天然气调压站速关阀关闭异常分析及故障处理

天然气 调压站速关阀关闭异常分析及故障处理

张涛

（江苏华电戚墅堰发电有限公司 江苏 常州 213011 ）

摘要：本文浅述了天然气调压站速关阀的构成和动作方式，对速关阀运行过程中产生的异常情况进行分析，通过对速关阀内部结构剖析，并进行故障处理，解决了速关阀关闭异常的问题。

关键词： 速关阀；气动控制单元；切断机构；解体；活塞

一、系统简述

天然气调压站(简称调压站)是天然气输配系统中用来降低天然气供应压力的设备，当进口压力和/或燃气流量在设计规定的范围内发生变化时，能自动调节出口压力，使其稳定在规定的压力范围内。设置调压站的目的是经济地输送天然气、保证管线及设备正常运行和保障安全。

速关阀（又称：紧急切断阀）是一个安全装置，当调压通道内发生故障致使出口压力升高或降低至预定警戒值时，切断阀自动介入将该通道关闭，避免下游系统压力异常而危及用户安全。

该天然气调压站的速关阀是采用意大利菲奥公司生产的HBC-975串联式速关阀，其中气动控制单元（SH 11-90）控制速关阀开关动作，特点为：（1）可进行超高压切断及超低压切断；（2）也可单独进行超高压切断；（3）可由电磁信号或气动信号实现遥控切断；（4）手柄复位（开启），有内部旁通；（5）有自己的阀体的切断阀，在结构上与调压器无关，结构紧凑。

二、运行中产生的问题

某机组2006年投产至今，调压站速关阀经过10多年运行，故障频繁，具体表现为：1.调压站#1机A路和#2机B路速关阀远方关闭不正常：DCS画面点击关闭后，电磁阀失电，电磁阀至气动控制单元的压力被放掉，但速关阀气动控制单元至阀门的压力没有放掉，只能通过手动紧急跳闸按钮将气动控制单元至阀门的压力放掉，阀门才会关闭。2.气动控制单元内出现气体泄漏，运行人员用手持天然气报警仪检测，泄露浓度超标。以上故障缺陷严重影响了机组安全运行。

三、问题的分析

针对现场故障情况，初步分析速关阀的气动控制单元内的机构中可能有密封圈老化，或者弹簧无力，造成控制箱入口无压力时，气动控制单元至阀门的压力放不掉，导致速关阀关闭动作异常。

四、处理方案及实施

对于速关阀气动控制单元的修理，需要对内部部件逐一解体，在缺乏相关图纸资料的情况下，现场拆卸逐步进行。针对现场速关阀可以手动复位开启，但关闭时发生异常的情况，将目标集中在气动控制单元的切断机构（图1红框部分）上。本次解体检查分两部分进行。

图1:气动控制单元的切断机构（红框部分）

第一部分，对切断机构的各连接部件进行气密性试验，目的是排查连接件、仪表接头、活动部件密封等处是否存在泄漏点。

（1）首先将氮气充入气动控制单元进口接口处，把过滤器的调压控制旋钮旋至最底部，确保过滤器进气量为最大位置。逐步将氮气压力加大至1.5MPa。

（2）调整后观察过滤器进口压力仪表显示值，显示压力与氮气输入的压力是否保持一致。

（3）缓慢向下旋转过滤器调压控制旋钮，每次以不超过90°为宜，调整后观察后端本地显示压力仪表，压力稳定后继续调整。当靠近设定值时，会出现调整过度的情况，即压力超标，遇到此情况，先将调压控制旋钮小角度回旋，之后通过过滤器放散泄压装置放散气体，然后重新进行调整。

（4）将过滤器的调压控制旋钮旋至最顶部，将过滤器出口全部关闭。再观察压力仪表显示值状态。如果发现压力还在下降可以判断泄漏点在过滤器处。

经现场试验，确认气动控制单元过滤器存在泄漏情况。因无该型过滤器备件可更换，现场对过滤器解体检查，查找泄漏点。

解体过程中发现过滤器调压装置密封圈有挤压变形现象，判断以前运行人员检测到控制器内部有天然气泄漏，应该由该处O型密封圈失效引起。根据原尺寸大小使用国产丁腈橡胶O型密封圈（规格：147 Nitril 70SH）替换原件完成。将过滤器装复后再次进行气密性试验，结果正常，成功解决气体泄漏的问题。

第二部分重点针对切断机构的组成结构进行解体检查。

（1）首先拆除气动控制单元压力关闭按钮装置中的调节弹簧。调节弹簧由弹簧底座、弹簧外套、弹簧调整螺丝及弹簧组成。经检查调节弹簧组件完整，弹簧底座及外套无开裂现象，弹簧无磨损，弹簧调整螺丝上下转动正常。说明气动控制单元压力关闭按钮装置中的调节弹簧功能是正常的。

（2）拆除切断机构手动复位装置。解体发现头部积有天然气残渣，影响其推进装置的活动效果。对其清理后恢复正常活动。

（3）拆除手动切断装置，从解体情况来看，内部整个装置都被天然气残渣包裹。

从对该部件进行清理分析：正常情况下，切断装置由外部供气，气压大于弹簧力，使其速关阀打开，关闭时，DCS指令将电磁阀动作，将切断机构中的弹簧推动活塞动作，将压力释放，其速关阀关闭。由于切断装置中活塞腔室以及活塞表面存在天然气残渣（图2），造成活塞在活塞腔室中卡涩。因此在阀门关闭过程中，切断机构中弹簧无法将卡涩的活塞推动，导致排气无法进行，速关阀也无法关闭。通过以上分析，现场对活塞及相关部件清理（图3）后，重新组装切断机构，活塞在活塞腔室内移动无卡涩现象，最后试验速关阀开关动作恢复正常。

图2：清理前的活塞 图3：清理后的活塞

五、效果评价及巩固措施

1.通过对速关阀控制器的解体，查看内部机构，结合现场使用情况分析，判断故障产生的原因，制定缺陷处理办法。摸清进口设备易损件的规格参数寻找国产产品替代，提高了速关阀气动控制单元使用效率和寿命。此次检修处理，提高了工作人员自主创新能力，对进口设备检修要胆大心细，善于解剖，勤于总结。同时也为推进积极推进检修单位精益管理的要求，将“降本、增益”落实到日常生产工作中。

2.针对调压站设备制定日常巡检维护内容 

（1）检查速关阀的切断系统各装置连接部件及接口密封点是否有漏气现象 

（2）检查速关阀进、出口压力是否正常平稳。 

（3）检查速关阀本体是否存在剧烈震动情况。  

（4）由运行人员对有备用阀门的系统每月要切换一次，使两套系统交替使用。

（5）机组检修期间，根据速关阀运行周期，对速关阀气动控制单元的内部组件进行解体、清理，保证各部件动作正常。

参考文献

1. 江苏华电戚墅堰热电有限公司 热控设备检修规程

2. 江苏华电戚墅堰热电有限公司 天然气调压站安装调试规程