大型天然氣站場設備高效維修處置體系研究

祝南 趙俊超 呂俊豪 張睿

【摘 要】大型天然氣集氣站場的工藝復雜，設備多樣且品牌各不相同。設備一旦出現故障，判斷和維修難度極大。因此，論文在土庫曼斯坦阿姆河項目多個集氣站和國內大型天然氣場站的多次故障處置經驗基礎上，形成了異常現象判斷、設備原理探究、故障原因推導、針對性維修的整套處置體系，在實際應用中高效、及時地解決了設備的故障和隱患，有力支持薩曼杰佩氣田的安全平穩運行。

【Abstract】 The large-scale natural gas gathering station has complex processes， and there are a variety of equipment and different brands of equipment. In the event of equipment failure， judgment and maintenance are extremely difficult. Therefore， based on the experience of multiple fault collections in the gas gathering stations of the Amu Darya project in Turkmenistan and large-scale domestic natural gas stations， this paper has formed a complete set of disposal system of judging abnormal phenomena， exploring the principle of equipment， deducing the causes of faults and targeted maintenance. The disposal system solves the faults and hidden dangers of the equipment in an efficient and timely manner in practical applications， and strongly supports the safe and stable operation of the Samjepy gas field.

【關鍵詞】處置體系;機泵;陰極保護;診斷

【Keywords】disposal system; motor pump; cathodic protection; diagnosis

【中圖分類號】U473.2+4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）08-0141-02

1 引言

薩曼杰佩氣田是阿姆河右岸最大的氣田，目前日產氣2400萬m3，年產規模已達64億m3。薩曼杰佩氣田共建有兩個大型天然氣集氣站。氣田的生產運行設備復雜，型號不一，可分為自控系統、緩蝕劑泵注系統、集輸系統、陰極保護系統和安全防護系統。

2 站場維修技術需求和難點

多年的運行實踐表明，陰極保護系統、安全防護系統及泵注系統是故障集中高發的系統，對安全生產影響大，設備構成復雜，故障源難以判斷，維修難度大、易反復。因此，針對這些問題，亟需建立高效的故障維修處置體系，預判故障發生，判斷故障點，采取有針對性的維修方法。

技術的需求和難點：①故障發現不及時;②故障點難以確定;③故障反復出現。高效的維修體系應包括：①異常情況診斷方法;②設備原理分析，故障原因推導;③針對性維修。

3 高效維修處置體系

3.1 異常情況診斷方法

如設備已經出現故障且無法工作，所需的維修成本高，維修方法復雜。要想提早發現設備異常，不能僅靠隨機判斷和經驗判斷。歷次異常情況的判斷實踐表明，參數判斷法是提前發現設備隱患的科學方法，可以提高判斷的準確性和及時性[1]。

以薩曼杰佩集氣干線陰保運行情況為例，測得的集氣干線通、斷電及自然電位測試數據顯示，干線管道通電保護電位在-1.8V時，其斷電電位為-0.42V，這個數值與自然電位相近，以此判斷陰極保護效果不佳，需及時調整。

國內泵注系統的分析結果表明，機泵水位探頭出現假信號，機油壓力探頭出現假信號，溫度探頭出現假信號，均不符合設定參數，導致設備發生故障。

3.2 設備原理分析

發現設備出現異常后，確定故障點是最為關鍵的一步。大型站場設備結構復雜，運用現場檢測手段可以發現故障點，但查找故障的深層原因必須從設備原理出發，判斷影響設備動作流程中斷的因素，以此判斷故障點。

陰極保護的根本原理是犧牲陽極產生電子，抵消管路土壤間產生的電流。遵循這一根本原理，可判斷保護電流的損失或失效的主因是陰極保護不起作用，因此，排查故障點可重點放在操作不規范的異常搭接。由此，運用主因推斷法可排查其他設備搭接、通電電間搭接異常是否會引起故障。首先，為防止由等電位器工作異常造成的管道保護端與接地端異常搭接，斷開絕緣法蘭等電位連接器，連接地端接線，查看陰保機工作參數有無變化，萬用表、參比電極測量等電位連接器出口對地電位未見異常，故等電位連接器工作正常，這個步驟直接排除了集氣干線絕緣法蘭、等電位連接器對系統的影響。之后將排查重點放在陰保機的四處通電點的異常干擾上，分別測試每段管道的保護電位，發現凝析油外輸、麥捷讓兩管段的電位為自然電位，集氣干線與根吉別克管段的電位同為-2.6V，人為改變陰保輸出值，兩管線的電位同步改變，當關閉集氣干線陰保電源后，兩管段同時變為自然電位，由此可以判斷集氣干線與根吉別克管道間存在異常搭接現象。

安全閥是站場重要的安全防護設備，也是故障高發設備，如不清楚各類型安全閥的工作原理，很難判斷故障出現的原因。

大型氣田的很多設備使用了先導式安全閥，在很多先導式安全閥的調校過程中，工作人員往往只調試導閥，忽視了主閥故障存在可能性，一旦出現故障，后果不堪設想。出現這種問題的原因是工作人員不清楚先導式安全閥的工作原理。

此種安全閥是利用導閥來感應被控壓力，并給出主閥的工作信號，當安全閥前端的壓力低于整定壓力時，導閥和主閥都處于無泄漏的關閉狀態。主閥通過導閥的供應導管，作用于導閥閥座和主閥閥芯頂部，由于閥芯的頂部面積大于底部（閥座區）面積，有一股大的作用力使閥芯保持向下，閥前壓力越接近整定壓力關閉越嚴密，這種自密封結構在主閥硬軟雙質密封副作用下，凈密封力隨著管道壓力增加和接近設定點而增加。當閥前壓力達到或超過整東壓力時，導閥開啟，主閥迅速打開，介質排放;當閥前壓力回到整定壓力以下時，導閥關閉，主閥也隨之關閉。

導閥沒有發生故障只能保證壓力的傳導順暢，但對主閥本身的關閉不嚴、漏氣，調節、給定不靈，零件損壞，全閥起跳排放后導閥回座不嚴等故障無法排除。

3.3 針對性維修

針對性維修是指建立在前兩個步驟的基礎上，了解故障發生的原理，準確判斷故障發生的部位，采用針對性的方法進行維修，避免故障反復出現，延長設備使用壽命，減少無效維修動作。

上文提到的陰極保護失效故障是通電點間異常搭接干擾導致的，因此，只有找到異常搭接的位置，恢復正常搭接才能真正解決問題。測試根吉別克驅動氣源管道電位依然與集氣干線電位同為-2.6V，故集氣干線與根吉別克間陰保異常串通是由儀表風管路引起的，且異常搭接點在驅動氣管路與集氣干線交叉點附近。沿途查找并確定問題儀表風管路后，在線測得此管路電流為4.37A，陰保機運行總電流為4.6A，可見此處漏電情況嚴重。

針對性地采取根吉別克氣動閥門儀表風管路與站內儀表風系統管路割斷措施，保證電位不變，維持在-2.6V，輸出電壓由14.1V降至2.1V、輸出電流由4.6A降至0.1A，效果十分明顯。目前，集氣干線陰保設置變更為保護電位-2.5V、輸出電壓2.0V、輸出電流0.1A，試運行過程正常。

針對性維修一次性制定了該管段陰保工作制度，保障了陰極保護正常運行。

在排查先導式安全閥故障頻發的原因后，相關部門建立和完善了主閥故障維修制度，制定了四條維修規則：①更換關閉不嚴、漏氣的主閥軟密封件;②清洗調節、給定不靈和故障連接的導閥過濾器;③更換工作失靈或不動作的安全閥的損壞零件，如O形圈等;④在調試過程中，在安全閥起跳排放后導閥回座出現不嚴的情況時，增大過濾器上端，節流短接的節流孔徑，使托起導閥閥芯的氣源增加，排放時間加長，增加排放量，形成一整套有針對性的、行之有效的維修方案。

4 結論

綜上所述，論文介紹了設備故障異常情況診斷方法，基于設備參數提前判斷設備異常;闡述了設備故障點判斷方法，基于設備原理分析、查找故障根本原因。在此基礎上，形成了針對性維修方法，綜合故障判斷方法形成了一整套涵蓋設備故障發現、確認、針對性維修的高效處置體系。

【參考文獻】

【1】徐明，李飛.淺談天然氣站場的設備管理與安全管理[J].石化技術，2017，24（8）：255.