天然氣流速過快導致雙作用節流截止閥失效分析及對策探討

李亞娟　王愉　王博濤

摘 要：當前我國已經開始廣泛推行清潔能源的應用，天然氣作為清潔能源的代表，當前的使用量逐年提升，但是這也為雙作用節流截止閥的工作帶來了更大負擔。基于對節流截止閥失效原因的研究與分析，本文指出了雙作用節流截止閥失效現象的預防對策，防止由于該構件的損壞和失效引發的重大安全事故，提升設備運行過程中的安全性。

關鍵詞：天然氣;流速過快;節流截止閥

相較于傳統天然氣管道系統中應用的閘閥，節流截止閥具有耐沖刷、耐磨損、氣密性更高的特點，所以當前的天然氣管道系統已經開始大量應用這種設備。但是在長期工作中，也會由于一些原因導致節流截止閥失效，導致天然氣泄露，在檢修過程中，需要根據這些常見原因進行事故檢測，對出現的問題進行科學有效地解決，讓該設備能夠發揮應有作用。

1 天然氣流速過快導致雙作用節流截止閥失效現象的常見原因

1.1 關鍵部位的耐磨性不滿足要求

在天然氣管道系統的運行過程中，天然氣會經過節流截止閥向下游傳送，在該過程中，上游的天然氣會在節流截止閥區域受到一定阻擋，這種阻擋作用會在設備下方形成天然氣渦流，這些渦流會對設施的底座法蘭和密封面的結合處進行沖刷，雖然短時間內這種現象對設施的影響不明顯，但是長期作用下，會使該結構處發生損壞，最終造成嚴重的泄露現象，當縫隙持續加大時，會導致該區域的橡膠密封圈也無法對天然氣進行有效阻隔。[1]當該部位部件的耐磨性不能滿足要求時，會加速節流截止閥的失效速度，讓該設備更加容易失效。

1.2 下游用氣量增長迅猛

在節流截止閥的設計和選用過程中，會根據下游的用戶數量、天然氣的整體應用量進行型號確定，通常情況下通過這種設計能夠保證節流截止閥的運行環境滿足長期運行要求。但是隨著天然氣資源的逐漸廣泛應用，必然會導致下游管道中的天然氣流量增加，這就要求節流截止閥的上游管道也需要提高天然氣流速，這就導致現有的節流截止閥型號和運行能力與新的流量要求產生偏差，提高了設備承受的壓力，容易導致節流截止閥失效。例如在某天然氣管道系統中，在節流截止閥失效之前，用戶側管道中天然氣流速為9～18m/s，通過對壓力的研究和計算發現，該時期的節流截止閥能夠處于正常的工作狀態下。但是隨著市場的擴展，用戶側的用氣量快速增加，天然氣管道中的流速達到24～36m/s，天然氣流速處于嚴重超標狀態。

1.3 設備選型不合理

對于天然氣管道系統中的節流截止閥來說，在設計過程中的設備選型通常能夠滿足系統的運行要求，但是很多企業當前只注重積極開展業務，而不注重對基礎設施的調整與更換，這就導致節流截止閥在選型上的不合理。通過上文分析可以發現，業務量猛增必然會對原有設備造成重大影響，對于天然氣企業來說，需要對該因素進行深入徹底地分析和研究，提高在設備選型方面的科學性。另外在設備選用和安裝過程中，未能按照設計圖紙進行施工也是引發失效現象的根本原因之一，所以在設備選用和安裝過程中，需要充分降低該問題的發生幾率[2]。

1.4 保養和維護環節缺失

在設備的運行過程中，要從根源上保證設備處于正常穩定的工作狀態，需要對設備進行定期保養和維護，在該過程中需要按照相關標準和指標進行設備監測，當發現設備運行過程中存在問題時，需要對設備進行及時維修和更換。但是在當前的一些企業中，認為節流截止閥有很強的自清潔能力，并且相較于傳統的閘閥，在性能和穩定性上都有所提升，從而放松了對設備的保養和維護，導致設備中出現的問題不能被及時查找，從而造成設備的失效。

2 天然氣流速過快導致雙作用節流截止閥失效現象的預防對策

2.1 加強設備的日常監測工作

在節流截止閥的運行過程中，設備長時間工作情況下容易出現各類運行方面的問題，這些問題容易引發重大安全事故，而要防止這些問題對設備的運行狀態造成重大負面影響，一個重要的方式為加強對設備的日常監測工作。通常情況下，當設備中出現運行問題時，設備的運行狀態也會發生一定程度上的改變，例如設備產生較大幅度振動、噪聲等，所以在日常監測中，主要監測對象為以上內容，同時在監測工作的推行過程中，要對監測數值進行記錄，由專業人員分析設備中可能出現的問題[3]。另外當設備中出現問題時，通常會導致設備中相關構件的厚度發生變化，所以在日常監測過程中，一個重要工作內容為讓工作人員應用相關設備對各構件的厚度進行檢測，當發現構件厚度低于設定值時，要將該問題上報到相關部門，在企業的統一指導下確定該構件是否需要被更換。

2.2 嚴格按照設計要求進行設備安裝

對于節流截止閥來說，在當前的設計過程中，設計方面的合理性已經逐漸提升，一些設計人員會考慮用戶群體的提升和發展對對節流截止閥進行合理設計，要保證設備能夠處于正常穩定的工作狀態下，則需要保證設備能夠完全按照相關規定進行安裝。所以在節流截止閥的安裝過程中，企業需要派遣專業人員完成該過程，同時在安裝過程中，需要對工作人員進行監督，最大限度保證設備暗賬的科學性與合理性。在節流截止閥安裝完成后，需要對設備的運行狀態進行檢測，檢測方式為讓系統進行試運行，在該過程中工作人員探究并記錄設備運行過程中的各類運行狀態，例如運行中是否產生震動、噪聲情況等，當發現指標超標時，需要對引發這種現象的原因進行深入調查和分析。

2.3 深入分析用戶端支流的天然氣流量

在我國當前的能源結構中，天然氣的應用量獲得充分提升，并且在未來的發展中，天然氣的使用量也會獲得更高速度的發展，通過上文的研究可以發現，當用戶端支流的天然氣流量提升迅猛時，會對當前使用 節流截止閥的工作環境造成很大影響，所以在今后對節流截止閥的設計中，設計人員需要對用戶端支流的天然氣流量進行充分深入地探究，探究內容包括民用天然氣的使用量和工業用氣的使用量。另外當用戶端支流區域有政府規劃時，也會在一定程度上對用戶端支流的天然氣流量產生影響，所以在設備的設計過程中，需要對用戶端區域進行深入徹底的了解，保證節流截止閥型號能夠滿足今后的流量要求。

2.4 設備設計時考慮各系統的耐磨性

雖然在當前和今后的發展中，天然氣企業會提升對節流截止閥選用的科學程度，但是通過上文對失效原因的分析可以發現，在天然氣的流動過程中，會在節流截止閥底端形成渦流，并且這些渦流會沖刷底座與密封面的連接法蘭，對于節流截止閥來說，這種長時間的沖刷現象會導致設備的強度逐漸下降，尤其是當系統系統中部件的耐磨性較低時，設備的結構強度會進一步下降，容易在設備的運行過程中發生失效現象。所以對于節流截止閥的設計和生產廠家來說，需要采取相應措施提升設備中各構件的耐磨性，另外對于應用的管道來說，也可采取合理措施消除管道系統運行中產生的渦流量，通過這兩種方案的結合使用，能夠大幅提高設備的運行壽命和運行穩定性。

2.5 推行天然氣流量的實時分析工作

在天然氣管道系統中，不同時間段管道中的流量會發生一定變化，這就導致管道中天然氣流量的高峰流量與日平均流量有很大落差，當節流截止閥中的天然氣流量大幅提高時，會對設備造成重大影響，使設備受到的沖刷作用加強，同時設備承受的力也會增加。所以在今后的發展中，一個重要的設備改進內容為推行天然氣流量的實時分析工作，同時在節流截止閥區域的管道系統中，加入多個支路，由控制系統對每條支路的運行狀態進行控制。當發現某時間段內管道中某支路天然氣的流量增加較大時，可以讓其余支路也投入運行，通過這種“分擔工作”的方式保證每個節流截止閥的工作環境都處于正常狀態下，防止由于流量的增加對節流截止閥產生更大的沖刷作用。另外通過對天然氣流量的實時分析，能夠讓供氣企業更好地探究相關區域的用氣規律，從而制定出有效的用氣響應制度。

3 結論

綜上所述，天然氣流速過快導致雙作用節流截止閥失效的原因包括關鍵部位耐磨性較低、下游用氣量增長迅猛、設備選型不合理以及檢修過程缺失。要解決這些問題，可以通過推行天然氣流量實時分析工作、探究用戶端的整體天然氣流量、加強日常監測工作、按相關要求進行設備安裝以及提升設備耐磨性能達成目的。

參考文獻：

[1]胡明，毛彥恒.天然氣流速過快導致雙作用節流截止閥失效分析及對策[J].管道技術與設備，2018（04）：30-32+46.

[2]張玉峰，魏奇，劉曉東.LNG超低溫截止閥長頸閥蓋頸長設計研究[J].石化技術，2016，23（10）：156+152.

[3]張春杰，李振林，董新利，徐明.天然氣計量檢定站檢定流程工藝模擬研究[J].北京石油化工學院學報，2014，22 （02）：40-44.