输油管线电动平板闸阀启闭故障处理

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国石化销售有限公司华北分公司 作者:贾志峰

1、概述

  某输油管理处成品油管线全长540多公里,下设6个输油站进行下载油品和增加管线成品油输送压力,管线具有压力高、管径大的特点。由于输送的油品易燃、易爆,管线出现跑冒滴漏和机械故障时不易处理,因此在阀门选型上,考虑到经济性和实用性,在输油管线和输油站,多采取进口球阀和国产电动平板闸阀配合使用。输油站目前使用的Z9B43WbFPN2.5DN200型电动平板闸阀(平行闸板阀)主要由电动执行机构、阀体、阀盖、阀杆、阀板、浮动式阀座等组成,阀座与阀板为双向密封,对管线介质清洁度要求较高。Z9B43WbFPN2.5DN200型电动平板闸阀压力等级不高但故障率较高,影响调控中心正常的输油计划执行。而且运行中若阀门不能及时操作,管线压力有可能超压造成其他设备故障和跑油,安全隐患较大。其中阀座与阀板结合面、阀座与阀体结合面两个位置是故障多发点。

  (1)阀座与阀板的结合面加工有Φ200mm×8mm的密封槽,镶嵌材料为PTFE(增强型聚四氟乙烯)的密封圈,可与阀板工作面进行有效贴合,使阀座与阀板密封,油品不泄漏。

  (2)阀座与阀体的结合面采用O型胶圈密封,在两个进出口阀座和阀体间的弧长装有弹簧,装配时压缩弹簧,给阀座施加一定预紧力,使阀门进出口阀座与阀板达到双向密封作用。

2、故障及分析

  一般对于电动平板闸阀故障,在排除电气线路和电动头机械问题后,通常是先打开阀门排污丝堵进行排污处理,通过观察阀腔内部杂质堵塞情况,对阀门内部故障进行初步分析,根据经验,故障现象多为阀板被卡和阀座位移。

  例1阀位号512的电动平板闸阀(输油站内流量计后置阀)关闭时,至限位行程11%就不能继续下行。

  故障分析观察阀门电动头指示正常,显示屏没有报警符号,调度室远程操作阀门时能100%全开。将电动头控制开关由远程控制改为就地控制后,使用手动关闭,手轮扭矩较大,没有明显效果,未再强制扳动。根据阀板被卡位置,初步判断阀腔内有异物卡在阀板行程11%位置。512号阀前管线未安装过滤器,按照工艺要求,运行时阀门必须处于开启状态。而长期运行管线油品中的铁锈、油砂经过阀门时沉淀在阀腔,需要关闭阀门时,操作工未及时进行排污(阀腔内杂质多少现场不好判断,且排污丝堵不宜经常拆卸),导致杂质越积越多。在操作阀门关闭时,阀板底部限位块(导向块)逐渐压缩杂质,有一部分杂质在阀腔内被压缩成饼状不再流动。阀门无法关闭时,电动头行程指示仪指示就是阀板位置在1%~99%(全关状态为00%,全开为100%)。当阀腔空间被铁锈等杂质填满时,密闭阀腔中的杂质和污油受高温的影响会膨胀,压力升高。阀板在升降过程中,阀座与阀体间的弹簧会有轻微的伸缩现象,杂质逐渐渗入与阀座接触的弹簧之间,粘附在阀体和阀座结合面上。由于阀座受介质压力影响,相对于阀板会做自密封调整,在阀板提升至全开状态时,阀板限位大约在阀座直径的1/2位置,阀座密封弹簧受阀板移动,呈现不均匀的受力状态,阀座和阀体之间间隙增加。粘附在阀座和阀体结合面上的杂质,在弹簧做伸缩运动中逐渐填满阀座和阀体结合面的间隙,弹簧伸缩量被减少,阀座被弹出后不能复位。两个阀座在阀体中呈V字型状态,上面大、下面小。在阀板关闭至PTFE密封圈最小位置时被卡住,镶在阀座的密封圈被划坏,造成阀门关闭不到位。

  例2阀位号521的电动平板闸阀(输油站内流量计前置阀),手动和远控均不能启闭,电动头指示限位行程在4%~6%游动。

  故障分析观察阀门电动头指示正常,判断是阀板被牢固的卡死在滑道内,在操作电动头时只是电动头内部蜗轮蜗杆在4%~6%空转,实际阀杆未动作。电动平板闸阀出现不能启闭的情况,表明阀门内部损坏情况已经较为严重,必须解体阀门,进行全面检查维修。阀腔内杂质较多时,阀座在阀体中位置出现位移成V字形状态。而操作工不清楚内部情况,反复动作阀门,导致阀板导向部分的大面积镀铬层划伤,阀板被划出沟槽而损坏,阀座PTFE密封圈损坏,金属面出现拉毛。杂质粘附在阀板上进入阀板滑道,增加滑道和阀板的摩擦力,电动头带动阀杆和阀板做上下运动,负荷增加后电动头的蜗轮明显发出吃力的旋转声,当两侧滑道内的摩擦力失去平衡后,阀板摩擦力小的一侧轻微向上倾斜,阀杆在非正常受力下倾斜或晃动,与阀盖和密封压兰产生摩擦,很容易划伤阀杆。阀杆提升力超出设定值,电动头扭矩保护开启停止运转,阀板则被卡死在滑道内不动作。

3、处理措施

  对故障电动平板闸阀进行排污检查,清理阀腔杂质,排除轻微故障,使其恢复正常使用功能。若阀门出现关闭不到位或无法启闭的现象,需要联系调度安排维修时间。阀门确需解体检查的,维修人员在解体前需要联系厂家准备备件,主要是浮动式阀座的O型圈、弹簧、PTFE密封圈和阀盖中开面组合垫,了解同型号阀门维修技术要求。

  维修人员将阀门线路和联锁解除,解体管线法兰螺栓,安装盲板后将电动平板闸阀运至维修区域进行解体检查。先将电动头与阀门拆卸分离,将阀门放在操作台上,清洁阀杆外漏丝杠部分和密封面位置,在阀杆上喷少许润滑油润滑,避免阀杆密封件在取出时被划伤。松开密封压盖螺栓,使密封件不再承受压力,松开电动平板闸阀阀盖的中法兰螺栓,用吊链将阀盖和密封件一起水平缓慢的从阀杆顶部取出,打开阀门排污丝堵,用清水冲洗阀门内部,检查阀板滑道内清洁度和阀板倾斜情况。

  清洗干净阀腔后,用铜棒敲击阀板,调整阀板至滑道中间位置。预制一对用钢板焊接的Z字形支架,在阀板燕尾槽和阀杆连接块位置安装两个Z字形拉升支架,一端挂住阀杆连接块,在阀门中法兰密封面位置(密封面做好防护,防止划伤),各放置一台3t千斤顶,支撑Z字形支架的另一端。

  (1)检查浮动式阀座的位移情况,测量阀座安装工艺槽的宽度(8mm),工艺槽至进出口法兰的直线距离(240mm)。加工M24的特制外圆螺母,厚度为6mm,用M24×400mm丝杠配合,制作成一套拉伸器。在进出口阀座工艺槽内各安装4个拉伸器,压缩阀座与阀体间隙,减少阀座对阀板的推力。这时两人同时操作千斤顶,将Z字形支架连同阀板、阀杆一起顶出阀腔,即可将阀板取出检查。

  (2)松开拉伸器,拆下阀座,清洗结合面杂质,检查阀座部分的损坏情况。

  (3)清洗阀座、阀板和阀腔内部。

  (4)安装时只要将阀座的4个拉伸器均匀拉紧,测量两阀座密封圈之间的间隙,确认与阀板厚度的配合公差为过渡配合时,在阀板密封面涂润滑油即可轻松回装。回装顺序与拆卸相反。

  现场维修的电动平板闸阀阀板镀铬层大面积脱落,阀板被划出长约3mm的两条划痕,延伸至阀板底部,有凸出的铁屑,致使阀门不能开启。阀座与阀体之间由于存在杂质,阀座出现位移,在阀座和阀体结合面的管口下方,弹簧周围粘附约2mm厚的油泥,而上方比较干净,说明阀座的O型密封圈已经被杂质挤压形成泄露,失去全面密封的效果。阀座成V字形牢牢夹住阀板,致使阀门无法关闭。两个阀座镶嵌的密封圈缺损严重不能使用,阀座下部金属面划伤,研磨修复后可继续使用。维修人员现场对阀板的划痕进行粘合剂修补,研磨处理。凸出部分使用锉刀修复,经研磨处理使其接近原来的光洁度。但是阀板镀铬层手工无法修复,小面积镀铬费用、条件不允许,为争取尽早投产,研磨和修复阀板和阀座可达到使用条件。阀座的增强型聚四氟密封圈已经磨损报废,需要更换新PTFE材料,机床加工密封面凸出阀座0.25mm即可,加工完成后用研磨台对密封面进行精研找平。

  经过检修处理后,进行手动试操作,开关顺畅后重新设置阀门的开关限位,多次操作均正常。进行合理化改进,将排污丝堵更换成对丝—小球阀—导流管—丝堵结构,符合压力等级要求和使用条件,既经济又方便,可以在操作工操作阀门前进行排污,避免堵塞严重后再处理。

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