輸氣站場分離器排污閥內漏相關問題探討

劉良果 劉力升 梅茜迪

摘 ? 要：天然氣站場分離器多采用兩級排污閥控制進行排污，一級閥門為截斷閥，二級閥門為控制閥，雖然采取了兩級閥門控制，但在日常生產過程中仍然出現排污閥內漏的情況。針對出現的此種情況，從輸氣站場分離器排污操作規程以及閥門結構入手，分析了引起內漏的原因以及閥套式排污閥內部結構和原理，提出了一定的改進措施。

關鍵詞：輸氣站場 ?排污閥 ?內漏

中圖分類號：TG172.9 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（a）-0110-03

1 ?引言

目前輸氣站場分離器排污閥多為兩級控制，以某輸氣站分離器排污閥為例進行分析：一級閥門為A公司的平板閘閥;二級閥門為B公司的閥套式排污閥。排污操作時，一級平板閘閥只做全開全關，二級閥套式排污閥控制進行排污。

2 ?閥門結構原理

2.1 平板閘閥結構原理

平板閘閥由閥桿、閘板、閥體、閥蓋、密封圈、傳動裝置等部件組成，兩端與管線連接而形成氣體通道，中部兩側裝有密封圈，閘板沿通道軸線的垂直方向移動，用傳動裝置帶動閥桿螺母回轉運動帶動閘板作垂直于流體的相對直線位移實現閘板的啟閉。在管路上做全開全關用，一般閘閥不可作為調節流量使用，閥門密封依靠閘板和密封圈緊貼來實現，緊貼的嚴密程度反映了該閥門密封性能的好壞[1]。

2.2 閥套式排污閥結構原理

閥套式排污閥由節流軸、柱塞形閥芯、閥芯套、閥體、閥桿、閥座、緩壓軸等部分組成。閥套式排污閥主要通過閥芯的上下運行改變閥門開度[2]。開閥時，閥芯緩慢開啟，閥芯密封面與閥座密封面有一定空間距離時，氣體和雜質一同經過節流軸、套墊窗口、閥套窗口節流后，由閥套排污窗口排出。

3 ?排污閥內漏原因分析

3.1 閥套式排污閥內漏原因分析

（1）閥門開啟過程（排污過程）

①逆時針轉動手輪，閥桿帶動閥芯逐漸上移，密封面脫開，閥芯上的導流座移出閥座內孔，形成窄縫間隙，介質通過閥座上的對稱節流孔進入閥座內部，少量介質可通過窄縫流出，逐漸降低系統壓力。

②繼續逆時針轉動手輪，閥芯向上運動，導流座上的節流孔移出閥座內腔，較多的介質通過導流座和閥套節流后順利排出。

③繼續逆時針旋轉手輪，閥芯向上移至全開位置，此時，介質壓力已大大降低，大量雜質可直接從閥套節流孔處排出，并在倒置的密封處形成渦流，不斷清潔密封面，防止雜質粘附在密封面上。

（2）閥門關閉過程

①順時針轉動手輪，閥桿帶動閥芯下移，此時排污已結束，系統壓力降低，閥套上的節流孔面積逐漸減小，導流座靠近閥座，并改變介質流向，介質經節流后以一定的速度流過密封部位，逐漸加強對密封面的清潔力度。

②繼續轉動手輪，閥芯上的導流座進入閥座內孔，形成窄縫節流，由于排污接近結束，介質雜質已經較少，導流座和閥座的窄縫阻止了殘留的微小雜質流入密封面，介質通過窄縫快速流出，徹底清掃密封面。

③繼續轉動手輪，閥芯和密封座接觸，實現密封[3]。

通過對閥門開關過程的分析可知，造成閥套式排污閥內漏的主要原因有兩個方面：一是閥芯底端嵌入聚四氟乙烯與閥座凸臺端面之間的軟密封損壞，如圖1所示，原本“圓形”的四氟墊片沖蝕成“梅花形”。

二是閥芯底端內孔錐面與閥座凸臺錐面之間硬密封損壞，如圖2所示，閥芯完全被沖蝕，無法與閥座凸臺錐面形成硬密封。

3.2 平板閘閥內漏原因分析

平板閥門密封依靠閘板和密封圈緊貼來實現，造成平板閘閥內漏的主要原因有兩個方面：一是閥座密封座圈的損壞以及閘板的沖蝕將會導致閥門的內漏，如圖3所示。

二是閥座和閘板之間污物過多，堆積在密封面處，造成氣流的沖蝕導致閥門的內漏，如圖4所示。

4 ?閥套式排污閥內部結構的改進措施

根據之前的分析可知，閥套式排污閥容易被沖蝕損壞的是軟密封四氟墊片，解決其內漏的方法為更換四氟墊片，但更換墊片后經幾次排污仍舊出現閥門內漏。針對夾灘站多次出現的閥門內漏情況，作業區組織對閥套式排污閥內部結構進行了認真分析，發現閥芯密封墊片被沖蝕損壞部位正對閥芯上的凸齒，如圖5所示。

為了驗證此處突齒改變流態后對密封面的破壞強度，進行了驗證測試，經一次正常排污后，密封面突齒的正下方就被沖蝕損壞，造成了閥門的內漏，如圖6所示。

同時，經拆卸發現閥芯節流軸與閥座凸臺錐面之間并未完全嚙合，為了實現閥芯節流軸一級節流緩壓的作用，達到硬軟雙重密封效果。作業區結合樂山長儀閥門廠對閥門結構進行了改進，將閥芯以及對應的閥座凸臺錐面改小，使閥座凸臺錐面與閥芯完全嚙合。

經過改進后的閥門在一定程度上減輕了流體對閥座四氟墊的沖蝕，但經過一段時間的運行后，閥門仍舊出現了內漏情況，且由于流通量變小，相應增加了排污難度和增長了排污時間，造成1MPa以下根本無法排污的情況。經拆卸發現，閥座、閥芯以及閥芯套的開孔變小，雖然實現了閥芯節流軸一級節流緩壓的作用，但由于天然氣流通通道減小，流速增加，對閥體以及閥座造成了更加嚴重的沖蝕，閥芯節流軸由于一級節流作用也更易被沖蝕，改進并沒有得到預期的效果，沖蝕后的情況如圖8。

因此，將閥座、閥芯以及閥芯套的開孔變小的方法不能徹底解決閥門受沖蝕的情況，隨后作業區又結合廠家對閥套式排污閥結構再次進行探討，認為閥芯的硬軟雙重密封是保證閥門不泄漏的關鍵，在保證雙重密封的前提下，應該增大天然氣的流通面積，防止節流產生高流速的流體對閥體內部造成沖蝕，增大流通面積從以下幾個方面進行改進：（1）閥座開孔面積;（2）閥芯節流軸一級節流后的流通面積;（3）閥套的開孔面積。

通過閥門流通面積的增加，一方面保證了污物的順利排放;另一方面也減輕了流體對閥門的沖蝕，取得了一定的效果。

5 ?結語

通過失效分析，提出以下建議：（1）平板閘閥每半年對閥腔吹掃排污一次，并增加平板閘閥閥腔吹掃排污的頻率，調整為一個月或半個月（根據管內污物情況而定）一次，防止H2S粉末大量殘留在閥腔內;（2）在平板閘閥閥腔排污口加裝小球閥，便于排污吹掃的控制;（3）每次排污操作后，對平板閘閥閥座進行注脂，保證密封脂充盈密封面，防止H2S粉末殘留在閥座和閘板之間，造成閘板和閥座的沖蝕;（4）分離器一級排污閥更換為密封效果更好的球閥作為一級截斷閥門定期對閥套式排污閥整體拆卸清洗一次，清除通過閥芯平衡孔流向閥芯上腔的污物，并檢查閥體沖蝕情況，及時更換損壞的閥門以及相應的密封墊片。

參考文獻

[1] 張德姜，王懷義，邱平，等.石油化工裝置工藝管道安裝設計手冊·第三篇[M].北京：中國石化出版社，2014.

[2] 何養聯，趙志濤，羅飛，等.輸油站場典型閥門設備失效分析及預防[J].內蒙古石油化工，2016（9）：75-77.

[3] 中國石油天然氣集團公司規劃設計總院.油氣田常用閥門選用手冊[M].北京：石油工業出版社，2000.