调压装置安全切断阀性能及故障研究

调压装置安全切断阀性能及故障研究

周利珍

国家石油天然气管网集团有限公司广西分公司

摘要：随着我国天然气管道工程建设不断深入，新建天然气管道工程数量不断增多，燃气基础设施建设进入到高峰期。但天然气管道的增多也提高风险事故发生频率，近些年行业对燃气管网以及调压器等设备安全保护愈加重视。调压装置能够有效调节介质流通压力，从而满足不同工况下的使用需求。其中安全切断阀作为安全防护部件，可在特殊、异常的情况下快速响应，保障设施安全性。本文分析了调压装置安全切断阀运行机理，探究影响安全切断阀性能的参数，并结合安全切断阀故障问题提出几点措施。

关键词：调压装置；安全切断阀；故障；性能

引言

近些年，在我国工业领域、民用领域调压装置的应用愈加广泛，其可以有效调节并控制流体压力，从而满足不同工艺和应用需求。在调压装置中，安全切断阀是核心组成部件之一，可在异常工况下快速切断流体供应，避免造成安全事故。切断阀可以有效控制燃气管道超压问题，天然气管道下游压力超出设定阈值，则会自动切断调供气线路，避免演变成安全事故。可见，安全切断阀性能如何会直接影响整个系统的运行安全性。这就需要对安全切断阀的性能进行深度分析，判断是否能够满足系统运行需求。同时还要针对安全切断阀的故障问题，采取有效的运维防范，保障安全切断阀运行的有效性。

1、安全切断阀的工作原理与性能参数

切断阀作为一种安全保护设施，是安全阀的一种，天然气管道中应用十分广泛，可以起到紧急切断保护作用。切断阀检测到下游压力值超过设定压力阈值会自动切断供气，确保下游天然气供给安全。安全切断阀目前切断流体的方式有机械式切断、启动式切断两种方式。如果系统压力超过提前设定的阈值压力，则会自动启动触发机构，让阀门快速被关闭，从而中断流体继续流动。切断阀内设置了感应元件，感应元件负责采集管道下游压力信号，信号通过信号管传输到控制器，控制器内设置了调节弹簧，平衡外部压力和内部压力阈值。如果天然气管道输送系统故障导致输送压力过大，一旦压力超过设定阈值会打破控制器内外部压力平衡，控制器触发机构脱扣，带动执行器内部闭合元器件动作，闭合元器件与阀体紧紧贴合，起到关闭阀门的作用，切断天然气向下游输送，保护下游燃气管道以及相应设备的安全[1]。待到天然气输送系统故障排除后，由工作人员装回复位装置，此时触发机构自动上扣即可打开阀门，正常向下游供气。可见，安全切断阀是基于对压力变化的高敏感度，采用精密机械结构、气动元件实现精准、快速的切断动作。

（1）响应时间。衡量安全切断阀性能的核心指标之一就是响应时间，是指压力持续升高达到设定阈值时，阀门关闭所需的时间。时间越短则代表其迅速切断能力越强，有助于降低事故发生概率。

（2）切断精度。是指阀门关闭可精准将压力控制在指定范围内。安全切断阀的切断精度越高，越能够避免误切断或切断不彻底问题产生。

（3）重复性。是指安全切断阀在相同条件下多次进行切断动作的一致性。重复性较好的安全切断阀其可长期可靠运行。

（4）密封性能。是指在阀门关闭后的泄漏量，良好的密封性能有助于提高系统运行安全性、可靠性。

（5）压力范围。是指安全切断阀运行中可承受的最大运行压力。

（6）使用寿命。是指阀门从投入到报废的时间，使用寿命长代表可长期保持较好的运行性能，有助于降低成本、减少维护次数。

2、安全切断阀性能的影响因素

安全切断阀作为化工设备中不可或缺的安全装置，其标准化安装与操作流程的优化是确保化工生产安全的关键。化工设备在运行过程中，可能会遇到各种紧急情况，如介质泄漏、压力异常升高等，此时紧急切断阀门能够迅速切断危险介质的流动，防止事故的发生和扩大。切断阀通常采用快速关闭、可靠密封的结构设计，能够在极短的时间内实现关闭并保持密封性能。机泵紧急切断阀可根据具体的压力、流量和介质等特征选择不同类型的阀门，如球阀、蝶阀、闸阀等。其核心原理是在关键的紧急情况发生时，能够迅速而可靠地切断机泵的进出口流体，保护设备和人员的安全。（1）结构设计。科学开展结构设计能够有效提高阀门动作有效性、密封紧密性，提升响应时间、切断精度。（2）制造工艺。高质量、高精度制造工艺有助于保障安全切断阀性能、质量，避免存在制造缺陷影响安全切断阀安全性能。（3）材料选择。选择良好的材料可适应不同工况下作业环境以及不同流体介质，从而提高阀门的可靠性、耐久性。（4）安装与调试。正确安装并调试安全切断阀，可最大程度上发挥其性能，避免因为安装不当造成性能下降或频繁故障。一些企业在安装过程中忽视了阀门与工艺流程的匹配性，导致阀门在紧急情况下无法发挥应有的作用。此外，由于缺乏统一的行业标准，不同企业在阀门的安装规范上存在差异，这不仅增加了操作的复杂性，也提高了安全风险

3、安全切断阀故障解决措施

4.1定期维护与保养

定期开展维护和保养工作对保持安全切断阀正常运行有着重要意义。前期制定详细的运维计划，确定运维周期以及实际内容，确保切断阀的性能和可靠性，是保障装置安全运行的重要环节。定期检查紧急切断阀的性能，如密封性能、流量特性和切断响应时间等指标的测量和监控，能够及时发现和解决潜在问题，通过实施润滑、清洗和紧固检查等维护措施，可以延长紧急切断阀的寿命和可靠性。运维工作中，全面清洁安全切断阀，将表面附着的杂质、污垢等清理干净，特别是阀芯部位，必须要清理干净，以免影响阀门动作精度以及密封性。对活动部件进行润滑，减少摩擦系数，保持动作敏捷性。检查密封件是否存在老化、变形、损坏等情况，一旦发现应进行换新处理，确保密封效果良好。对阀门连接处、紧固螺栓等部位进行性能检查，确保没有泄漏或松动情况，通过定期开展运维保养工作，有助于延长安全切断阀使用寿命，提升其可靠性。对于一些简单故障，如零件松动、密封件受损，则在设备运行现场即可有效解决。对于一些复杂的故障，如内部结构损坏、控制系统受损等，则要考虑返厂或到专业单位维修，确保调压装置安全切断阀的使用性能。

4.4规范操作流程

对安全切断阀正确操作尤为重要，避免人为因素造成负面影响，对操作人员开展专业培训，包括掌握安全切断阀的运行原理、性能特点、操作方法等。必须从源头上规范切断阀门的安装和使用。这包括制定统一的行业标准，确保阀门的选型和安装能够满足工艺要求和安全标准；建立完善的操作规程，提高操作人员的专业技能和应急反应能力；加强阀门的维护和检查，确保其在关键时刻能够可靠地发挥作用。操作规程应包括阀门的启动、关闭、故障处理等各个环节，每个环节都应有详细的操作指南和注意事项。此外，操作规程还应考虑到不同紧急情况下的应对措施，如火灾、爆炸、泄漏等。在实际工作当中，严格按照规范标准操作安全切断阀，不得有违规操作、误操作等问题发生。如避免长期超压使用、避免频繁启闭开关等。实时关注安全切断阀运行实际状态，一旦发现运行异常情况，则及时采用应对措施，避免隐患演变为事故，通过持续规范操作流程，可有效减少人为因素对安全切断阀的负面影响。同时，加强全员安全意识培训，通过安全教育和培训活动，让所有工作人员了解机泵紧急切断阀及其在设备安全中的重要性。通过强调事故预防、切断阀正确使用和操作流程等方面的培训，引导员工形成良好的安全意识和行为习惯。

4、安全切断阀门安全管理的实践与未来发展趋势

在安全管理的实践中，首要任务是对现有的紧急切断阀门进行全面的安全评估。这包括对阀门的机械性能、密封性能以及与控制系统的兼容性进行检测。通过定期的安全评估，可以及时发现潜在的安全隐患，并采取相应的预防措施。在技术层面，紧急切断阀门的智能化是未来发展的重要趋势。通过集成先进的传感器和控制算法，智能化阀门能够实现对介质流动状态的实时监控，以及在检测到异常情况时的自动切断。这种智能化不仅提高了反应速度，还减少了人为操作的不确定性，从而提高了整个系统的安全性。同时，通过物联网技术，操作人员可以在控制中心实时监控阀门的运行状态，并在必要时进行远程操作。采用电磁阀，负责接收远程切断控制信号，从而实现远程切断功能，将电磁阀设置在气控换向阀、手动切断阀链路之间，通过接收远程切断信号电磁阀可根据设定指令实现远程切断，这种集中化的管理模式不仅提高了管理效率，也为紧急情况下的快速响应提供了保障。随着大数据和人工智能技术的融合应用，紧急切断阀门的安全管理将更加精细化和个性化。通过对历史数据的分析，可以预测阀门的故障模式和维护周期，实现预防性维护。

5、结语

切断阀的安全管理是确保生产安全的关键环节。随着技术的进步和行业标准的提升，智能化、自动化的安全管理成为发展趋，通过深入了解调压装置安全切断阀的工作原理、性能参数、影响因素和常见故障，应采取有效的措施来提高其性能和可靠性，有效保障了切断器的及时性、可靠性、便捷性，降低故障发生的概率。同时，加强定期维护和管理，能够确保安全切断阀始终处于良好的工作状态，为相关系统的安全、稳定、高效运行提供有力保障。

参考文献

[1] 常大伟.调压装置安全切断阀性能测试及故障分析[J].流体机械, 2020, 48(6):409-411.

[2] 周士钧,羊成,阮若冰等.切断阀控制系统设计及优化[J].煤气与热力, 2022(09):422-423.