西氣東輸氣撬設備故障統(tǒng)計分析及防范措施

馬宏軍 周秀紅

中國石油西北聯(lián)合管道公司生產(chǎn)技術服務中心 烏魯木齊市

一、簡介

西氣東輸二線西段共有場站18座，自用氣撬18套，主要是滿足鍋爐、廚房用氣，在某些站場還承擔應急燃氣發(fā)電機的供氣任務。自用氣撬是由天津博斯特石油天然氣設備有限公司提供，集成了德國RMG公司調(diào)壓閥（RMG214）、切斷閥（RMG711）及所屬控制設備。

天然氣經(jīng)燃氣輪機計量調(diào)壓撬過濾、計量后進入自用氣撬，經(jīng)過濾加熱，將天然氣升溫后進行壓力調(diào)節(jié)送至用氣設備。系統(tǒng)中壓力控制部分由2臺安全切斷閥和1臺調(diào)壓閥串聯(lián)在一起組成，將進氣壓力由11.4MPa調(diào)至0.4MPa。安全切斷閥和調(diào)壓閥是相互獨立的設備，正常情況下，安全切斷閥處于全開位置，由調(diào)壓閥對下游壓力進行控制。當調(diào)壓閥出現(xiàn)故障，無法控制下游壓力時，壓力超過第一級安全切斷閥設定值時，由第一級安全切斷閥快速切斷該回路氣源。若第一級安全切斷閥失效，壓力繼續(xù)上升，達到二級安全切斷閥設定值時，由第二級安全切斷閥快速切斷氣源，以保證下游管道和設備的安全。設計上按照每個供氣支路1用1備，均可獨立承擔整個系統(tǒng)的負荷進行配置，保證切換過程平穩(wěn)運行。

自西二線西段運行以來，各種故障頻發(fā)。有氣質(zhì)太臟引起的故障，如調(diào)壓閥內(nèi)漏導致安全切斷閥頻繁跳斷；有氣路堵塞導致的調(diào)壓失效、閥芯磨損；也有冬季氣溫下降引起的故障，比如管線冰堵導致的不調(diào)壓、安全切斷閥關斷；還有自動化、電氣以及工程遺留的問題，極大地影響自用氣撬的安全平穩(wěn)運行。經(jīng)過近3年的故障處理和基礎數(shù)據(jù)的分析，認為自用氣撬的可靠性與生產(chǎn)廠的產(chǎn)品質(zhì)量、整體設計密不可分，而場站運行人員對設備的規(guī)范操作及良好的運行維護，則是有效控制故障擴大的重要保證。

二、故障統(tǒng)計分析與防范措施

1.故障統(tǒng)計

調(diào)壓閥故障，一般是閥內(nèi)件關閉不嚴和內(nèi)部密封損壞所致。保溫設計缺陷，是由于保溫不完善而造成冬季調(diào)壓閥內(nèi)部水氣凍堵，造成閥內(nèi)件失效而導致的故障。泄漏是指外漏，包括各接頭、絲扣等密封的外漏。電加熱器故障，是電加熱器控制系統(tǒng)故障所導致的不加熱問題。操作失誤，是運行人員對自用氣撬機構原理不了解所導致的誤操作。

在統(tǒng)計的88次自用氣撬故障中（表1），2010年月平均故障率24.5%，與國內(nèi)同類管線相比，差距甚大。由閥內(nèi)件失效導致的自用氣撬故障中，2010年達39次，占當年自用氣撬總故障的73.5%，2011年達77.7%，因此閥內(nèi)件失效是自用氣撬故障的主要方面，處理閥內(nèi)件故障成為降低自用氣撬故障的主要手段。

表1 氣撬設備故障原因統(tǒng)計數(shù)據(jù)

2.故障原因及分析

前期的設備安裝和投產(chǎn)準備，是自用氣撬安全運行的前提。從統(tǒng)計和調(diào)研情況看，2010年是西二線運行的第一年，各種故障和缺陷較為集中。在維修過程中，將調(diào)壓閥解體后發(fā)現(xiàn)，閥芯積炭、閥座太臟，導致閥芯閥座關閉不嚴，系統(tǒng)壓力上升達到閥的設定壓力后，導致安全閥切斷，此類故障（閥芯臟）占調(diào)壓閥故障的86.7%。其他如保溫缺陷、泄漏、加熱器故障、操作等原因?qū)е碌脑O備故障也較高，占總故障的43.4%。因此，清理管線、加強排污、集中消漏、電氣整改等工作，成為當年維保工作的重點。

3.提高閥芯的使用壽命

提高閥芯的使用壽命，是自用氣撬安穩(wěn)運行的重要因素。隨著運行時間的增長，管線所夾帶的雜質(zhì)逐漸減少和上游氣質(zhì)逐漸改善。2011年，氣質(zhì)臟所導致的調(diào)壓閥故障率降低，但閥芯受損導致調(diào)壓失效的次數(shù)有所上升，達10次，占調(diào)壓閥故障的62.5%。因此，2011年針對閥芯受損故障專門進行研究。

（1）氣質(zhì)臟且?guī)^多。閥芯材料是復合聚四氟乙烯材料，具有一定的綜合物理性能，耐腐蝕、表面硬度低，這種材料適合做密封材料。長時間夾帶臟物、冰水和鐵銹，使密封面產(chǎn)生固化的臟物，清理困難，勢必會造成密封面失效，產(chǎn)生調(diào)壓閥故障。此種故障發(fā)現(xiàn)3次，占閥芯受損故障的33.3%。

（2）閥芯密封面易產(chǎn)生永久性壓痕。調(diào)壓閥的調(diào)壓過程，也是閥芯閥座相對運動的動態(tài)平衡過程。閥座密封面材料是銅合金，閥芯密封面材料是塑料，硬度差較大。閥芯與閥座的密封是靠彈簧力和氣體壓力進行密封的，前后系統(tǒng)壓差達11MPa，且密封面僅0.7mm，密封端面比壓相當大，同時又受到交變應力的作用，導致閥芯密封面產(chǎn)生永久壓痕。此類故障發(fā)現(xiàn)7次，占閥芯受損故障的77.7%，是閥芯受損的主要原因。通過更換改質(zhì)的閥芯密封材料，增大聚四氟乙烯復合材料的硬度，故障率有所下降，但是如何確定硬度的具體數(shù)值，需要進一步研究，短期內(nèi)無法精確確定。

4.精細管理與科學維保

精細管理、科學維保，是自用氣撬長周期安穩(wěn)運行的重要保障。經(jīng)過整改，2010～2011年，因閥內(nèi)件產(chǎn)生的故障大幅下降，但其他故障的比率相當高，分別達到43.4%和40.7%。2010年冬防時，對各站場調(diào)壓撬的保溫進行集中完善，合理伴熱并增加保溫盒，避免了調(diào)壓閥內(nèi)的死氣和指揮器內(nèi)控制氣路的凍堵，經(jīng)過兩年來對保溫方案的不斷完善，2012年此項原因?qū)е碌墓收贤耆？梢姡毣脑O計和妥善的保溫方案，做到1站1案，1撬1案，效果及其顯著。

自用氣撬進氣的過濾效果是由多方面決定的，站內(nèi)過濾分離區(qū)有大型的過濾分離器，在自用氣撬之前的燃氣調(diào)壓撬的進氣端也有一個筒型過濾器，均為紙筒濾芯，過濾等級較高，這兩個過濾器的過濾效果決定了自用氣撬進氣的品質(zhì)。站控室對調(diào)壓撬前置過濾器，設有過濾器壓差PDT7201監(jiān)控，一般要求PDT7201＜50kPa，接近此值時，監(jiān)控人員通知施工單位進行濾芯的清理或更換。運行兩年來，在清理濾芯時發(fā)現(xiàn)，濾芯有很多已經(jīng)壓扁破損，濾芯前后氣體短路，壓差監(jiān)控失效，未起到氣體過濾的目的。因此，定期清理和更換濾芯，是保障氣體潔凈的有效手段。

參考運行時間確定清理周期，一般累計運行4000h，對濾芯清理或更換，既保證維護周期科學合理，又能節(jié)省維修材料，避免了過度保養(yǎng)。2012年，因為氣質(zhì)臟導致的調(diào)壓閥故障只有1次，月平均故障率降至3.7%。

泄漏故障基本上都是前期施工時遺留的問題，隨著運行時間增長，泄漏問題會逐漸降低，直至消除。電加熱器故障主要是設備聯(lián)調(diào)時，參數(shù)設置不合理所致，隨著運行經(jīng)驗的豐富，各參數(shù)將會趨于合理。誤操作基本不屬于設備本身的問題，只要加強培訓，細化管理，此項問題會迎刃而解。

三、結語

設備的維護保養(yǎng)最終目的是實現(xiàn)設備可靠性的最大化。通過統(tǒng)計方法來指導設備的維護保養(yǎng)，可以有效消除設備故障的主要根源。自用氣撬在長輸管道中的應用非常普遍，做好設備選型、設備安裝和運行維護等各環(huán)節(jié)的技術管理工作，對設備安全運行水平的提高有著重要意義。