天然气流速过快导致双作用节流截止阀失效分析及对策探讨

李亚娟　王愉　王博涛

摘 要：当前我国已经开始广泛推行清洁能源的应用，天然气作为清洁能源的代表，当前的使用量逐年提升，但是这也为双作用节流截止阀的工作带来了更大负担。基于对节流截止阀失效原因的研究与分析，本文指出了双作用节流截止阀失效现象的预防对策，防止由于该构件的损坏和失效引发的重大安全事故，提升设备运行过程中的安全性。

关键词：天然气;流速过快;节流截止阀

相较于传统天然气管道系统中应用的闸阀，节流截止阀具有耐冲刷、耐磨损、气密性更高的特点，所以当前的天然气管道系统已经开始大量应用这种设备。但是在长期工作中，也会由于一些原因导致节流截止阀失效，导致天然气泄露，在检修过程中，需要根据这些常见原因进行事故检测，对出现的问题进行科学有效地解决，让该设备能够发挥应有作用。

1 天然气流速过快导致双作用节流截止阀失效现象的常见原因

1.1 关键部位的耐磨性不满足要求

在天然气管道系统的运行过程中，天然气会经过节流截止阀向下游传送，在该过程中，上游的天然气会在节流截止阀区域受到一定阻挡，这种阻挡作用会在设备下方形成天然气涡流，这些涡流会对设施的底座法兰和密封面的结合处进行冲刷，虽然短时间内这种现象对设施的影响不明显，但是长期作用下，会使该结构处发生损坏，最终造成严重的泄露现象，当缝隙持续加大时，会导致该区域的橡胶密封圈也无法对天然气进行有效阻隔。[1]当该部位部件的耐磨性不能满足要求时，会加速节流截止阀的失效速度，让该设备更加容易失效。

1.2 下游用气量增长迅猛

在节流截止阀的设计和选用过程中，会根据下游的用户数量、天然气的整体应用量进行型号确定，通常情况下通过这种设计能够保证节流截止阀的运行环境满足长期运行要求。但是随着天然气资源的逐渐广泛应用，必然会导致下游管道中的天然气流量增加，这就要求节流截止阀的上游管道也需要提高天然气流速，这就导致现有的节流截止阀型号和运行能力与新的流量要求产生偏差，提高了设备承受的压力，容易导致节流截止阀失效。例如在某天然气管道系统中，在节流截止阀失效之前，用户侧管道中天然气流速为9～18m/s，通过对压力的研究和计算发现，该时期的节流截止阀能够处于正常的工作状态下。但是随着市场的扩展，用户侧的用气量快速增加，天然气管道中的流速达到24～36m/s，天然气流速处于严重超标状态。

1.3 设备选型不合理

对于天然气管道系统中的节流截止阀来说，在设计过程中的设备选型通常能够满足系统的运行要求，但是很多企业当前只注重积极开展业务，而不注重对基础设施的调整与更换，这就导致节流截止阀在选型上的不合理。通过上文分析可以发现，业务量猛增必然会对原有设备造成重大影响，对于天然气企业来说，需要对该因素进行深入彻底地分析和研究，提高在设备选型方面的科学性。另外在设备选用和安装过程中，未能按照设计图纸进行施工也是引发失效现象的根本原因之一，所以在设备选用和安装过程中，需要充分降低该问题的发生几率[2]。

1.4 保养和维护环节缺失

在设备的运行过程中，要从根源上保证设备处于正常稳定的工作状态，需要对设备进行定期保养和维护，在该过程中需要按照相关标准和指标进行设备监测，当发现设备运行过程中存在问题时，需要对设备进行及时维修和更换。但是在当前的一些企业中，认为节流截止阀有很强的自清洁能力，并且相较于传统的闸阀，在性能和稳定性上都有所提升，从而放松了对设备的保养和维护，导致设备中出现的问题不能被及时查找，从而造成设备的失效。

2 天然气流速过快导致双作用节流截止阀失效现象的预防对策

2.1 加强设备的日常监测工作

在节流截止阀的运行过程中，设备长时间工作情况下容易出现各类运行方面的问题，这些问题容易引发重大安全事故，而要防止这些问题对设备的运行状态造成重大负面影响，一个重要的方式为加强对设备的日常监测工作。通常情况下，当设备中出现运行问题时，设备的运行状态也会发生一定程度上的改变，例如设备产生较大幅度振动、噪声等，所以在日常监测中，主要监测对象为以上内容，同时在监测工作的推行过程中，要对监测数值进行记录，由专业人员分析设备中可能出现的问题[3]。另外当设备中出现问题时，通常会导致设备中相关构件的厚度发生变化，所以在日常监测过程中，一个重要工作内容为让工作人员应用相关设备对各构件的厚度进行检测，当发现構件厚度低于设定值时，要将该问题上报到相关部门，在企业的统一指导下确定该构件是否需要被更换。

2.2 严格按照设计要求进行设备安装

对于节流截止阀来说，在当前的设计过程中，设计方面的合理性已经逐渐提升，一些设计人员会考虑用户群体的提升和发展对对节流截止阀进行合理设计，要保证设备能够处于正常稳定的工作状态下，则需要保证设备能够完全按照相关规定进行安装。所以在节流截止阀的安装过程中，企业需要派遣专业人员完成该过程，同时在安装过程中，需要对工作人员进行监督，最大限度保证设备暗账的科学性与合理性。在节流截止阀安装完成后，需要对设备的运行状态进行检测，检测方式为让系统进行试运行，在该过程中工作人员探究并记录设备运行过程中的各类运行状态，例如运行中是否产生震动、噪声情况等，当发现指标超标时，需要对引发这种现象的原因进行深入调查和分析。

2.3 深入分析用户端支流的天然气流量

在我国当前的能源结构中，天然气的应用量获得充分提升，并且在未来的发展中，天然气的使用量也会获得更高速度的发展，通过上文的研究可以发现，当用户端支流的天然气流量提升迅猛时，会对当前使用 节流截止阀的工作环境造成很大影响，所以在今后对节流截止阀的设计中，设计人员需要对用户端支流的天然气流量进行充分深入地探究，探究内容包括民用天然气的使用量和工业用气的使用量。另外当用户端支流区域有政府规划时，也会在一定程度上对用户端支流的天然气流量产生影响，所以在设备的设计过程中，需要对用户端区域进行深入彻底的了解，保证节流截止阀型号能够满足今后的流量要求。

2.4 设备设计时考虑各系统的耐磨性

虽然在当前和今后的发展中，天然气企业会提升对节流截止阀选用的科学程度，但是通过上文对失效原因的分析可以发现，在天然气的流动过程中，会在节流截止阀底端形成涡流，并且这些涡流会冲刷底座与密封面的连接法兰，对于节流截止阀来说，这种长时间的冲刷现象会导致设备的强度逐渐下降，尤其是当系统系统中部件的耐磨性较低时，设备的结构强度会进一步下降，容易在设备的运行过程中发生失效现象。所以对于节流截止阀的设计和生产厂家来说，需要采取相应措施提升设备中各构件的耐磨性，另外对于应用的管道来说，也可采取合理措施消除管道系统运行中产生的涡流量，通过这两种方案的结合使用，能够大幅提高设备的运行寿命和运行稳定性。

2.5 推行天然气流量的实时分析工作

在天然气管道系统中，不同时间段管道中的流量会发生一定变化，这就导致管道中天然气流量的高峰流量与日平均流量有很大落差，当节流截止阀中的天然气流量大幅提高时，会对设备造成重大影响，使设备受到的冲刷作用加强，同时设备承受的力也会增加。所以在今后的发展中，一个重要的设备改进内容为推行天然气流量的实时分析工作，同时在节流截止阀区域的管道系统中，加入多个支路，由控制系统对每条支路的运行状态进行控制。当发现某时间段内管道中某支路天然气的流量增加较大时，可以让其余支路也投入运行，通过这种“分担工作”的方式保证每个节流截止阀的工作环境都处于正常状态下，防止由于流量的增加对节流截止阀产生更大的冲刷作用。另外通过对天然气流量的实时分析，能够让供气企业更好地探究相关区域的用气规律，从而制定出有效的用气响应制度。

3 结论

综上所述，天然气流速过快导致双作用节流截止阀失效的原因包括关键部位耐磨性较低、下游用气量增长迅猛、设备选型不合理以及检修过程缺失。要解决这些问题，可以通过推行天然气流量实时分析工作、探究用户端的整体天然气流量、加强日常监测工作、按相关要求进行设备安装以及提升设备耐磨性能达成目的。

参考文献：

[1]胡明，毛彦恒.天然气流速过快导致双作用节流截止阀失效分析及对策[J].管道技术与设备，2018（04）：30-32+46.

[2]张玉峰，魏奇，刘晓东.LNG超低温截止阀长颈阀盖颈長设计研究[J].石化技术，2016，23（10）：156+152.

[3]张春杰，李振林，董新利，徐明.天然气计量检定站检定流程工艺模拟研究[J].北京石油化工学院学报，2014，22 （02）：40-44.