长输管道阀室内天然气聚集因素及应对措施

于海安，张兵强

(1.中石化川气东送天然气管道有限公司，湖北 潜江 433100；2.山东省中远天然气技术服务有限责任公司武汉分公司，安徽 安庆 246000)

阀室作为长输管道重要节点部位，当阀室上下游管线发生火灾爆炸等突发事件或对事故管段进行抢修时，阀室内的紧急截断阀能实现紧急关断，停止上下游供气，并对相应事故管段进行放空泄压，降低事故发生概率[1]，因此在日常生产运行中保证阀室设备安全运行非常重要。阀室内天然气聚集作为影响阀室设备安全运行的一个重要因素，对其开展分析研究，降低安全风险，做好应对措施，保证阀室设备安全生产运行具有重要意义。

1 长输管道阀室现状

川气东送管线上的阀室分为RTU阀室和普通手动阀室，RTU阀室和普通手动阀室均设置输气干线线路紧急截断阀；阀室内还具有旁通管路，旁通管路配备进出口球阀，中间设置旋塞阀；同时阀室还设置放空管路，能实现对事故管段紧急放空。

RTU阀室通过SCADA系统以及光传输通讯系统实现调控中心对阀室设备相关参数采集与监视，同时调控中心能对截断阀实行远程开关操作。RTU阀室内还配备可燃气体检测仪，当出现天然气泄漏聚集时能产生报警并将报警信号传送给调控中心监控终端，通过对天然气泄漏聚集报警监测，实现降低事故发生的可能性[2]。普通手动阀室没有配备自控及通讯系统，无法对参数进行监测以及对截断阀远程开关操作，阀室内部并没有设置可燃气体检测仪，发生泄漏也无法及时发现，并及时作出应急响应。

2 阀室天然气聚集因素

2.1 设备静密封点泄漏

阀室内设备的密封点主要要有阀门与管道法兰连接处，阀门本体螺栓连接处，阀杆密封处，阀门注脂嘴，气液联动执行机构及仪表引压管卡套连接处，压力表螺纹连接处等无相对运动的静密封点[3]。此类泄漏多为缓慢泄漏，如长时间泄漏极易在阀室内造成大量天然气聚集现象，如遇明火造成火灾爆炸，因此在日常设备管理中予以重视，加强巡检和检维修力度。

2.2 阀室内设备检维修造成的天然气聚集

在每年的春季和秋季检维修作业时，需对阀室内主干线截断球阀和旁通球阀进行内漏测试和排污作业，同时在日常检维修处理球阀故障如需对阀门进行不带压操作时也需通过排污将阀腔内气体进行泄放。目前川气东送阀室内的设备只有气液联动执行机构排气处与阀室内放空管线相连，在操作气液联动执行机构时，气液联动执行机构排出的气体泄放到放空管线中，避免了气体直接排放在阀室内造成气体聚集，而主干线截断球阀和旁通球阀排污泄放处并没有与放空管线相连接，因此在对球阀进行内漏测试及排污作业时阀腔内的气体直接通过排污嘴排放到阀室内。由于干线截断球阀为DN1016，旁通球阀为DN300，阀腔容积相对较大，阀腔内排出的天然气大量聚集在阀室内部，如遇球阀内漏问题，泄放聚集量更为严重，短时间内达到爆炸下限，存在极大安全隐患。

2.3 设计存在缺陷

目前川气东送RTU阀室内安装了固定式可燃气体检测仪，能实时检测天然气浓度并通过自控与通讯光传输系统将检测信号上传至调控中心监控终端，但RTU阀室内并未安装风机，不能实现可燃气体检测仪与风机连锁功能，当阀室内出现天然气泄漏时不能及时外排。普通手动阀室没有安装固定式可燃气体检测仪与风机，同时不具备自控与通讯系统，因此普通手动阀室无法实现天然气泄漏监测及外排功能。上述存在的问题对阀室内的设备安全生产运行带来安全隐患，因此需要对其进行研究分析提出解决措施。

3 阀室内天然气聚集问题解决方法

3.1 设备静密封点泄漏防范措施

法兰连接处的泄漏的主要因素有施工过程中法兰垫片安装不到位，紧固螺栓出现松动造成局部密封不严，长期运行垫片受损，管道沉降受应力作用造成泄漏[4]。针对这些因素需要在施工过程中做好法兰垫片的安装验收工作，安装时使垫片均匀受力，紧固到位；在日常运行过程中出现法兰连接处泄漏时应首先检查螺栓是否有松动，如有松动则紧固螺栓，密封垫片受损时更换相对应的新垫片；基础沉降引起的应力作用而造成泄漏时要对受应力的管段进行应力释放。阀杆密封处出现泄漏时主要因素有填料不足和密封圈老化引起，应添加适量填料，更换新密封圈。在川气东送生产运行中阀门的注脂嘴泄漏为常见现象，注脂嘴的密封结构为弹簧加钢珠密封，当存在杂质导致钢珠挤压不到位时易产生泄漏，同时注脂嘴产品本身存在问题，注脂维护操作不当，管道压力出现波动均会产生泄漏现象[5]，在日常巡检过程中作业人员应加强巡检验漏，发现泄漏时应及时更换损坏的注脂嘴，在对阀门注脂维护时应按操作规程作业，避免因操作不当而损坏注脂嘴，同时可联系厂家采购材质更好的注脂嘴，延长使用寿命。由于环境温度、压力波动以及密封处存在杂质引起的引压管卡套泄漏多为缓慢泄漏，可对引压管卡套进行拆卸清洗重新紧固消除漏点;当由于安装过程中存在的问题易造成引压管承压能力下降，卡套脱落失效造成天然气大量现象[6],川气东送针对此类问题开展了引压管卡套失效专项隐患排查，对存在隐患的的引压管及卡套重新更换安装。压力表螺纹连接处泄漏多是由于环境温度及压力波动引起，在此运行期间巡检作业人员重点关注此类密封点，如发现此类漏点可对仪表进行拆卸，螺纹连接处重新缠绕密封带进行安装。

根据阀室内的阀门、气液联动执行机构、仪表的结构原理及其组成统计出所有静密封点，同时开展设备培训工作，针对日常巡检开展相关培训，使员工在巡检时做到全面验漏，及时发现漏点，及时消除，杜绝跑、冒、滴、漏现象发生。

3.2 检维修作业防范措施

在阀室内对球阀排污作业时排出的天然气大量聚集在阀室内部，存在极大安全隐患，针对此问题制作球阀排污外排装置可将球阀阀腔内的气体排放到阀室外部，球阀排污外排装置由转接头、压力表、短接管、阀门、高压软管、阻火器、配重块组成(图1)。操作时只需将转接头与球阀排污嘴相连接，同时将高压软管铺设到阀室外部即可。通过球阀排污外排装置降低了在阀室这种受限空间排污作业时的风险，操作简单有效，消除了安全隐患。

图中：1.转接头，2.短接管,3.压力表，4.三通，5.球阀， 6.可移动式配重块,7.引气管,8.阻火器,9.固定式配重块。 图1 球阀排污外排装置结构图

3.3 阀室改造消除设计缺陷

设计报警系统和联锁保护是保证生产安全的重要措施[7]，川气东送对普通手动阀室实施改造，经改造后的阀室加装了可燃气体探测仪以及排风扇，同时增加了自控与通讯光传输系统，能实现阀室内可燃气体浓度实时监测并上传至调控中心监控终端，并且在阀室内天然气浓度达到爆炸下限20%时报警并联锁启动阀室排风扇。

4 结论

鉴于以上对长输管道阀室内天然气聚集因素的研究分析，为提高阀室设备运行完好率，保证安全生产运行，消除安全隐患提供相应参考依据。消除已投产运行的阀室天然气泄漏聚集带来的危害需要在日常运行管理中做好以下三点：①巡检作业人员做好对阀室设备静密封点的巡检验漏工作，同时管理人员做好员工的设备培训工作，明确设备存在的密封点及泄漏点，发现问题及时上报整改；②加强阀室内设备检维修作业管理，严格按操作规程作业，合理使用工器具；③做好阀室内设备相应改造的调试工作，同时建议对目前已运行的RTU阀室加装风机，实现与可燃气体检测仪联锁功能。