天然气集输计量五阀组设计研究

何炯达 张锦 张静

摘要：本文简单介绍天然气项目中的五阀组以及内部构成，进一步探讨五阀组的设计，包括技术背景与和设计内容。并针对五阀组日常应用中的故障问题与处理方式展开叙述。以供参考。

关键词：天然气;五阀组;计量

一、五阀组简介

硫含量偏大的气田集气站单井以及外输天然气，在计量时，通常会选择孔板差压进行计量。而五阀组是把节流设备孔板所面临的压力值，借助导压管路和多变量的变送装置，二者实现稳定连接，把变送装置的正负压室和引压点之间，进行断开以及导通等处理，也可把正负压室进行断开与导通。最终利用变动装置实现监测识别当下计量情况。

计量五阀组的构成部件包括高低压阀门、高低压平衡阀与放空阀。其中，高压阀是负责计量设备孔板上游的导压管线，连接多变量变送装置的高压腔内天然气。而低压阀则主要针对相应位置的下游区域，在低压腔内的天然气。高压平衡阀，是负责从高压阀开始，到多变量的变送装置高压腔中，最终进入放空阀与低压平衡阀区域的天然气。低压平衡阀则针对从低压阀到变送装置的低压腔内，之后进入放空阀与高压平衡阀处的天然气。阀组中的放空阀，则是由高低压的平衡阀处，流动传输的天然气。其简体示意图如下图所示。

在实际计量天然气的过程中，选择装配五阀组，应当在闭合放空阀后，匀速缓慢开启两个平衡阀，而后关上高低压阀。五阀组在未发生异常情况的状态下，均能保持长效生产工况。在日常检验维修期间，要求先开启两个平衡阀，而后关上高低压阀，也可以选择关上节流设备上下游出位置的根部针阀，让多变量的变送装置内，高低压腔中的压力保持平衡状态，此时多变量的变送装置，便会出现节流压差随之下调至 的状态。而后开启五阀组中的放空阀，让静压值同样下降到 。

二、五阀组内部构成

在五阀组中，其的高低压阀门的结构基本一致，具体包括手柄与压帽、阀杆、螺母、密封填料和其的压环与填料函等部件。其中，压帽的存在价值体现在：密封填料的压环，实现下压填料。而密封填料是针对阀门的阀杆，达到密封的目的。

五阀组内的两个平衡阀和放空阀的内部结构一致，包括压帽与阀杆、密封填料和填料函等。在压帽中，下压填料，而填料同样起到密封阀杆的效果，本处的阀门选择球锥进行密封[1]。

三、五阀组设计研究

集气站日常生产期间，需定期在孔板流量计处实施排污处理。在解体查看五阀组的内部情况时，会发现有部分杂质，导致平衡阀门无法正常关闭，造成内漏，引起上下游取压结果的波动，压差信号偏弱，仪表输出结果也较小。如果出现该类情况，直接清洗及换新便可，但依旧容易出现其他问题。

（一）背景技术

五阀组是基于三阀组，额外添加两组阀门产生的。另外增设的阀门负责排除管导压管以及变送装置中的空气及杂物，确保仪表仪器日常计量天然气的精确度。原本的五阀组，涉及到控制阀门、平衡阀门与常说的排污阀。其中的排污阀是安设于对应排污口。为保障日常作业便利，会在阀体之外，连接对应管材。此管材和排污口连接，同时对应阀门各自控制阀体中开关的状态。借助此种形式，五阀组在投入工作中，生产系统内部杂物，不能由阀组的排污阀位置排出，仅能借助相连的排污管，有效排出。该类五阀组的内部构成比较复杂，同时排污阀和控制阀的结构基本类似，需要在对应阀体中，布置管材。但此种结构设计，既提高生产五阀组本身的材料投入，并且还提高组装的难度，降低安装作业的效率，由此增加五阀组总体的使用成本[2]。

（二）设计内容

为克服五阀组原本内部架构复杂、不方便加工安装等问题，设计研究得到新型五阀组，既能达到控制材料支出的目的，还提高安装过程的便利性，优化整体效益。主要针对其中的排污阀，其安设在阀体中的对应位置，主要特性是：涉及到调节螺栓与安装座。其中，后者需安装固定于的阀体上，并在后者内部设置螺纹孔，同时此螺纹孔和排污口连接。而调节螺栓则直接拧在上述的螺纹孔中，进入到阀体中，螺纹孔和排污口处的螺纹衔接。上述安装座的侧壁，接近阀体的一侧，留有排污孔，并且和上述螺纹孔相通[3]。

上述结构设计的意图是：借助调节螺栓，开关系统中的排污口，而且借助安装座上的排污孔，进行日常排污处理。使用此种阀体设计结构，既能改善五阀组中阀体结构，并保障后期安设与投入应用的效率，又方便五阀组制作加工与组装，投入费用不高[4]。

四、五阀组故障及处理方法

（一）五阀组故障识别

目前的五阀组，针对其常见故障的识别方式较多，具体有：

其一，高压阀的内漏问题。正常工况条件下，关上高低压阀门，开启两个平衡阀与放空阀，在压力下降到零后，閉合上平衡阀与放空阀。此时如果静压值提高，则说明高压阀存在内漏问题。

其二，低压阀内漏问题。关上计量仪器的全部控制针阀，而后关上低压阀，开启平衡阀与放空阀，在压力值达到零后，关上放空阀及高压阀。假设静压值提升，表示有内漏问题[5]。

其三，平衡阀的内漏。设定在正常生产条件中，关上高低压阀，也可以是计量设备的控制针阀。而后开启放空阀，查看节流的压力变化及差值、气井内气量起伏情况。假设气井内的气量下降，同时节流压差减小，静压值也降低，说明高压的平衡阀有内漏的问题。但如果节流压差与气量均提高，说明是低压平衡阀存在内漏故障[6]。

其四，放空阀的内漏。在正常工作情形下，开启低压的平衡阀，并关上高低压阀，也可以选择关上导压管路在其根部的阀门，查看节流压差的情况。如果气井气量提高，而且节流压力也上升，意味着放空阀有内漏的情况。下一步，还原到正常生产条件下，开启高压平衡阀，并关上高低压阀，同样也可以关上导压管路的根部处阀门，如果气井内气量减少，而且静压值变小，基本能判断放空阀有内漏问题[7]。

其五，堵塞物的位置。在计量五阀组与导压管路出现堵塞的情况，导致气井内压力值与气量发生明显起伏。假设是上游导管有堵塞的问题，在现场气量增加中，会导致对应计量输出结果较小。反之亦反。如果是下游的导压管路出现堵塞的情况，气井现场生产气量增加，对应计量结果相对偏大;如果现场生产气量减少，计量结果相对偏低。借助压力与气量等参数进行比较分析，可确定故障位置[8]。

（二）五阀组故障处理

针对五阀组故障问题，可选择解堵与维修的方式。

一方面，解堵处理中，有三类操作可使用。首先是压差解堵，借助导压管中流动的天然气自身压力，搭配放空处理，达到解堵的目的。实际处理中，技術员需开启两个平衡阀，并关上高低压阀，打开放空阀。而后逐渐打开高压（低压）阀门，借助高压（低压）的管线和阀门，通过操控对应阀门，完成解堵处理。其次，调节伴热带。将伴热带安设于五阀组与导压管上，在正常工况中，温度处于 区间内，假设五阀组和导压管线出现堵塞，需先检查伴热带安设情况，有无投用。或者将工作温度条至 ，配合其他解堵方式，比如加热吹扫等[9]。在解堵处理结束后，需立即把温度恢复到原本的工作区间。最后，热水浇淋。技术员具体采取的处理步骤为：把气相流量计的五阀组内平衡阀开启;关上其中导压管线对应取压针阀;使用热水多次浇淋五阀组与导压管线;把流量计上的放空管线，放在碱桶中;逐渐开启放空针阀，扩大阀门的开度;关上放空针阀，开启取压针阀;关上平衡阀;查看流量情况，如果处于正常表现状态，说明解堵成功，反之重复上述操纵[10]。

另一方面，维修处理中，要注意填料的品质与总量，合理配装填料。在确认压紧的前提下，控制压套的深度，在填料函高度的 之间最佳。装入填料期间，为避免发生材料外漏，需全程查看压套端面的情况。在检查与养护紧固件时，拧紧操作环节中，需涂敷适量的石墨粉。另外，养护操作应定期开展，一旦发现不满足技术标准的紧固件，需立即换新。实际工作中，需针对阀杆不灵敏以及外漏气、平衡阀与放空阀、阀组内漏，选择适当的方式，进行维修[11]。

五、结束语

通过讨论五阀组的内部结构与功能性，分析提高五阀组应用性能，降低堵塞的改良设计方向。在当前的实践生产中，要求操作从业者对五阀组有全面的认识，借助有效改造设计，控制日常工作强度与危险性，继而优化站场管理效果。

参考文献：

[1]郭东 黄伟杰 王猛著 《天然气集输系统计量输差原因及控制对策》 化工设计通讯  2020

[2]张立群 马德庆 李建庆著 《集输天然气计量存在问题的分析及改进措施》 石化技术  2019

[3]赵凤龙 李慧 朱峰著 《天然气分输站场正反输计量数据切换问题研究》 石化技术  2019

[4]杨建华 《浅析长输天然气管道计量误差分析与解决》 仪器仪表标准化与计量  2021