輸氣站場先導式安全閥異常起跳事件分析

李勛,晏賢臣,賴志屹

中國石油西南油氣田分公司輸氣管理處 （四川 成都 610100）

先導式安全閥是常用安全閥的一種，由主閥和導閥組成，導閥操作主閥的開啟和關閉。其具有排量大、不受背壓影響、動作靈敏的特點，可以在非常接近開啟壓力下進行不泄漏操作，且啟閉壓差小，廣泛應用于輸氣場站，起超壓放散作用、防止管線或設備超壓運行。先導式安全閥在現場使用中出現問題，要及時發現、及時處理、正確分析，因此統計并分析先導式安全閥起跳事件很有必要[1-2]。

1 工作原理

當被保護系統處于正常運行狀況時，導閥閥瓣處于關閉狀態(導閥的密封靠整定彈簧的壓力和密封面的密封狀態)。系統壓力從主閥入口通過引壓管和導閥內部氣道傳入主閥閥瓣(活塞)上方氣室。由于活塞面積大于閥瓣密封面面積，系統壓力對閥瓣產生一個向下的合力，使主閥處于關閉、密封狀態（圖1）。

當系統壓力升高到整定壓力時，氣體超壓，導閥彈簧受壓，導閥閥瓣遠離閥座，導閥受力面積由閥瓣面積轉化為活塞受力面積，受力面積增大，上升力增大，導閥開啟。主閥閥瓣上方氣室的氣體經由打開的導閥從排氣口排出，主閥閥瓣上方壓力降低。主閥閥瓣在進口壓力的推動下打開使系統泄壓[1]。

圖1 安全閥關閉狀態（正常狀態）

2 起跳事件分析

2.1 安全閥異常起跳事件1

閥門信息：安全放散閥型號AF46Y-40 DN80，整定壓力3.9 MPa，安裝于調壓后的壓力容器上，防止壓力容器超壓。

事件過程：輸氣站接當日調度指令要求將下游管道壓力從3.0 MPa緩慢提升至3.8 MPa,當壓力升至3.78 MPa時，壓力容器上安全閥起跳。

原因分析：目前安全閥的密封試驗壓力均是根據GB/T 12234—2005在整定壓力的90%基礎上設置的。23#整定壓力為3.9 MPa，系統壓力調整到了3.78 MPa，超過該安全閥的密封試驗壓力3.51 MPa，故造成安全閥泄漏起跳。

2.2 安全閥異常起跳事件2

閥門信息：安全放散閥型號AF46Y-40 DN50,整定壓力0.78 MPa，日常生產去下游運行壓力0.7 MPa，安裝于調壓后的用戶出站管線上，防止出現管線超壓。

事件過程：當日正常生產運行中安全放散閥突然起跳，通過維修檢查，清除導閥內部存在的硫化鐵粉雜質，對導閥進行清潔維護保養，重新調校后恢復了安全閥的使用。

原因分析：該導閥未設置過濾網，導閥內部沉積硫化鐵粉導致導閥內部密封不嚴，主閥上閥腔泄壓后主閥起跳。

2.3 安全閥異常起跳事件3

閥門信息：安全放散閥型號AF46Y-40 DN80,整定壓力0.85 MPa，日常生產去下游運行壓力0.7 MPa，安裝于調壓后的用戶出站管線上，防止出現管線超壓。

事件過程：起跳與事件2不同的是，當日正常生產運行中安全放散閥突然起跳，并反復回座，進行維修檢查，發現導閥閥座磨損嚴重，同時閥腔內存在硫化鐵粉雜質。對導閥內部進行清潔維護、更換導閥閥座后（圖2），重新檢定恢復了安全切斷閥的使用。

圖2 導閥內部閥座

原因分析：安全閥導閥正常使用中，閥座和導閥閥體持續緊貼，分析磨損的原因為導閥進氣前端設置的過濾器濾芯失效，導閥閥腔內硫化鐵粉積聚致使導閥關閉不嚴，持續存在輕微泄漏，氣流的沖刷導致閥座密封面磨損，泄漏量增大導致導閥起跳。起跳后由于管線壓力降低，導閥泄漏量減少，主閥上下腔體壓力重新回到平衡而關閉；當管線壓力升高后，導閥泄漏量增加，主閥再次起跳[3]。

3 建議和措施

1）強化培訓宣貫。技術人員對員工做好關鍵設備設施的培訓，不只是設備原理和操作的培訓，還著重強化意識和技能的培訓。定期考察員工對站上設備關鍵參數的掌握情況，現場考察員工操作及應急的能力。

2）細化巡檢制度。安全閥安裝通常位于高處，導閥排放口存在輕微泄漏，不易被可燃氣體檢測儀檢測到。安全閥屬關鍵設備，建議每日一次對導閥排放口、導閥進出口引壓管接頭等開展驗漏檢查，防止閥門泄漏。

3）加強風險管控。要求員工掌握上下游站場的流程、關鍵參數，技術人員和員工共同開展局部管網運行分析，在站內流程調整或相關上下游站場作業時形成風險意識并開展風險識別，提前辨識出操作過程中可能存在的危害，及時制定措施，避免事故或事件的發生。操作過程中嚴格執行制度和操作規程，技術人員每年定期組織開展工作循環分析，完善風險控制措施[4]。

4）合理設置參數。安全閥的整定壓力選取建議分兩種情況：①設計壓力較大于工作壓力，且系統運行較為平穩時，取工作壓力的1.05～1.1倍作為整定壓力；②設計壓力接近于工作壓力時，取值應小于最高允許工作壓力。安全閥的密封試驗壓力取值必須大于所在系統的最大工作壓力，而不能單獨以GB/T 12234—2005中規定的90%整定壓力為依據，密封試驗時，選值應大于90%整定壓力，減小密封壓力與開啟壓力之間的差值。如起跳事件1，密封測試不合格，應及時更換密封材料。

5）完善保養規程。安全閥屬于關鍵設備，建議年度校驗時由校檢單位補充以下兩方面內容：①檢查過濾器濾芯清潔度，進行清洗或更換，未設置濾芯的安全閥進行導壓管吹掃（如起跳事件2）；②對導閥內部進行清潔保養，同時檢查內部導閥及密封圈完好性，存在磨損應進行更換（如起跳事件3）。

6）定期進行參數分析。企業定期組織開展工藝適應性分析，將安全閥的參數設置納入分析內容。收集管網運行壓力，從站場、管網系統角度考慮安全閥的參數設置問題，發現不適應情況及時調整參數[5]。

7）建立溝通機制。設備管理人員根據設備故障做好基礎資料收集，及時分析設備存在的設計缺陷以及產品材料缺陷，由采購部門定期收集設備使用中存在的問題，反饋到廠家，改進產品設計。

4 結束語

輸氣站場可能造成先導式安全閥異常起跳的因素較多，通過介紹3起生產現場安全閥異常起跳事件，從安全閥結構對其發生過程和原因進行分析。結合實踐，提出培訓、制度、風險管控、參數設置、保養規程、參數分析、溝通機制等方面的改進建議和措施，供工作人員在維修、維護和管理中參考。