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輸油站場典型閥門設(shè)備失效分析及預(yù)防

所屬欄目:工業(yè)設(shè)計(jì)論文 發(fā)布日期:2019-11-22 10:15 熱度:

   摘 要:閥門是流體管路的控制裝置,在石油管道運(yùn)輸生產(chǎn)過程中發(fā)揮著重要作用。以輸油站場典型閥門設(shè)備節(jié)流閥、球閥、安全閥為研究對(duì)象,對(duì)其失效模式以及原因全面分析,綜合分析了閥門常見泄露故障原因,最后提出了預(yù)防閥門失效有關(guān)措施和建議。從閥門的安裝到運(yùn)行各個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)該做好全過程的養(yǎng)護(hù),這對(duì)閥門的功能能夠充分的發(fā)揮、保證輸油站場生產(chǎn)的安全性具有積極意義。

  關(guān)鍵詞:輸油站場;閥門;失效分析;泄漏故障;全過程;養(yǎng)護(hù)措施

閥門設(shè)備失效分析及預(yù)防

  1 典型閥門設(shè)備失效模式及原因分析

  1.1 節(jié)流閥失效模式及原因分析節(jié)流閥是通過改變節(jié)流截面或節(jié)流長度以控制流體流量的閥門。節(jié)流閥常采用針形、溝形等類型的閥瓣以控制介質(zhì)流通面積,從而得到確定數(shù)值的壓力或流量。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研,節(jié)流閥常見有泄露、節(jié)流不準(zhǔn)等失效模式,節(jié)流閥的主要失效模式及其原因見表1。外 部 泄 漏 常 見 于 填 料 箱 和 法 蘭 連 接 部位;內(nèi)部泄露主要由密封面損壞導(dǎo)致;管路中流體所含雜質(zhì)對(duì)閥瓣的磨損、高速流體對(duì)閥瓣的直接沖刷以及流體的局部汽化成泡和氣泡產(chǎn)生爆破沖力產(chǎn)生的汽蝕,都會(huì)導(dǎo)致節(jié)流及調(diào)壓效果不準(zhǔn)。

  1.2 球閥失效模式及原因分析球閥在輸油管道上主要用于切斷、分配和改變介質(zhì)流動(dòng)方向。球閥是用帶圓形通孔的球體作啟閉件,球體隨閥桿旋轉(zhuǎn)90°,以實(shí)現(xiàn)接通和切斷管道中流體功能 的 閥 門[7-8]。球 閥 失 效 模 式 常 見 于 內(nèi) 漏、外漏、閥桿卡死等現(xiàn)象,開關(guān)型球閥故障原因主要是內(nèi)漏及過力矩,而調(diào)節(jié)型球閥則主要是閥桿填料密封滲漏導(dǎo)致的外漏。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研,球閥的主要失效模式及其原因見表2。由于腐蝕、沖蝕、含雜質(zhì)等原因給密封面的損傷,從而引起球閥的內(nèi)漏;常見球閥外漏的主要原因是閥桿磨損及填料函的老化;球閥所需力矩與執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力矩不匹配、管道內(nèi)的雜質(zhì)容易出現(xiàn)過力矩故障。

  1.3 安全閥失效模式及原因分析 安全閥作為輸油管道的超壓保護(hù)裝置,在管道運(yùn)行中必須滿足準(zhǔn)確開啟、穩(wěn)定泄壓、及時(shí)關(guān)閉、密封可靠的要求。輸油站場內(nèi)常選用彈簧式安全閥,在使用過程中,安全閥失效主要表現(xiàn)在:①腐蝕或銹蝕造成安全閥內(nèi)件粘死,閥門開啟壓力增大甚至不能開啟;②安全閥進(jìn)、出口腔被腐蝕殘物、固化物、聚合物等堵塞,無法開啟;③腐蝕使安全閥彈簧松弛或斷裂,安全閥啟跳后無法關(guān)閉;④彈簧表面被腐蝕引起彈簧變軟導(dǎo)致關(guān)閉力不夠;⑤高壓介質(zhì)腐蝕或沖蝕造成密封面磨損,以及安全閥因頻繁啟跳受沖擊而損壞,造成閥門泄漏。安全閥的主要失效模式及其原因見表3。

  2 閥門常見泄漏原因綜合分析

  油氣管道輸送中,閥門泄露控制是站場生產(chǎn)運(yùn)行管理的 重 點(diǎn)[9-10]。閥 門 故 障 多 為 內(nèi) 漏 和 外 漏 等故障。內(nèi)漏包括閥座的泄漏和閥座密封圈的損壞所造成的泄漏,外 漏 包 括 閥 桿 的 泄 漏 和 注 脂 嘴、安 全閥、排污閥連接處的泄漏。內(nèi)漏是運(yùn)行中維修最繁瑣的,也是造成閥桿外漏的主要原因。閥門的外漏極易在閥桿、填料和填料函組成的密封副及其閥蓋、閥蓋墊片和夾緊螺栓組成的密封副發(fā)生,相比之下,閥桿密封副包含動(dòng)密封,因而更難以控制外漏。

  閥門泄漏的一般原因如下:①制造工藝存在缺陷的閥門密封不嚴(yán)導(dǎo)致介質(zhì)的泄漏,這種故多為滲漏;②一般閥體通過鑄造制造工藝過程容易形成砂眼,砂眼有時(shí) 也 能 導(dǎo) 致 介 質(zhì) 的 泄 漏,一 般 表 現(xiàn) 為 滲漏,滲漏流量較小;③密封填料不嚴(yán)密往往會(huì)造成介質(zhì)在密封填料處泄漏,流量一般較小,主要也表現(xiàn)為滲漏,但流體介質(zhì)通常沿閥桿漏出,直接污染站場環(huán)境;④在閥門的運(yùn)輸、吊裝、安裝過程中造成閥門的密封面損傷,閥門密封不嚴(yán)從而導(dǎo)致閥門泄漏,這種泄漏也表現(xiàn)為小流量的滲漏;⑤閥板或密封面變形造成密封不嚴(yán)引起介質(zhì)的泄漏,一般成滲漏或小流量連續(xù)滴漏;⑥含有固體雜質(zhì)的管路造成閥門關(guān)閉不嚴(yán)引起介質(zhì)泄漏。這種泄漏可能是小流量的滲漏也可能流量較大;⑦閥門的閥桿卡住在某個(gè)位置,使閥門關(guān)閉不嚴(yán)密或閥門無法關(guān)閉,從而造成介質(zhì)泄漏。這樣的泄漏往往流量較大,極易對(duì)輸油站場生產(chǎn)環(huán)境造成嚴(yán)重的安全危害;⑧特別是針對(duì)原油輸送管路,由于其流體介質(zhì)的腐蝕性和高溫的要求,閥門零部件的材料不能滿足時(shí),導(dǎo)致閥門在生產(chǎn)運(yùn)行中被腐蝕,或在高溫下某些敏感零部件的強(qiáng)度降低或完全破壞,從而導(dǎo)致閥門泄漏,這種泄漏所造成的危害都很嚴(yán)重。

  3 預(yù)防措施

  為了提高閥門的運(yùn)行效率,減少故障的發(fā)生幾率,在閥門應(yīng)用之前,做好預(yù)防性養(yǎng)護(hù),并且進(jìn)行壓力測試檢查,做好運(yùn)輸、安裝等環(huán)節(jié)全過程的保護(hù)措施[11]。閥門 運(yùn) 行 過 程 中,應(yīng)提升工作人員技能水平,規(guī)范運(yùn)行操作。定期對(duì)閥門進(jìn)行保養(yǎng),做好維護(hù)措施,提高運(yùn)行效率,為輸油站場各項(xiàng)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造有利的條件[12]。

  3.1 安裝前的維護(hù)和檢查

  3.1.1 閥體和閥腔內(nèi)異物排查。對(duì)閥門閥芯、齒輪箱、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、注脂嘴潤滑油注入量檢查,清除閥腔內(nèi)部異物(焊渣、鐵屑等)。在安裝前不僅要關(guān)注閥門內(nèi)通道及閥芯內(nèi)外的油膜保護(hù)狀況,而且還對(duì)注脂嘴、放空閥、泄壓閥、排污閥等附屬部件進(jìn)行全面的潤滑油維護(hù)檢查。閥門安裝后,水試壓或吹掃過程中可能將雜物帶到閥座處,造成對(duì)閥座密封的損傷。通過現(xiàn)場目視檢查閥座處有無墊隔物,球閥在出廠吹掃時(shí)會(huì)遺留金屬屑,卡在閥座上將在開啟時(shí)對(duì)閥座造成損傷,應(yīng)注意閥座后溝槽嵌入雜物是否過多,會(huì)發(fā)生閥門“抱死”現(xiàn)象。

  3.1.2 閥門操作力矩檢查。檢查是否存在墊隔物卡阻現(xiàn)象;檢查執(zhí)行器有無銹蝕導(dǎo)致操作力矩增加;閥桿與密封填料的摩擦阻力是否過大。

  3.2 規(guī)范運(yùn)行操作嚴(yán)格按照閥門制造廠家提出操作要求操作,編寫閥 門 的 操 作 規(guī) 程,規(guī) 范 實(shí) 際 操 作。操 作 中,通 過聽、聞、看、摸等發(fā)現(xiàn)的異,F(xiàn)象要認(rèn)真分析原因,自己能解決的應(yīng)及時(shí)消除,需要修理工解決的,自己不要勉強(qiáng)湊合,以免延誤修理時(shí)機(jī)。運(yùn)行中的閥門,閥件應(yīng)齊全、完好。法蘭和支架上的螺栓不可缺少,螺紋應(yīng)完好無損,不允許有松動(dòng)現(xiàn)象。在運(yùn) 行 中 的 閥 門 上 不 允 許 敲 打、支 撐 重 物。對(duì)于長期不動(dòng)作的閥門應(yīng)定期開關(guān)操作,減少閥門卡阻的可能性。填料壓蓋不允許歪斜,不宜壓得過緊,在沒有保護(hù)措施的條 件 下,不能隨便帶壓更換或添加填料。對(duì)雨雪、風(fēng)沙、灰塵等污物沾染環(huán)境中的閥門,其閥桿要安裝保護(hù)罩。

  3.3 定期維護(hù)保養(yǎng)保持閥門外部和活動(dòng)部位的清潔,保護(hù)閥門油漆的完整。閥門表面及其活動(dòng)部件容易沾染灰塵、油污及介質(zhì)殘漬等污物,對(duì)閥門產(chǎn)生磨損和腐蝕,應(yīng)把閥門及其他設(shè)備的清潔列為輸油站場生產(chǎn)管理的周期性工作。閥門的灰塵應(yīng)用毛刷清掃,閥門的油污和介質(zhì)殘漬等污物用洗滌油擦拭直到閥門加工面、裝配面顯出金屬光澤,油漆顯出亮色。保持閥門的潤滑。閥門梯形螺紋、閥桿 螺 母 與支架滑動(dòng)部位,軸承部位、齒輪和蝸輪蝸桿的嚙合部位以及其他配合活動(dòng)部位都需要良好的潤滑條件,減少相互間的摩擦,避免相互磨損。保持閥件的齊全、完好。法蘭和支架的 螺 栓 應(yīng)齊全、滿扣,不允許有松動(dòng)現(xiàn)象。保持電動(dòng)裝置的日常維護(hù)。電動(dòng)裝置密封應(yīng)良好,各密封面、點(diǎn)應(yīng)完整牢固、嚴(yán)密、無泄漏。電動(dòng)裝置應(yīng)潤滑良好,按規(guī)定期限加油,閥桿螺母加潤滑脂保養(yǎng)。

  4 結(jié)束語

  綜上所述,在油氣輸運(yùn)生產(chǎn)中閥門失效是不容忽視的問題,它對(duì)輸油站場生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性、安全性、以及節(jié)能環(huán)保有重大的影響。輸油站場典型閥門設(shè)備節(jié)流閥、球閥、安全閥各失效模式及失效影響根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能都不盡相同。有效解決閥門泄漏問題,可以很大程度上滿足安全生產(chǎn)的要求,大幅度減少跑冒滴漏所造成的環(huán)境污染以及帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。從閥門的安裝到運(yùn)行各個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)該做好全過程的養(yǎng)護(hù)措施,這對(duì)于提高閥門在輸油站場的使用管理水平有著十分重要的意義。

  [參考文獻(xiàn)]

  [1] 黃亮 亮,姚 安 林,魏 沁 汝.基 于 RBI與 多 米 諾效應(yīng)的輸氣站場設(shè)備定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng) 價(jià)[J].中 國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2014,10(5):90~94.

  [2] 金承堯.石化裝置在役安全閥的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)管理[D].南京:南京工業(yè)大學(xué),2004.

  [3] 黃燕,周密,黃衛(wèi)星,等.閥門故障分析及其分類[J].閥門,2007,35(6):41~44.

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