管道球阀的选型设计及应用

2020-06-11220

管道球阀的选型设计及应用

 1.随着海洋石油天然气工业技术的迅速发展和人们对能源的需求,深水油气田的开发将成为今后海洋石油行业发展的重点。水下油气生产系统受灾害天气影响较小,可靠性强,成为开采深水油气田的关键设施之一。海底管道阀门是水下油气生产系统设备的重要组成部分。本文以某海上油田生产开发项目中两台海底管道球阀(以下简称球阀)的实际应用为例,介绍海底管道球阀的选型设计、陆地测试和海底操作。

    2 常用标准

管道阀门是应用于海底管道上所有阀门的统称,其主要集中应用在海洋油气工程的水下管汇、海底管道终端及油气输送管道上。海底管道阀门以球阀、平板闸阀和止回阀为主。

管道阀门采用的标准主要有API6DSS、API6A、API17D和ISO13628-1。

    3 操作方式

海底管道阀门的操作方式主要有液压控制、遥控操作和潜水员操作等

海底管道阀门与液压源、液压控制单元和脐带缆集成为一个系统,由带液压源的控制单元给海底管道阀门供压开启和关闭阀门。此种操作方式的优点是能够实现自动开启和关闭阀门,可以在海洋石油平台上实时监控海底管道阀门的状态,在液压控制系统失效时可以使用ROV操作阀门。但是,液压控制复杂,潜在的泄漏点较多,投资费用较高。

海底管道阀门上设置有ROV接口,分为顶装和侧装两种类型,通过ROV搭载扭矩工具操作阀门开启和关闭。此种操作方式的优点是阀门结构相对液压控制较简单,费用相对较低,可节省项目工程建设阶段的费用。但是ROV操作在海上石油平台发生紧急情况需要关闭海底管道阀门时,不能实现应急关断,海上石油平台不能对海底管道阀门的状态实现监测。

在水深较浅时,海底管道阀门上通常配置有手轮,潜水员可采用空气潜水的方式对其进行操作。此外,对于有ROV接口的海底管道阀门,在条件允许的情况下,也可以由潜水员使用专用的操作工具,采用饱和潜水的方式对海底管道阀门进行操作。

    4 选型设计

    球阀选型设计时主要考虑设计使用寿命、设计温度、设计压力、球阀形式、设计标准、阀门尺寸、压力等级、阀体材质、球体材质、ROV接口等级、ROV接口方式、ROV接口标准和阀门制造等级等。此外,还应注意阀门底座形式、ROV把手及其形式、ROV中心线到阀门中心线的距离、ROV接口处的防海生物保护装置、第三方检验范围和内容、阀门及执行机构高压水舱试验(影响费用和交货时间)等。采购方在与供货商进行技术澄清时,要明确技术细节,以防出现不必要的合同变更。

管道球阀的选型设计及应用

阀门的类型和温压等级应按照各工程规定中的配管材料等级来选用。

装置区内的阀门应布置在容易接近、便于操作、维修的地方。成排管道上的阀门应集中布置,并考虑设置操作平台或梯子。

需要经常操作、维修和更换的阀门,应位于地面、平台或靠近梯子容易接近处。气动和电动阀也同样应布置在方便接近的地方。

对于不需要经常操作的阀门(只在开停车时使用),如果在地面上无法操作时,也应布置在能架设临时梯子的地方。

阀门手轮中心距操作面的高度超过1800mm时,应设置链轮挂钩,链轮的链距地面宜为800mm左右。为不影响应链轮操作,将链子下端挂在靠近的墙上或柱子上。

安装在管沟内的阀门,当打开沟盖板能够操作时,阀门的手轮不应低于沟盖板下300mm,当低于300mm以下时,应设阀门伸长杆,使其手轮在沟盖板下100mm以内。

安装在管沟内的阀门需要在地面上操作的,或安装在上一层楼面(平台)下方的阀门,可设阀门伸长杆使其延伸至沟盖板、楼板、平台上面进行操作。伸长杆的手轮距操作面1200mm左右为宜。

小于等于DN40及丝扣连接的阀门不应使用链轮或伸长杆进行操作,以免损坏阀门。

通常情况下,应尽量少使用伸长杆和链轮来操作阀门。

布置在平台周围的阀门手轮距平台边缘的距离不宜大于450mm。当阀杆和手轮伸入平台内的上方且高度小于2000mm时,应使其不影响操作人员的操作和通行,以免造成人身伤害。

阀门相邻布置时,手轮间的净距不宜小于100mm。

除了因工艺需要用于沉淀物料或固体放料阀门外,一般阀门的手轮不得朝下,尤其是危险介质管道上的阀门严禁手轮朝下,以免操作时泄漏危及人身安全。

施工期的维护和管理

在施工期对管线球阀进行科学的管理和维护,是非常重要的,在施工期对设备管理到位,维护科学,不但可以保证安全,而且可以大大降低施工和运行管理期的费用。主要应注意以下方面:① 要采用正确的方法装卸阀门,避免阀门受到机械损伤。吊装阀门时,吊装带不能拴在阀杆或执行器上进行吊装,否则将造成阀杆弯曲、阀径密封失效以及齿轮箱遭到破坏;② 在出厂前,要在阀门两端加装简易盲板,避免在运输的过程中和工地上有水、砂子等杂质进入阀腔,对密封造成腐蚀和损伤;③ 在施工现场,阀门最好整齐的摆放在枕木上,不要随地摆放,避免排污嘴、注脂嘴等被损坏或折断;④ 在安装前,必须对阀门进行注润滑脂。通过注润滑脂一方面检查注脂通道是否畅通,另一方面要将阀座密封面和后腔注满,避免杂质进入密封面和后腔,同时在一定程度上可减弱焊接高温对阀座的损伤;⑤ 在安装的整个过程要保持阀门在全开位;⑥ 当焊接完毕和做完水压实验以及每次操作前后,要及时的补入一定量的润滑脂;⑦ 做完水压实验后,要将阀腔里的水及时排干净,防止锈蚀和结冰。