余俊濤，劉 愉，張兵強(qiáng)，柴 軍

(1.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；2.中國石油化工股份有限公司天然氣分公司山東天然氣銷售中心，山東濟(jì)南 250014)

0 引言

手柄式球閥在川氣東送管道站場主要應(yīng)用于小孔徑旁通管線、自用氣撬、調(diào)壓出口、放空與排污管線等位置。手柄式球閥為閥門手動執(zhí)行機(jī)構(gòu)范疇，操作便捷，啟閉速度快，因此被大量應(yīng)用于輸氣站場設(shè)備中，保證這些手柄式球閥開關(guān)性能完好對于輸氣站場安全運(yùn)行至關(guān)重要。隨著設(shè)備常年運(yùn)行，現(xiàn)場手柄式球閥出現(xiàn)開關(guān)困難甚至抱死的現(xiàn)象[1-2]，為輸氣站場安全平穩(wěn)運(yùn)行帶來了隱患，因此應(yīng)針對手柄式球閥開關(guān)困難問題因素進(jìn)行分析，提出故障處理方法。

1 手柄式球閥結(jié)構(gòu)及動作原理

1.1 手柄式球閥結(jié)構(gòu)

天然氣站場的手柄式球閥一般為小口徑閥門(DN150)。其結(jié)構(gòu)主要包括：手柄、限位、填料壓蓋、閥桿、密封填料、閥體、閥座、球體、注脂嘴(部分閥門無)等部分，如圖1所示。

(a)手柄式球閥剖視圖

1.2 手柄式球閥動作原理

球閥主要被作為截斷閥使用。球閥的關(guān)閉件是一個具有圓形洞的球體。當(dāng)球體中的洞和管道平行時，閥門打開。轉(zhuǎn)動手柄，可關(guān)閉閥門。

2 手柄式球閥開關(guān)困難原因分析

一般天然氣管道配備的球閥主要由閥體、球體、閥座、閥桿及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成[3]，根據(jù)結(jié)構(gòu)及原理可知，球閥的動作包含閥桿和球體的轉(zhuǎn)動，因此閥門不能動作說明閥桿和球體至少其中之一的轉(zhuǎn)動受到了限制。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，影響閥桿和球體轉(zhuǎn)動主要有以下4種情況。

2.1 閥座與球體抱死限制球體轉(zhuǎn)動

球閥的開關(guān)操作會將管道內(nèi)的雜質(zhì)帶入閥腔，附著在球體表面，如果長時間不進(jìn)行保養(yǎng)和活動，閥座就可能與球體抱死[4]，阻礙球體轉(zhuǎn)動，操作閥門就會比較費(fèi)力甚至不能操作(圖2)。每年對有注脂嘴的球閥進(jìn)行注脂維護(hù)，部分清洗液及潤滑脂(或密封脂)會在閥腔內(nèi)堆積，如果潤滑脂(或密封脂)干結(jié)硬化，也會造成閥門開關(guān)不靈活，當(dāng)達(dá)到一定程度就會阻礙球體轉(zhuǎn)動，從而出現(xiàn)閥門抱死。

圖2 閥座與球體抱死示意圖

2.2 閥門內(nèi)部結(jié)冰導(dǎo)致限制球體轉(zhuǎn)動

當(dāng)天然氣中含水量較高時，在輸送的過程隨著環(huán)境的變化，會出現(xiàn)凝析水。閥門中的水會存在閥門的最低點(diǎn)，這通常會是下樞軸或球閥閥體下部，在遇到室外溫度較低或存在節(jié)流位置的情況下結(jié)冰，造成閥門不能開、關(guān)操作(圖3)。

圖3 閥門內(nèi)部結(jié)冰位置示意圖

2.3 閥桿變形限制閥桿轉(zhuǎn)動

閥門在運(yùn)行過程中，因閥桿維護(hù)不當(dāng)或加長桿會產(chǎn)生銹蝕損傷等現(xiàn)象，一旦閥桿產(chǎn)生銹蝕，閥桿在轉(zhuǎn)動過程中會增加環(huán)向運(yùn)動摩擦力，阻礙球體轉(zhuǎn)動[4]，此外球閥在搬運(yùn)安裝過程閥桿受徑向外力碰撞，或者球閥在操作過程中長期憋壓操作等都會導(dǎo)致閥桿變形。閥桿變形后，閥桿轉(zhuǎn)動時，閥體在與閥桿配合的部位就會產(chǎn)生限制閥桿轉(zhuǎn)動的反向力，從而阻礙閥桿轉(zhuǎn)動(圖4)。

圖4 閥桿變形示意圖

2.4 填料壓蓋與閥桿配合處銹蝕限制閥桿轉(zhuǎn)動

手柄式球閥閥桿運(yùn)動受限主要是因?yàn)殚y門填料壓蓋與閥桿的配合面(圖5)，出現(xiàn)銹蝕，影響壓蓋和閥門的配合間隙。從結(jié)構(gòu)圖可以看出，填料壓蓋被緊固螺栓固定，當(dāng)動作手柄時，壓蓋就會產(chǎn)生相反的力阻礙閥桿的轉(zhuǎn)動。如果銹蝕嚴(yán)重，壓蓋與閥桿就會抱死，從而導(dǎo)致閥門不能開關(guān)動作。

(a)銹蝕部位正視示意圖

3 手柄式球閥開關(guān)困難故障處理程序

3.1 球體清洗潤滑

如果故障閥門帶有注脂嘴，優(yōu)先選擇對閥門進(jìn)行清洗潤滑[5]。先使用手動注脂槍向閥門內(nèi)注入適量的清洗液，浸泡至少6 h后，再注入潤滑脂。如果閥門經(jīng)過處理后開關(guān)困難現(xiàn)象有所改善，則再反復(fù)清洗潤滑，且每清洗潤滑1次，反復(fù)活動閥門3～5次，直到開關(guān)恢復(fù)正常為止。對于無注脂嘴的閥門，不需要考慮此方法。

3.2 壓蓋與閥桿配合位置清潔潤滑

如果對球體清洗潤滑(有注脂嘴)無效，則考慮是壓蓋與閥桿配合處銹蝕，需要對配合處清潔潤滑處理。首先依次取下閥門手柄、限位片和填料壓蓋，然后對壓蓋內(nèi)壁和閥桿除銹潤滑，如果壓蓋內(nèi)壁和閥桿上有明顯的銹蝕凹坑，需要用砂紙打磨光滑，直到壓蓋在不緊固螺栓的狀態(tài)下能輕松轉(zhuǎn)動。最后在閥桿上涂抹潤滑油后裝上壓蓋，并緊固螺栓壓緊壓蓋。此過程中，最關(guān)鍵且難度較大的步驟是取出壓蓋。因?yàn)槿绻y門壓蓋與閥桿之間銹蝕，則壓蓋可能不能活動或者只能小范圍活動。需先對銹蝕位置用除銹劑除銹潤滑，然后使用小銅錘逆時針敲擊壓蓋使其轉(zhuǎn)動，如果敲擊不動則再順時針回敲。如此反復(fù)，使壓蓋慢慢松動，最后使用拉馬將壓蓋取出。需要注意的是，在敲擊和拉拽壓蓋的過程中，必須注意力量的控制并做好閥桿的泄漏情況監(jiān)測，防止密封出現(xiàn)松動導(dǎo)致泄漏。如果在處理過程中，閥桿出現(xiàn)泄漏，則需要更換填料后再進(jìn)行壓蓋的安裝，且壓蓋一定要緊固到位。

3.3 閥體加熱或敲擊

如果手柄式球閥開關(guān)故障出現(xiàn)在氣溫非常低時，則需要考慮閥內(nèi)結(jié)冰的因素。如果上述方法都沒有效果的情況下，可以嘗試用包裹保溫棉、纏繞伴熱帶、開水淋燙和敲擊閥體(鑄鐵閥門禁止)的方法處理。如果在非低溫時，則不需要考慮此因素。同時定期開展設(shè)備排污排凝對于預(yù)防此類問題也能起到至關(guān)重要的作用。

3.4 更換閥門

如果上述方法都不能排除開關(guān)故障，則可能是閥桿變形或其他因素導(dǎo)致力矩不能傳遞，則需要更換閥桿或閥門處理。閥桿更換必須在對閥體放空后拆解閥門。過程中需要注意對閥門密封的保護(hù)，防止拆裝過程中損傷密封導(dǎo)致泄漏。小尺寸閥門更換則需要在安裝前檢查新閥門是否合格。對于可能造成用氣影響或因所處特殊位置不能對相應(yīng)管段放空處理的閥門更換時，如果條件許可，可以利用不停輸帶壓更換高壓球閥裝置進(jìn)行作業(yè)[6]。

4 實(shí)踐效果

上述方法經(jīng)過多次實(shí)踐證明，已經(jīng)在川氣東送某管理處轄區(qū)多次處理手柄式閥門開關(guān)困難故障。通過對閥門進(jìn)行周期性清洗注脂維護(hù)能有效防范閥體內(nèi)部抱死現(xiàn)象；針對低溫節(jié)流處啟用電伴熱以及做好設(shè)備排污工作也能有效防范結(jié)冰引起的閥門開關(guān)困難；“壓蓋與閥桿配合處清潔潤滑”的方法能解決大多數(shù)閥門開關(guān)故障，操作簡單、快速有效，安全性能高，其在線實(shí)施不影響閥門狀態(tài)和工藝流程，極大降低了作業(yè)風(fēng)險，降低了維修成本。

5 結(jié)束語

閥門開關(guān)故障問題在長輸管道經(jīng)過長時間運(yùn)行后顯現(xiàn)，閥門開關(guān)故障會給安全生產(chǎn)運(yùn)行帶來隱患，同時如果更換閥門，則成本增加，且如果閥門處于各工藝區(qū)域的進(jìn)口或出口位置，則更換閥門風(fēng)險也相對增大。本文總結(jié)了川氣東送輸氣站場手柄式球閥(小口徑閥門)開關(guān)故障的成因和處理方法。

當(dāng)手柄式球閥出現(xiàn)開關(guān)故障時，鑒于以上方法都只對應(yīng)相應(yīng)的故障成因，應(yīng)注意以下4點(diǎn)：對于閥門開關(guān)故障在線維修，為保障作業(yè)安全，如果閥門處于可放空的位置，建議先放空再處理；在處理手柄式球閥開關(guān)故障時，結(jié)合方法的難易程度，應(yīng)按照本文上述程序進(jìn)行；在采取對干線相連小尺寸閥門帶壓更換時，要及時做好作業(yè)前模擬演練，熟悉操作步驟，分析作業(yè)風(fēng)險，編制應(yīng)急處置方案；手柄式球閥日常應(yīng)加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，做好開關(guān)故障的預(yù)防。