西气东输气撬设备故障统计分析及防范措施

马宏军 周秀红

中国石油西北联合管道公司生产技术服务中心 乌鲁木齐市

一、简介

西气东输二线西段共有场站18座，自用气撬18套，主要是满足锅炉、厨房用气，在某些站场还承担应急燃气发电机的供气任务。自用气撬是由天津博斯特石油天然气设备有限公司提供，集成了德国RMG公司调压阀（RMG214）、切断阀（RMG711）及所属控制设备。

天然气经燃气轮机计量调压撬过滤、计量后进入自用气撬，经过滤加热，将天然气升温后进行压力调节送至用气设备。系统中压力控制部分由2台安全切断阀和1台调压阀串联在一起组成，将进气压力由11.4MPa调至0.4MPa。安全切断阀和调压阀是相互独立的设备，正常情况下，安全切断阀处于全开位置，由调压阀对下游压力进行控制。当调压阀出现故障，无法控制下游压力时，压力超过第一级安全切断阀设定值时，由第一级安全切断阀快速切断该回路气源。若第一级安全切断阀失效，压力继续上升，达到二级安全切断阀设定值时，由第二级安全切断阀快速切断气源，以保证下游管道和设备的安全。设计上按照每个供气支路1用1备，均可独立承担整个系统的负荷进行配置，保证切换过程平稳运行。

自西二线西段运行以来，各种故障频发。有气质太脏引起的故障，如调压阀内漏导致安全切断阀频繁跳断；有气路堵塞导致的调压失效、阀芯磨损；也有冬季气温下降引起的故障，比如管线冰堵导致的不调压、安全切断阀关断；还有自动化、电气以及工程遗留的问题，极大地影响自用气撬的安全平稳运行。经过近3年的故障处理和基础数据的分析，认为自用气撬的可靠性与生产厂的产品质量、整体设计密不可分，而场站运行人员对设备的规范操作及良好的运行维护，则是有效控制故障扩大的重要保证。

二、故障统计分析与防范措施

1.故障统计

调压阀故障，一般是阀内件关闭不严和内部密封损坏所致。保温设计缺陷，是由于保温不完善而造成冬季调压阀内部水气冻堵，造成阀内件失效而导致的故障。泄漏是指外漏，包括各接头、丝扣等密封的外漏。电加热器故障，是电加热器控制系统故障所导致的不加热问题。操作失误，是运行人员对自用气撬机构原理不了解所导致的误操作。

在统计的88次自用气撬故障中（表1），2010年月平均故障率24.5%，与国内同类管线相比，差距甚大。由阀内件失效导致的自用气撬故障中，2010年达39次，占当年自用气撬总故障的73.5%，2011年达77.7%，因此阀内件失效是自用气撬故障的主要方面，处理阀内件故障成为降低自用气撬故障的主要手段。

表1 气撬设备故障原因统计数据

2.故障原因及分析

前期的设备安装和投产准备，是自用气撬安全运行的前提。从统计和调研情况看，2010年是西二线运行的第一年，各种故障和缺陷较为集中。在维修过程中，将调压阀解体后发现，阀芯积炭、阀座太脏，导致阀芯阀座关闭不严，系统压力上升达到阀的设定压力后，导致安全阀切断，此类故障（阀芯脏）占调压阀故障的86.7%。其他如保温缺陷、泄漏、加热器故障、操作等原因导致的设备故障也较高，占总故障的43.4%。因此，清理管线、加强排污、集中消漏、电气整改等工作，成为当年维保工作的重点。

3.提高阀芯的使用寿命

提高阀芯的使用寿命，是自用气撬安稳运行的重要因素。随着运行时间的增长，管线所夹带的杂质逐渐减少和上游气质逐渐改善。2011年，气质脏所导致的调压阀故障率降低，但阀芯受损导致调压失效的次数有所上升，达10次，占调压阀故障的62.5%。因此，2011年针对阀芯受损故障专门进行研究。

（1）气质脏且带水较多。阀芯材料是复合聚四氟乙烯材料，具有一定的综合物理性能，耐腐蚀、表面硬度低，这种材料适合做密封材料。长时间夹带脏物、冰水和铁锈，使密封面产生固化的脏物，清理困难，势必会造成密封面失效，产生调压阀故障。此种故障发现3次，占阀芯受损故障的33.3%。

（2）阀芯密封面易产生永久性压痕。调压阀的调压过程，也是阀芯阀座相对运动的动态平衡过程。阀座密封面材料是铜合金，阀芯密封面材料是塑料，硬度差较大。阀芯与阀座的密封是靠弹簧力和气体压力进行密封的，前后系统压差达11MPa，且密封面仅0.7mm，密封端面比压相当大，同时又受到交变应力的作用，导致阀芯密封面产生永久压痕。此类故障发现7次，占阀芯受损故障的77.7%，是阀芯受损的主要原因。通过更换改质的阀芯密封材料，增大聚四氟乙烯复合材料的硬度，故障率有所下降，但是如何确定硬度的具体数值，需要进一步研究，短期内无法精确确定。

4.精细管理与科学维保

精细管理、科学维保，是自用气撬长周期安稳运行的重要保障。经过整改，2010～2011年，因阀内件产生的故障大幅下降，但其他故障的比率相当高，分别达到43.4%和40.7%。2010年冬防时，对各站场调压撬的保温进行集中完善，合理伴热并增加保温盒，避免了调压阀内的死气和指挥器内控制气路的冻堵，经过两年来对保温方案的不断完善，2012年此项原因导致的故障完全消除。可见，精细化的设计和妥善的保温方案，做到1站1案，1撬1案，效果及其显著。

自用气撬进气的过滤效果是由多方面决定的，站内过滤分离区有大型的过滤分离器，在自用气撬之前的燃气调压撬的进气端也有一个筒型过滤器，均为纸筒滤芯，过滤等级较高，这两个过滤器的过滤效果决定了自用气撬进气的品质。站控室对调压撬前置过滤器，设有过滤器压差PDT7201监控，一般要求PDT7201＜50kPa，接近此值时，监控人员通知施工单位进行滤芯的清理或更换。运行两年来，在清理滤芯时发现，滤芯有很多已经压扁破损，滤芯前后气体短路，压差监控失效，未起到气体过滤的目的。因此，定期清理和更换滤芯，是保障气体洁净的有效手段。

参考运行时间确定清理周期，一般累计运行4000h，对滤芯清理或更换，既保证维护周期科学合理，又能节省维修材料，避免了过度保养。2012年，因为气质脏导致的调压阀故障只有1次，月平均故障率降至3.7%。

泄漏故障基本上都是前期施工时遗留的问题，随着运行时间增长，泄漏问题会逐渐降低，直至消除。电加热器故障主要是设备联调时，参数设置不合理所致，随着运行经验的丰富，各参数将会趋于合理。误操作基本不属于设备本身的问题，只要加强培训，细化管理，此项问题会迎刃而解。

三、结语

设备的维护保养最终目的是实现设备可靠性的最大化。通过统计方法来指导设备的维护保养，可以有效消除设备故障的主要根源。自用气撬在长输管道中的应用非常普遍，做好设备选型、设备安装和运行维护等各环节的技术管理工作，对设备安全运行水平的提高有着重要意义。