輸油站水擊泄放閥的使用與維護(hù)分析方法

張妮 李磊

摘 要：近年來，長距離輸油管道一個(gè)主要的潛在不安全因素是來自管道內(nèi)水擊的破壞。及時(shí)消除異常壓力波，避免水擊破壞最主要的安全措施是在管道上安裝水擊泄放閥。通過分析輸油站先導(dǎo)式和氮?dú)馐剿畵粜狗砰y的工作原理、常見故障及使用、維護(hù)要點(diǎn)，就先導(dǎo)式水擊泄放閥集管塊與主閥結(jié)合處的密封圈溝槽設(shè)計(jì)和監(jiān)測預(yù)警措施進(jìn)行探討，以提高水擊泄放閥在管道中使用的穩(wěn)定性，保障輸油管道安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：水擊泄放閥；故障；監(jiān)測預(yù)警

1.水擊泄放閥的工作原理

水擊泄放閥專為引導(dǎo)來勢兇猛的間歇式水擊而設(shè)計(jì)，在水擊到來時(shí)快速打開，然后無撞擊關(guān)閉。開啟壓力與泄放量是水擊泄放閥的兩個(gè)重要參數(shù)。

1.1 先導(dǎo)式水擊泄放閥的工作原理

先導(dǎo)式水擊泄放閥主要由主閥、先導(dǎo)閥、集管塊及過濾器等組成。其中主閥由閥體、閥座、滑塞、彈簧等構(gòu)成；先導(dǎo)閥由彈簧、提動(dòng)頭（十字形的雙活塞）和三個(gè)閥室（前室、中室和后室）等構(gòu)成（見圖1）；集管塊介于先導(dǎo)閥和主閥之間，主要作用是進(jìn)行流道的分布，過濾器安裝在集管塊側(cè)面，可阻止油泥等雜質(zhì)進(jìn)入主閥滑塞腔內(nèi)。水擊泄放閥處于正常關(guān)閉狀態(tài)時(shí)滑塞腔內(nèi)的油品壓力與閥前油品的壓力相等。

當(dāng)上游油品壓力大于水擊泄放閥設(shè)定壓力，此時(shí)先導(dǎo)閥提動(dòng)頭在油品壓力的推動(dòng)下從左側(cè)移到右側(cè)，先導(dǎo)閥中室與后室相通，中室與前室隔開（如圖1），水擊泄放閥滑塞腔內(nèi)油品流到下游管線內(nèi)，作用在滑塞上的上游油品的壓力大于彈簧的彈力，滑塞被頂開，水擊泄放閥開始泄壓。當(dāng)上游油品壓力衰減到小于設(shè)定開啟壓力時(shí)，先導(dǎo)閥提動(dòng)頭將從右側(cè)移到左側(cè)，滑塞將平穩(wěn)關(guān)閉，水擊泄放閥自動(dòng)恢復(fù)到水擊泄放前的工作狀態(tài)。

圖1 先導(dǎo)式泄壓閥

1.2 氮?dú)馐剿畵粜狗砰y的工作原理

氮?dú)馐剿畵粜狗砰y主要由主閥和一套氮?dú)饪刂葡到y(tǒng)組成。主閥由閥體、閥座、閥塞、滑塞套及彈簧等組成。氮?dú)饪刂葡到y(tǒng)由氮?dú)馄俊p壓閥、壓力表、引壓管、充氣閥、排氣閥、氮?dú)鈮毫鞲衅骷暗獨(dú)鈮毫刂乒竦冉M成。氮?dú)馐剿畵粜狗砰y投用前預(yù)先向滑塞腔內(nèi)充入氮?dú)庵猎O(shè)定壓力，這樣滑塞腔內(nèi)氮?dú)獾膲毫⑹够c閥座緊密貼合，使管道在正常壓力下運(yùn)行。當(dāng)輸油管線因某種原因產(chǎn)生瞬時(shí)的水擊波，使管道內(nèi)的壓力超過水擊泄放閥泄放壓力時(shí)，滑塞被頂開泄放壓力，當(dāng)水擊波壓力衰減到小于泄放壓力時(shí)，滑塞將平穩(wěn)關(guān)閉，水擊泄放閥自動(dòng)復(fù)位。

2.水擊泄放閥使用中存在的主要問題

2.1水擊泄放閥誤動(dòng)作

水擊泄放閥誤動(dòng)作，即閥前油品壓力沒有達(dá)到設(shè)定泄放壓力時(shí)水擊泄放閥就打開了。其中原因有：

⑴水擊泄放閥本身故障。經(jīng)過幾年的運(yùn)行，已有多個(gè)輸油站的先導(dǎo)式水擊泄放閥出現(xiàn)了因集管塊與主閥接合處進(jìn)出主閥滑塞腔的液體通道的“O”形密封圈失效，導(dǎo)致滑塞腔內(nèi)的油品從“O”形密封圈破損處流出，結(jié)果是不僅閥內(nèi)油品從集管塊與主閥接合面處向外泄漏，而且主閥滑塞被打開泄放油品至泄壓罐。此時(shí)，先導(dǎo)閥已失去控制，滑塞腔也無法保壓，滑塞不能復(fù)位，如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，有可能釀成大的生產(chǎn)事故。

⑵外界因素的干擾。因所輸油品中含有的水分在管線中聚結(jié)，天氣較冷時(shí)結(jié)冰而導(dǎo)致水擊泄放閥誤動(dòng)作，部分含水油品泄放至泄壓罐。

⑶水擊泄放閥系統(tǒng)附件出現(xiàn)了故障。如氦氣式水擊泄放閥因?yàn)榈獨(dú)馄繙p壓閥后的壓力表內(nèi)細(xì)金屬管出現(xiàn)裂紋、或壓力表連接處滲漏等引起氮?dú)庑孤瑢?dǎo)致水擊泄放閥滑塞腔內(nèi)氮?dú)鈮毫E降，滑塞被打開造成非正常泄放。

2.2水擊泄放閥內(nèi)漏

出現(xiàn)水擊泄放閥內(nèi)漏的情況大致有以下幾種：

⑴水擊泄放閥動(dòng)作后滑塞與閥座之間進(jìn)入雜質(zhì)，造成密封不嚴(yán)；

⑵密封件被刮傷，造成密封不嚴(yán)；

⑶密封件安裝不當(dāng)引起密封件損傷，或因密封件老化失效引起泄漏；

⑷密封件質(zhì)量差，達(dá)不到密封要求引起泄漏；

⑸滑塞安裝不正確，發(fā)生偏斜；等等。

3.水擊泄放閥使用與維護(hù)要點(diǎn)

做好水擊泄放閥的檢查維護(hù)管理工作，保證水擊泄放閥處于正常的工作狀態(tài)，對管道的安全運(yùn)行非常重要。

3.1水擊泄放閥管線的吹掃沖洗

因?yàn)檎緝?nèi)管線不能通球掃線，且彎道多，管道吹掃要特別注意吹掃站內(nèi)管線，尤其是泄壓管線，保證吹掃時(shí)間，避免焊渣、砂石等殘留在管道內(nèi)。在管線試運(yùn)行期間采用旁通流程，以防雜質(zhì)等進(jìn)入泄放閥。管道投油后，由于泄壓管線是死流段，即管內(nèi)油品平時(shí)不流動(dòng)，所以時(shí)間一長很容易在管內(nèi)積存油泥、銹渣等雜質(zhì)，可考慮定期對泄壓管線進(jìn)行沖洗。

3.2水擊泄放閥的排水排污

在管道試運(yùn)行期間，一般都是油水混合物，水擊泄放閥前管段及閥內(nèi)會(huì)積存大量的水，當(dāng)管道正式投油后應(yīng)及時(shí)將水泄放掉。先導(dǎo)閥過濾器和主閥滑塞腔應(yīng)定期排污。

3.3水擊泄放閥的保溫

由于先導(dǎo)式水擊泄放閥閥內(nèi)的油品平時(shí)是不流動(dòng)的，當(dāng)冬季來臨氣溫驟然下降時(shí)，油品可能凝固，若油品中含水，凝固的可能性更大，一旦出現(xiàn)凝固，水擊泄放閥發(fā)生誤動(dòng)作的可能性很大。所以冬季寒冷地區(qū)的管道在寒潮來臨前要做好水擊泄放閥的保溫工作，防止意外的發(fā)生。

4.探討

從實(shí)際使用情況來看，流量開關(guān)因?yàn)橛晁籽仉娫淳€和信號線浸入開關(guān)盒引起控制線路故障頻發(fā)，很多流量開關(guān)不能正常發(fā)揮作用。設(shè)想一種新的監(jiān)測方法：對閥前管段壓力和主閥滑塞腔的壓力進(jìn)行對比監(jiān)測，安裝一個(gè)壓差報(bào)警器，并將此信息傳遞到站控室和控制中心。根據(jù)先導(dǎo)式水擊泄放閥的工作原理可知，在閥門發(fā)生超壓泄放或誤動(dòng)作前，滑塞腔內(nèi)壓力必然低于閥前管線內(nèi)壓力，則閥門在動(dòng)作前壓差報(bào)警器定會(huì)發(fā)出警告，提醒操作人員注意并根據(jù)具體情況采取相應(yīng)措施。

當(dāng)差壓器監(jiān)測到的壓差很小時(shí)，滑塞在滑塞腔內(nèi)彈簧的作用下還不至于被打開，當(dāng)壓差達(dá)到一定程度，滑塞才被推開，這樣對于因引壓系統(tǒng)液體流道“O”形密封圈失效引起的油品外漏，或因遇上寒冷天氣引壓管內(nèi)液體發(fā)生凝固堵塞而導(dǎo)致閥前壓力不能傳遞到滑塞腔的情況，壓差報(bào)警器能迅速檢測到并發(fā)出警告，操作人員可緊急關(guān)閉水擊泄壓閥前的閘閥，停用水擊泄壓閥進(jìn)行檢修，防止情況惡化導(dǎo)致水擊泄放閥誤動(dòng)作的發(fā)生。

5.結(jié)束語

水擊泄放閥是保護(hù)管道免遭水擊破壞最重要的安全設(shè)施，正確使用和維護(hù)水擊泄放閥是保證管道安全運(yùn)行的關(guān)鍵，由于采取了以上措施，水擊泄放閥在管道中使用的穩(wěn)定性會(huì)大大提高。但如何進(jìn)一步提高水擊泄放閥自身的安全性能是值得繼續(xù)探討的問題。

參考文獻(xiàn)：

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②嚴(yán)大凡.輸油管道設(shè)計(jì)與管理[M].北京：石油工業(yè)出版社，1986.

③李仕.貴陽輸油站水擊泄壓閥誤動(dòng)作原因分析及防范措施[J].管道技術(shù)與設(shè)備，2008（1）：32-33.

作者簡介：

第一作者作者姓名：張妮（1993年2月）

性別：女

民族：漢

現(xiàn)供職單位：中國石油長慶油田第三輸油處

第二作者：李磊（1990年11月）

性別：男

民族：漢

現(xiàn)供職單位：中國石油東方地球物理勘探有限責(zé)任公司