn)措施：

（1）由于氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y由不同廠(chǎng)家生產(chǎn)，減壓閥與氣缸泄放閥之間長(zhǎng)度有所不同，需加工多根不同長(zhǎng)度的鋼管備用，計(jì)劃將此部分也改為軟管連接。

（2）氣缸由閥體上拆卸下來(lái)以后，氣缸腔室及連接軟管內(nèi)仍充滿(mǎn)氮?dú)猓鑼⑦B接軟管泄壓。目前采取切斷氮?dú)庠垂芫€(xiàn)球閥，使用減壓閥泄壓的方式，計(jì)劃在軟管上連接放空口，由小球閥控制。

（3）氮?dú)庠垂芫€(xiàn)上的球閥由于型號(hào)不同，口徑不一致，由于鋼管加工方便，原料充足，因此連接球閥處使用鋼管，計(jì)劃多制作幾套不同口徑的鋼管，便于使用。

5 結(jié)論

（1）軟管連接技術(shù)安全可靠。該技術(shù)主要是使用軟管替代原來(lái)的鋼管連接，便于氣缸移動(dòng)，而使用的軟管承壓16 MPa，遠(yuǎn)大于氮?dú)庠磯毫?.6 MPa，且多次使用過(guò)程中，均安全完成維修。

（2）方便使用，節(jié)約勞動(dòng)力。軟管連接技術(shù)操作簡(jiǎn)單，拆除鋼管，連接軟管過(guò)程較開(kāi)關(guān)井可節(jié)約勞動(dòng)力，減少員工工作量。

（3）能夠切實(shí)保障生產(chǎn)正常進(jìn)行。較之前維修截?cái)嚅y過(guò)程，該技術(shù)避免了開(kāi)關(guān)井操作，維修過(guò)程中對(duì)生產(chǎn)沒(méi)有影響，在減少開(kāi)關(guān)井次數(shù)及減少氣量影響方面可產(chǎn)生更加顯著的效果。

［1］王升.氣動(dòng)緊急截?cái)嚅y在榆林氣田應(yīng)用效果評(píng)價(jià)［J］.中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2015，27（10）：138.