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發表人:yangzhiw 發表時間:2014-2-18 10:33:00  

 

 本欄論題: 天然氣管道球閥的維護及故障排除技術  [1433]

    摘要:隨著天然氣管道事業的發展,球閥應用日益廣泛。和其他截斷閥相比,球閥結構簡單,啟閉迅速,流體阻力小,密封性能好,壽命長,可靠性高。但是由于運輸、安裝、操作、保養和管理不善,造成閥門外部損傷和內滿的情況也時有發生,這不僅會對企業造成巨大的經濟損失,同時還可能嚴重影響管道的安全運行。為此,在介紹天然氣管道球閥基本結構的基礎上,著重從14個方面對天然氣管道球閥從施工期到運行期維護和管理技術做了全面的論述;對天然氣管道球閥常出現的內滿和閥桿泄滿原因以及球閥操作異常的原因進行了探討和分析,并對每一種故障提出了相應的解決方案;最后對天然氣管道球閥的維護和保養提出了7條建議。
    主題詞:天然氣 管道 球閥 維護 故障 排除
   
    一、管道球閥的基本組成及工作原理
   
    1.基本結構組成
   
    一般天然氣管道用球閥主要是由閥體、閥座、球體、閥桿及傳動裝置組成。球閥的主要功能是接通和切斷管道中流體的通道,球閥是通過傳動裝置讓球體旋轉90°來實現開、關功能的。
   
    常用的天然氣管道球閥主要有浮動球結構和固定球結構兩大類。① 浮動式球閥的球體是可以浮動的,在天然氣壓力的作用下,球體將被緊緊壓到出口側的密封圈上,這是將形成單密封,閥前閥座的密封不能保證。這種結構的球閥特點是結構簡單、單側密封性能好,但其密封面承受的壓力較大,故啟閉力矩大。② 而固定式結構球閥的球體具有上、下轉軸,下部轉軸被固定在閥體下部的軸承上,上部與閥桿相連。球體可沿與閥門通道垂直的軸線轉動,不能像浮動結構球閥一樣球體可以側向移動。因此,固定球球閥工作時,閥前流體的壓力只傳給軸承和閥桿,不會對閥座造成壓力,所以固定球閥轉矩小,閥座變形小,密封性能穩定,使用壽命長。固定球閥的閥座是浮動的,浮動閥座借助閥座后彈簧的壓力和天然氣的壓力壓緊球體,從而實現密封。
   
    2.球閥的閥座結構
   
    國內天然氣管道最常用的球閥有CAMERON球閥、GROVE球閥、上海詹姆斯·萊來斯球閥、自貢球閥等,最常用的閥座結構有以下幾種形式。
   
    (1)普通閥座
   
    普通閥座一般用在直徑等于小于200mm浮動閥座的球閥上[1]。普通閥座主要是在預緊力或流體的壓力作用下,閥座與球體壓緊,并使閥座材料產生塑性變形而達到密封,其密封效果取決于閥座在流體的作用下或預緊力的作用下,能夠補償球體不圓度和表面微觀不平度的程度。這種閥座結構簡單,加工制造方便,應用較為普遍。
   
    (2)彈性閥座
   
    彈性閥座形式相對較多,但天然氣管線上常用的有螺旋彈簧組閥座和碟形彈簧閥座,這兩種閥座都是靠彈簧的彈力和流體的壓力將閥座推向球體,從而達到密封。這兩種閥座有很好的雙向密封能力和良好的彈性補償能力,但對于螺旋彈簧組閥座來說,每一支彈簧的剛度很難做到一致,以致閥座受力不均,影響閥門的密封性能。相比之下,碟形彈簧的結構簡單、緊湊、加工方便,且受力均勻。因此應用相當廣泛。
   
    (3)旋轉閥座
   
    球閥在打開瞬間或關閉終了前,球體與閥座之間形成月牙形的狹窄通道,于是天然氣被節流而呈高速喘流湍流狀態,經常導致閥座被沖蝕而發生內漏。旋轉閥座的主要特點是閥門在啟閉過程中,閥座可沿通道的軸線作旋轉運動,通過開關閥門使閥座旋轉,可使閥座沿圓周方向均勻磨損,改善工作狀況,延長使用壽命。
   
    二、天然氣管道常用球閥驅動裝置
   
    驅動裝置據動力源的類別可分為:手動、氣動、液動和電動驅動裝置等4種形式。天然氣站場應用最多的是電動執行機構,目前國內常用且性能優良的電動執行器有ROTORK執行器和BIFFE執行器。電動球閥有啟動轉矩大、啟動迅速,對大口徑閥門這一特點尤為突出。電動球閥適合于遠程控制,電動球閥在現場能夠以電動和手動兩種方式進行開、關操作。
   
    氣液聯動裝置應用日益增多,目前常用的有旋轉葉片式和撥叉式氣液聯動裝置。旋轉葉片式氣液聯動執行機構是利用管道內的高壓氣體通過液壓油推動密閉油缸內的旋轉葉片直接帶動閥門軸桿轉,結構簡單輕巧。撥叉式氣液聯動執行機構是利用管道內的高壓氣體通過液壓油推動活塞往復運動再通過撥叉轉換成閥門旋轉運動,結構較復雜,外形尺寸較大。
   
    三、管道球閥的維護和管理技術
   
    1.施工期的維護和管理
   
    在施工期對球閥進行科學的管理和維護,是非常重要的,在施工期對設備管理到位,維護科學,不但可以保證安全,而且可以大大降低施工和運行管理期的費用。主要應注意以下方面:① 要采用正確的方法裝卸閥門,避免閥門受到機械損傷。吊裝閥門時,吊裝帶不能拴在閥桿或執行器上進行吊裝,否則將造成閥桿彎曲、閥徑密封失效以及齒輪箱遭到破壞;② 在出廠前,要在閥門兩端加裝簡易盲板,避免在運輸的過程中和工地上有水、砂子等雜質進入閥腔,對密封造成腐蝕和損傷;③ 在施工現場,閥門最好整齊的擺放在枕木上,不要隨地擺放,避免排污嘴、注脂嘴等被損壞或折斷;④ 在安裝前,必須對閥門進行注潤滑脂。通過注潤滑脂一方面檢查注脂通道是否暢通,另一方面要將閥座密封面和后腔注滿,避免雜質進入密封面和后腔,同時在一定程度上可減弱焊接高溫對閥座的損傷;⑤ 在安裝的整個過程要保持閥門在全開位;⑥ 當焊接完畢和做完水壓實驗以及每次操作前后,要及時的補入一定量的潤滑脂;⑦ 做完水壓實驗后,要將閥腔里的水及時排干凈,防止銹蝕和結冰。
   
    2.運行過程中日常的維護和保養建議
   
    ① 周期性的檢查閥門的密封性,通過排污嘴來檢查,如果有內漏,按內漏處理程序進行處理;② 適時地向閥座注入一定量的新鮮潤滑脂,注入的量和頻率依照閥門活動頻繁程度而定,一般當閥門活動一次后,要適量注入潤滑脂,每次注入量大概為密封系統容積的1/8,這樣做的目的是最大程度的避免管道內的雜質進入閥座后腔,影響閥座運動,從而導致密封失效,同時保證密封面時刻處于“濕潤”狀態;③ 對很少活動的閥門,每年最少活動1次,同時注入適量的潤滑脂,這樣做可以避免球體和閥座膠合,同時也可以避免球體活動時地干磨,保護閥座和球體;④ 入冬前對球閥進行全面維護和保養,重點要排掉閥腔內和執行機構內的水,避免冬天凍結,影響正常功能;⑤ 每年更換1次齒輪傳動機構內的潤滑脂;⑥ 定期檢查閥徑密封,一旦出現外漏,要及時處理;⑦ 清除銹蝕,對外部進行維護。
   
    四、常見故障及排除方法
   
    1.球閥內漏
   
    球閥內漏是天然氣管道球閥最常見的問題。
   
    (1)球閥內漏的原因
   
    1)施工期造成閥門內漏的原因:① 運輸和吊裝不當引起閥門的整體損傷從而造成閥門內漏;② 出廠時,打完水壓沒有對閥門進行干燥處理和防腐處理,造成密封面銹蝕形成內漏;③施工現場保護不到位,閥門兩端沒有加裝盲板,雨水、砂子等雜質進入閥座,造成泄漏;④ 安裝時,沒有對閥座注入潤滑脂,造成雜質進入閥座后部,或焊接時燒傷引起內漏;⑤閥沒有在全開位進行安裝,造成球體損傷,在焊接時,如果閥不在全開位,焊接飛濺物將造成球體損傷,當附有焊接飛濺物的球體在開關時進一步將造成閥座損傷,從而導致內漏;⑥焊渣等施工遺留物造成密封面劃傷;⑦ 出廠或安裝時限位不準確造成泄漏,如果閥桿驅動套或其他附件與之裝配角度錯位,閥門將泄漏。
   
    2)運行期造成閥門內漏的原因:① 最常見的原因是運營管理者考慮到較為昂貴的維護費用對閥門不進行維護,或缺乏科學的閥門管理和維護辦法對閥門不進行預防性維護,造成設備提前出現故障;② 操作不當或沒有按照維護程序進行維護造成內漏;③ 在正常操作時,施工遺留物劃傷密封面,造成內漏;④ 清管不當造成密封面損傷造成內漏;⑤ 長期不保養或不活動閥門,造成閥座和球體抱死,在開關閥門時造成密封損傷形成內漏;⑥ 閥門開關不到位造成內漏,任何球閥無論開、關位,一般傾斜2°~3°就可能引起泄漏[2];⑦ 許多大口徑球閥大都有閥桿止動塊,如果使用時間長,由于銹蝕等原因在閥桿和閥桿止動塊間將會堆積鐵銹、灰塵、油漆等雜物,這些雜物將造成閥門無法旋轉到位而引起泄漏—— 如果閥門是埋地的,加長閥桿會產生并落下更多的銹蝕和雜質妨礙閥球旋轉到位,引起閥門泄漏,⑧ 一般的執行機構也有限位,如果長期造成銹蝕,潤滑脂硬化或限位螺栓松動將使限位不準確,造成內漏;⑨ 電動執行機構的閥位設定靠前,沒有關到位造成內漏;⑩缺乏周期性的維護和保養,造成密封脂變干、變硬,變干的密封脂堆積在彈性閥座后,阻礙閥座運動,造成密封失效。
   
    (2)內漏的判斷方法
   
    天然氣管線上常用的是固定軸球閥,其一般的檢查方法是:將閥門轉動到全開或全關位,通過閥體排污嘴的排放檢查是否有泄露。如果可以排干凈,則證明密封良好。如果始終有壓力排出,則可以認為閥門泄漏了,這時要對閥門進行相應的處理。但要特別強調的是對于GRoVE B-5和B-7A型球閥、PBV球閥、ROBERT CORT球閥只能在全關位進行檢查,因為這類球閥在閥體上開了一個通道,當全開位時,用以平衡管線和閥腔的壓力。但當全關位時,不會出現這種情況。
   
    (3)內漏的處理程序
   
    ① 首先檢查閥門的限位,看是否通過調整限位能解決閥門的內漏。② 先注入一定量的潤滑脂看是否能止漏,這時注入速度一定要慢,同時觀察注脂槍出口壓力表指針的變化來確定閥門的內漏情況。③ 如果不能止漏,有可能是早期注入的密封脂變硬或密封面損壞造成內漏。建議這時注入閥門清洗液,對閥門的密封面以及閥座進行清洗。一般最少浸泡半小時,如果有必要可以浸泡幾小時甚至幾天,待固化物全部溶解后再做下一步處理。在這一過程中最好能開關活動閥門幾次。④ 重新注入潤滑脂,間斷的開、關閥門,將雜質排出閥座后腔和密封面。⑤在全關位進行檢查,如果仍有泄漏,應注入加強級密封脂,同時打開閥腔進行放空,這樣可以產生大的壓差,有助于密封,一般情況下,通過注入加強級密封脂內漏可以消除。⑥ 如果仍然有內漏,就要對閥門進行維修或更換。
   
    2.閥桿泄漏
   
    大多數球閥的閥桿上設有上、下兩道密封,在一般情況下,可以不做任何維

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