長輸管道閥室內(nèi)天然氣聚集因素及應(yīng)對措施

于海安，張兵強(qiáng)

(1.中石化川氣東送天然氣管道有限公司，湖北 潛江 433100；2.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)

閥室作為長輸管道重要節(jié)點(diǎn)部位，當(dāng)閥室上下游管線發(fā)生火災(zāi)爆炸等突發(fā)事件或?qū)κ鹿使芏芜M(jìn)行搶修時，閥室內(nèi)的緊急截斷閥能實(shí)現(xiàn)緊急關(guān)斷，停止上下游供氣，并對相應(yīng)事故管段進(jìn)行放空泄壓，降低事故發(fā)生概率[1]，因此在日常生產(chǎn)運(yùn)行中保證閥室設(shè)備安全運(yùn)行非常重要。閥室內(nèi)天然氣聚集作為影響閥室設(shè)備安全運(yùn)行的一個重要因素，對其開展分析研究，降低安全風(fēng)險，做好應(yīng)對措施，保證閥室設(shè)備安全生產(chǎn)運(yùn)行具有重要意義。

1 長輸管道閥室現(xiàn)狀

川氣東送管線上的閥室分為RTU閥室和普通手動閥室，RTU閥室和普通手動閥室均設(shè)置輸氣干線線路緊急截斷閥；閥室內(nèi)還具有旁通管路，旁通管路配備進(jìn)出口球閥，中間設(shè)置旋塞閥；同時閥室還設(shè)置放空管路，能實(shí)現(xiàn)對事故管段緊急放空。

RTU閥室通過SCADA系統(tǒng)以及光傳輸通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)控中心對閥室設(shè)備相關(guān)參數(shù)采集與監(jiān)視，同時調(diào)控中心能對截斷閥實(shí)行遠(yuǎn)程開關(guān)操作。RTU閥室內(nèi)還配備可燃?xì)怏w檢測儀，當(dāng)出現(xiàn)天然氣泄漏聚集時能產(chǎn)生報警并將報警信號傳送給調(diào)控中心監(jiān)控終端，通過對天然氣泄漏聚集報警監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)降低事故發(fā)生的可能性[2]。普通手動閥室沒有配備自控及通訊系統(tǒng)，無法對參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測以及對截斷閥遠(yuǎn)程開關(guān)操作，閥室內(nèi)部并沒有設(shè)置可燃?xì)怏w檢測儀，發(fā)生泄漏也無法及時發(fā)現(xiàn)，并及時作出應(yīng)急響應(yīng)。

2 閥室天然氣聚集因素

2.1 設(shè)備靜密封點(diǎn)泄漏

閥室內(nèi)設(shè)備的密封點(diǎn)主要要有閥門與管道法蘭連接處，閥門本體螺栓連接處，閥桿密封處，閥門注脂嘴，氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)及儀表引壓管卡套連接處，壓力表螺紋連接處等無相對運(yùn)動的靜密封點(diǎn)[3]。此類泄漏多為緩慢泄漏，如長時間泄漏極易在閥室內(nèi)造成大量天然氣聚集現(xiàn)象，如遇明火造成火災(zāi)爆炸，因此在日常設(shè)備管理中予以重視，加強(qiáng)巡檢和檢維修力度。

2.2 閥室內(nèi)設(shè)備檢維修造成的天然氣聚集

在每年的春季和秋季檢維修作業(yè)時，需對閥室內(nèi)主干線截斷球閥和旁通球閥進(jìn)行內(nèi)漏測試和排污作業(yè)，同時在日常檢維修處理球閥故障如需對閥門進(jìn)行不帶壓操作時也需通過排污將閥腔內(nèi)氣體進(jìn)行泄放。目前川氣東送閥室內(nèi)的設(shè)備只有氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)排氣處與閥室內(nèi)放空管線相連，在操作氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)時，氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)排出的氣體泄放到放空管線中，避免了氣體直接排放在閥室內(nèi)造成氣體聚集，而主干線截斷球閥和旁通球閥排污泄放處并沒有與放空管線相連接，因此在對球閥進(jìn)行內(nèi)漏測試及排污作業(yè)時閥腔內(nèi)的氣體直接通過排污嘴排放到閥室內(nèi)。由于干線截斷球閥為DN1016，旁通球閥為DN300，閥腔容積相對較大，閥腔內(nèi)排出的天然氣大量聚集在閥室內(nèi)部，如遇球閥內(nèi)漏問題，泄放聚集量更為嚴(yán)重，短時間內(nèi)達(dá)到爆炸下限，存在極大安全隱患。

2.3 設(shè)計存在缺陷

目前川氣東送RTU閥室內(nèi)安裝了固定式可燃?xì)怏w檢測儀，能實(shí)時檢測天然氣濃度并通過自控與通訊光傳輸系統(tǒng)將檢測信號上傳至調(diào)控中心監(jiān)控終端，但RTU閥室內(nèi)并未安裝風(fēng)機(jī)，不能實(shí)現(xiàn)可燃?xì)怏w檢測儀與風(fēng)機(jī)連鎖功能，當(dāng)閥室內(nèi)出現(xiàn)天然氣泄漏時不能及時外排。普通手動閥室沒有安裝固定式可燃?xì)怏w檢測儀與風(fēng)機(jī)，同時不具備自控與通訊系統(tǒng)，因此普通手動閥室無法實(shí)現(xiàn)天然氣泄漏監(jiān)測及外排功能。上述存在的問題對閥室內(nèi)的設(shè)備安全生產(chǎn)運(yùn)行帶來安全隱患，因此需要對其進(jìn)行研究分析提出解決措施。

3 閥室內(nèi)天然氣聚集問題解決方法

3.1 設(shè)備靜密封點(diǎn)泄漏防范措施

法蘭連接處的泄漏的主要因素有施工過程中法蘭墊片安裝不到位，緊固螺栓出現(xiàn)松動造成局部密封不嚴(yán)，長期運(yùn)行墊片受損，管道沉降受應(yīng)力作用造成泄漏[4]。針對這些因素需要在施工過程中做好法蘭墊片的安裝驗(yàn)收工作，安裝時使墊片均勻受力，緊固到位；在日常運(yùn)行過程中出現(xiàn)法蘭連接處泄漏時應(yīng)首先檢查螺栓是否有松動，如有松動則緊固螺栓，密封墊片受損時更換相對應(yīng)的新墊片；基礎(chǔ)沉降引起的應(yīng)力作用而造成泄漏時要對受應(yīng)力的管段進(jìn)行應(yīng)力釋放。閥桿密封處出現(xiàn)泄漏時主要因素有填料不足和密封圈老化引起，應(yīng)添加適量填料，更換新密封圈。在川氣東送生產(chǎn)運(yùn)行中閥門的注脂嘴泄漏為常見現(xiàn)象，注脂嘴的密封結(jié)構(gòu)為彈簧加鋼珠密封，當(dāng)存在雜質(zhì)導(dǎo)致鋼珠擠壓不到位時易產(chǎn)生泄漏，同時注脂嘴產(chǎn)品本身存在問題，注脂維護(hù)操作不當(dāng)，管道壓力出現(xiàn)波動均會產(chǎn)生泄漏現(xiàn)象[5]，在日常巡檢過程中作業(yè)人員應(yīng)加強(qiáng)巡檢驗(yàn)漏，發(fā)現(xiàn)泄漏時應(yīng)及時更換損壞的注脂嘴，在對閥門注脂維護(hù)時應(yīng)按操作規(guī)程作業(yè)，避免因操作不當(dāng)而損壞注脂嘴，同時可聯(lián)系廠家采購材質(zhì)更好的注脂嘴，延長使用壽命。由于環(huán)境溫度、壓力波動以及密封處存在雜質(zhì)引起的引壓管卡套泄漏多為緩慢泄漏，可對引壓管卡套進(jìn)行拆卸清洗重新緊固消除漏點(diǎn);當(dāng)由于安裝過程中存在的問題易造成引壓管承壓能力下降，卡套脫落失效造成天然氣大量現(xiàn)象[6],川氣東送針對此類問題開展了引壓管卡套失效專項(xiàng)隱患排查，對存在隱患的的引壓管及卡套重新更換安裝。壓力表螺紋連接處泄漏多是由于環(huán)境溫度及壓力波動引起，在此運(yùn)行期間巡檢作業(yè)人員重點(diǎn)關(guān)注此類密封點(diǎn)，如發(fā)現(xiàn)此類漏點(diǎn)可對儀表進(jìn)行拆卸，螺紋連接處重新纏繞密封帶進(jìn)行安裝。

根據(jù)閥室內(nèi)的閥門、氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)、儀表的結(jié)構(gòu)原理及其組成統(tǒng)計出所有靜密封點(diǎn)，同時開展設(shè)備培訓(xùn)工作，針對日常巡檢開展相關(guān)培訓(xùn)，使員工在巡檢時做到全面驗(yàn)漏，及時發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，及時消除，杜絕跑、冒、滴、漏現(xiàn)象發(fā)生。

3.2 檢維修作業(yè)防范措施

在閥室內(nèi)對球閥排污作業(yè)時排出的天然氣大量聚集在閥室內(nèi)部，存在極大安全隱患，針對此問題制作球閥排污外排裝置可將球閥閥腔內(nèi)的氣體排放到閥室外部，球閥排污外排裝置由轉(zhuǎn)接頭、壓力表、短接管、閥門、高壓軟管、阻火器、配重塊組成(圖1)。操作時只需將轉(zhuǎn)接頭與球閥排污嘴相連接，同時將高壓軟管鋪設(shè)到閥室外部即可。通過球閥排污外排裝置降低了在閥室這種受限空間排污作業(yè)時的風(fēng)險，操作簡單有效，消除了安全隱患。

圖中：1.轉(zhuǎn)接頭，2.短接管,3.壓力表，4.三通，5.球閥， 6.可移動式配重塊,7.引氣管,8.阻火器,9.固定式配重塊。 圖1 球閥排污外排裝置結(jié)構(gòu)圖

3.3 閥室改造消除設(shè)計缺陷

設(shè)計報警系統(tǒng)和聯(lián)鎖保護(hù)是保證生產(chǎn)安全的重要措施[7]，川氣東送對普通手動閥室實(shí)施改造，經(jīng)改造后的閥室加裝了可燃?xì)怏w探測儀以及排風(fēng)扇，同時增加了自控與通訊光傳輸系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)閥室內(nèi)可燃?xì)怏w濃度實(shí)時監(jiān)測并上傳至調(diào)控中心監(jiān)控終端，并且在閥室內(nèi)天然氣濃度達(dá)到爆炸下限20%時報警并聯(lián)鎖啟動閥室排風(fēng)扇。

4 結(jié)論

鑒于以上對長輸管道閥室內(nèi)天然氣聚集因素的研究分析，為提高閥室設(shè)備運(yùn)行完好率，保證安全生產(chǎn)運(yùn)行，消除安全隱患提供相應(yīng)參考依據(jù)。消除已投產(chǎn)運(yùn)行的閥室天然氣泄漏聚集帶來的危害需要在日常運(yùn)行管理中做好以下三點(diǎn)：①巡檢作業(yè)人員做好對閥室設(shè)備靜密封點(diǎn)的巡檢驗(yàn)漏工作，同時管理人員做好員工的設(shè)備培訓(xùn)工作，明確設(shè)備存在的密封點(diǎn)及泄漏點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)問題及時上報整改；②加強(qiáng)閥室內(nèi)設(shè)備檢維修作業(yè)管理，嚴(yán)格按操作規(guī)程作業(yè)，合理使用工器具；③做好閥室內(nèi)設(shè)備相應(yīng)改造的調(diào)試工作，同時建議對目前已運(yùn)行的RTU閥室加裝風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)與可燃?xì)怏w檢測儀聯(lián)鎖功能。