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固定球阀注油嘴泄露的问题

编辑: 得锐自动化发表时间:2019-08-20 09:08:17浏览量:704

最常见的具体做法是在固定球阀的阀体上靠近每个座槽处,用螺纹固定一个或多个注油嘴,并在阀座阀球密封区上钻出通孔。注油嘴附带的转接头能连接到注油枪上。接口内部还包含一个弹簧负载止回阀(单向阀),通常就是一个简单的圆珠封闭装置。另外,接口上一般还有一个螺纹固定的安全排气帽,它的结构包括一个简单的针型切断阀以及一个泄放孔。

烃加工工况中,阀座-阀球间密封元件与阀球产生的摩擦力常常会随着时间推移而变大,并使阀门难以开启。这通常是因为工艺流体沉淀,形成一层粗糙或粘性的物质附着在阀球表面或阀座阀球间密封元件上。

 

为了克服摩擦力的增加,常见办法是加装注油嘴(注油接口装置),这样就可以把润滑油注射到阀球上靠近阀座-阀球间密封元件的位置。当阀球转动,阀座-阀球间的界面就能得到润滑。制造这类注油嘴的一般是专业企业,而不是阀门主体的制造商。有些工程师认为在任何情况下都不可以把油脂注入到阀座-阀球间密封元件附近,因为残留物质会逐渐嵌入密封元件并最终掉落在阀球和阀座-阀球密封元件之间,这样会损坏相对较脆弱的阀座材质,乃至金属阀球。现实生活中,当阀门难以转动,而工厂运营商面临的选择是拆除阀门进行大修或注入润滑油脂,我所知道的所有运营商都选择了后者。


固定球阀 


如果运营商担心有杂质沉积的问题,我想告诉他们注油嘴同样也能注入冲洗剂,从而把阀座-阀球间密封元件冲洗干净。不仅如此,密封剂一通常是高粘度油脂和纤维或薄片的混合物一也可以由此注入,从而堵住阀球或阀座-阀球间密封元件损伤导致的泄漏路径,并暂时解决阀门的贯通问题。

 

最常见的具体做法是在固定球阀的阀体上靠近每个座槽处,用螺纹固定一个或多个注油嘴,并在阀座阀球密封区上钻出通孔。注油嘴附带的转接头能连接到注油枪上。接口内部还包含一个弹簧负载止回阀(单向阀),通常就是一个简单的圆珠封闭装置。另外,接口上一般还有一个螺纹固定的安全排气帽,它的结构包括一个简单的针型切断阀以及一个泄放孔。

 

万一止回阀失灵,工艺流体就会通过排气帽从注油嘴漏出,无需拆除并紧固排气帽就能一目了然地观察到。用于阀座的注油嘴直接承受着百分之百的工艺流体压力,因此通常会在注油嘴的下方安装第二级简易止回阀,它被整体嵌入阀体主体部分上钻出的螺纹孔。万一相对微小的螺累纹固定注油嘴被意外撞坏,这种嵌入(管道阀阀体)式止回阀同时还能防止灾难性泄漏。通常,用普通的注油嘴还可在阀门操作杆上的一-级、二级密封间注入油脂或密封剂。

 

固定球阀


操作经验

 

如果阀门流过的工艺流体不包含硬质颗粒,杰出制造商制造的固定球阀的使用寿命通常和工厂一样厂长,例如20多年,而且期间无需下线保养。不幸的是,有大量的注油嘴总成(也就是两套止回阀的组合体)仅使用六、七年就开始泄漏工艺流体了。如果接口没有配安全排气帽,或如果保养时没有更换排气帽,那么这种泄漏对于开放式陆上设施就是个小的安全隐患,对封闭式装置和海上装置而言就是重大风险了。泄漏可能会导致成本高昂的计划外停车,而且在某些司法管辖区,甚至就会构成违规排放挥发性有机化合物(VOC)。不仅如此,如果安全排气帽已经安装就位,而且明知注油嘴在泄漏,多数工厂运营商都不会为了通过注油来松开卡死的阀门,而冒险拆下排气帽。更换注油嘴需要实施一定程度的停车。一家总部在美国的大型国际阀门集团的工程技术副总裁曾告诉我,导致泄漏的原因是工艺压力经年累月地将注油嘴内的阀球压向狭窄的金属阀座,阀座因此会在阀球上刻出沟槽,哪怕阀球材质的硬度通常远高于阀座。在这种情况下,当通过接口注入油脂时,阀球就会略微抬升离开阀座,同时略微旋转。


阀球复位后,沟槽就变成了穿过阀座表面的一条泄漏路径。即使有两套止回阀组装在一起,一旦嵌在管道阀阀体内的止回阀开始泄漏,外部的止回阀就会承受百分之百的工艺压力,继而也会因相同原因泄漏。我不知道那位副总裁有没有在实验室检查过注油嘴内阀球上的沟槽,但感觉这种说法真的可信。后来我也曾被告知,带有沟槽的部分可以从阀座上整体拆下,同时用冲模压迫和转动止回阀阀球,以便压入新的密封元件。但我相信,没有几个工厂安全经理会允许运行中的工厂用上述方法修复泄漏的接口。

 

一家北美的注油嘴制造商曾经为我工作过的一家美国工厂提供过很多有价值的实践支撑,而且还在我初次通过Linkedin网站向《阀门世界》递交这篇文章前,对我提出了许多建设性意见。他们告诉我泄漏还可能是因为以下原因:

 

-硬化铬钢材质的止回阀阀球常用于非腐蚀性工况,其接触空气的部分会发生大气腐蚀。这种腐蚀通常是在没有装安全排气帽,或排气帽被拆掉的情况下发生的。同样地,阀球上腐蚀出的粗糙痕迹在阀球复位压住阀座时便布满阀座表面,被腐蚀的区域就构成了一条泄漏路径。毫无疑问,这种问题会出现在外部止回阀上,不可能影响到嵌入管道阀阀体内的止回阀.

 

固定球阀


由于没有安全排气帽,有颗粒物附着在注油嘴的外表面,而且被意外带入止回阀,使阀门保持开启。这种情况可能发生在任何一个止回阀上,但是通常不会同时影响到两个阀门。

 

-经过很长时间后,劣质油脂中的可溶物质被工艺流体溶解,油脂的固体残留物进入注油嘴内阀球和阀座间的缝隙,从而使止回阀保持开启。(大型注油嘴制造商有固态物含量极低的优质油脂出售)

无论是上述所有腐蚀机制还是其它机制,都有可能根据具体工艺条件、注油嘴金属冶金工艺的不同而产生不同程度的腐蚀后果,不管工作环境是海上或内陆,也不管阀门保养的类型和等级如何。

 

无论泄漏的原因如何早在1995年,一家澳大利亚海上石油生产商告诉我说,由于注油嘴泄漏他们遭受了很多麻烦。他们用的接口是石里斯班市Tyco-Richards企业制造的,“与有植入式软阀座浮球根阀,因此发生泄时可以将注油嘴隔离。

 

2006年时一家卡塔尔海上天然气生产商告诉我,注油嘴泄漏就是代们面临的最严重的阀门问题。由于天然中硫化复浓度很高,确保无泄漏现象郭是头等大事。对此,我在相关项目的阀技术规格中提出:注油嘴必须接受多次压气体试验,而且每次试验期间密封元件都要被从阀座上挤下。这批数量庞大的阀门注油嘴是意大利Techne企业制造的,鉴于天然气的极高腐蚀性,结构采用的英科奈尔(inconel)l625,内件用的也是等材质。此外我还和Techne企业进行合作。为了改进标准化注油嘴方案,他门专门制造了相关的管道阀门,并将安装管道阀门阀体内的金属球阀换成了软质针尖止回阀。

 

然而,随着对注油嘴泄漏机制的认识不断加深我开始怀疑,无论是针对企业阀门测试标准还是对阀门设计采取的措施,都没有对注油嘴长期无泄漏性能产生实质性效果。

 

2011年,一家美国天然气液汽提厂内带有双作用活塞阀座的耳轴固定球阀阀体空腔泄放阀及注油嘴都发生泄漏,因此邀我提供咨询意见。尽管注油嘴的泄漏程度不如阀体空腔泄放阀、阀杆密封元件和阀帽接口那样严重,但是它们合在一一起就导致了严重的挥发性化合物排放问题,需妥有检修团队全天不间断地监控工艺阀门上的所有潜在在泄漏点。

 

总体上,所有工厂运营商都在不间断地努力通过延长停车间隔提高产量。这就使得任何泄漏都变得越发不可接受。解决方案

 

有意思的是,许多阀门设计工程师并 不知道注油嘴泄漏的事情,而且几乎没有哪家阀门制造商在为防止这种泄漏采取措施。导致这种局面的原因是注油嘴通常可以用很多年才会开始泄漏,届时阀门制造商的保质期限早就到期了。阀门制造商的服务人员肯定知道这个问题,但是早已司空见惯而任其发展。

 

多数阀门制造商都持有ISO9000证书,目前该认证体系要求他们搜集阀门用户的反馈,以便改进阀门的安全和可靠性。我不得不怀疑的是,大多数阀门制造商派了不对路的人向同样不对路的人提出了不对路的问题,例如“你们能够接受大家的价格和交货时间吗?”。

 

既然阀门制造商没有相应的行动,怎样才能避免注油嘴泄漏?

 

前面提到的那家北美洲常规球式止回注油嘴制造商后来认识到,如果根据工艺流体特性采用适配的低固体物含量优质油脂,定期(例如从阀门安装到位开始每六个月)定量地注入每个注油嘴,那么他们制造的注油嘴就不会发生泄漏了。另外,它们应该配上安全排气帽,而且除注油过程外都应该装在注油嘴上。这样就可以确保实现以下效果:

 

-止回阀阀球定期得到旋转,避免产生深槽印

-止回阀阀球不会腐蚀

-固定球阀的阀球始终运转自如,和阀座上的残留物质被清除,有利于保护阀球和阀座阀球密封元件

 

我没有理由怀疑上述内容,而且多数阀门制造商都会在保养手册中推荐这样做。不幸的是,现如今的运营企业根本负担不起定期注油所需要的众多保养工人。保养工作通常是在风险的基础上安排的。数以百计的阀门使用六、七年后才有“不多的几只”可能会有“轻微”泄漏的风险,但从第一天开始就要对每台阀门上两个或更多注油嘴注油,这永远也排不到保养排序清单的前面。

 

注油嘴制造商确实已设法做出了带有内置式切断阀的注油嘴,还可以选择简单的直通式金属金属阀座阀门,或是软阀座浮球根阀。而且即使注油嘴内的止回阀已经泄漏,上述切断阀也真的允许实施注油。

 

操作步骤如下:

 

-将注油枪连接到注油嘴

 

-开启切断阀,注入油脂,关闭切断阀

 

-在上述过程中,先将压力提高到工艺压力和固定球阀的设计压力之间,然后始终保持该压力

 

考虑到止回阀可能泄漏,上述操作带 有风险,最好由接受过注油嘴制造商培训的人员实施,而不是工厂新上岗的保养人员。

 

Techne用圆顶式导句活塞替代了商来用在基本型止回阀中心阀球导向功能或许可以确保塞准确复位。因此即使活塞上形成了沟,也不会妨碍它的密封性能。另外,即使用于非腐蚀工况的活塞也是用耐腐蚀作能很强的合金制造的,因此外界腐蚀导改泄漏的可能性就很小了。然而,和它们的美国“表”一样, 这种注油嘴在劣质油脂中可能容易附着残留物质和固态颗粒。不过毕竟,如果要求注油嘴制造商违背保养的规则,设计出能承受残留物质和错误油品的注油嘴,这种想法是不公平的。

 

在我看来,我觉得常规的阀球止回式注油嘴是有可能提高无泄漏使用寿命的,而且无需高昂的成本。具体方法是采用碳化钨或类似的超硬耐腐蚀合金阀球,或许还需要配上刚性强得多的弹簧。这样应该就能避免阀球出现沟槽或腐蚀,并能克服较软残留物质的影响。当然,如果有人愿意照我的建议去做,它的效果需要六、七年才能得到证实。


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