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球閥注脂嘴泄漏處置方法探討

日期:2020-08-11   瀏覽次數:149

 摘  要:通過對典型球閥閥座密封系統結構的研究,分析了注脂嘴的結構和失效原因,得出球閥注脂嘴失效泄漏時不能直接帶壓更換 的結論;探討了注脂嘴發生泄漏時的兩種處理方法, 并介紹了一種新型在線帶壓更換注脂嘴的方法。


     注脂維護保養對于減少球閥故障、延長球閥壽命、使球閥方便操作等方面具有重要意義。注脂設備通過注脂嘴向閥球密封系統注入潤滑脂(清洗液),實現對球閥的維護和保養。由于注脂嘴下端處于閥球內流體壓力環境中,給注脂嘴出現泄漏時的處置和更換造成了一定困難。


1 球閥注脂嘴的結構及泄漏原因分析

1.1 球閥閥座密封系統

     典型球閥的閥座密封系統如圖1所示,嵌在閥座上的密封環和閥球之間形成密封副,注脂設備通過注脂接頭、內置止回閥及閥座內部注脂通道將潤滑脂(清洗液)注入至閥座密封環位置,從而實現對密封副的潤滑和密封。注脂嘴的下端通過螺紋與閥體直接相連,上端暴露于大氣中,注脂嘴上、下端面之間承受的壓力即為管線流體的壓力。如果注脂嘴結構失效,就會引起流體介質泄漏。

圖1 典型球閥的閥座密封系統

      多數球閥在外部注脂嘴之后都設計有內置止回閥,內置止回閥被直接旋進閥體,與注脂接頭互不影響,目的是為了實現在線條件下可以拆卸更換外部注脂嘴。但是由于內置止回閥尺寸較小、結構簡單,因此在實際工作中這種內部止回閥并不完全可靠。


1.2 注脂嘴的結構及失效原因分析

      注脂嘴一般由蓋帽、鋼珠、彈簧和帶連接螺紋的本體幾部分組成,典型結構,如下頁圖2所示。從結構可見,注脂接頭一般采用底部壓邊結構將彈簧、鋼珠限制在注脂接頭本體內。

圖2 注脂嘴的結構

      如下頁圖3所示,壓邊失效和彈簧疲勞失效是導致注脂接頭失效的重要原因。如下頁圖4-1所示是故障前注脂嘴結構;如圖4-2所示,則是注脂接頭內的止回球由于被污物(沙粒、金屬碎屑、固化脂等)卡住或彈簧失效而無法回復到原位,從而失去止回功能導致泄漏發生。此外還有止回球鋼珠破損等原因造成注脂嘴產生泄漏。

圖3 注脂嘴結構失效形式

圖4 注脂嘴結構失效形式

1.3 禁止注脂嘴直接帶壓更換

      閥座注脂接頭直接和管輸系統相連接。閥腔內壓力排空并不意味著帶壓拆卸注脂嘴是安全的。因為即使是新安裝的止回閥也不是安全、不可靠的。如果此時從閥體上拆卸外部注脂接頭,管線壓力就可能通過注脂通道經失效的內部止回閥將外部注脂接頭打飛,從而帶來嚴重后果。如果注脂接頭內置止回閥失效,勢必導致大量泄漏的發生。如在閥室或建筑物內,有可能引發緊急關斷、火災甚至爆炸。


2  注脂嘴泄漏的處置方法

2.1 注脂嘴泄漏后的注脂處理

     在高壓天然氣管輸系統中,大多數內置止回閥無法有效防止閥門小泄漏的發生??梢韵蜷y門密封系統重新注入少量的清洗液(或流動性好的潤滑脂),浸泡一段時間后就可以有效防止這類泄漏的發生。閥門注脂嘴注入清洗液后,小球和彈簧四周固化的污物在清洗液的浸泡下,將會很快瓦解或者變軟,使止回球和彈簧得到復位,可以有效防止泄漏。如注脂嘴泄漏量大,則會導致注脂 操作不易實施。因此在注入清洗液前,需要安裝泄漏自鎖適配器(如圖5)。

圖5 泄漏自鎖適配器

圖6 SO-BV專用壓力泄放工具


       安裝過程中,將金屬密封泄漏鎖緊接頭的頂部卡到注脂接頭上,然后順時針擰金屬密封泄漏鎖緊接頭,就可將金屬密封泄漏鎖緊接頭安裝到原注脂嘴上。通過墊圈或金屬密封圈可以獲得有效的密封性能。金屬密封泄漏鎖緊接頭安裝完畢后,可以先向閥門注入少量的清洗液,如VAL-TEX2000型清洗液,當清洗液接觸到止回閥界面時,泄漏就可以被有效阻止。在止回閥準確落入閥座前,要進行多次清洗液(或流動性較好的潤滑脂)注脂嘗試。停止氣體泄漏后,維檢修操作者仍可向閥門注入潤滑脂(或者清洗液)。

2.2 采用專用泄壓工具泄壓后更換注脂嘴

       如果在特殊情況下必須嘗試在線拆卸更換外部注脂嘴,那么可以使用一種SO-BV工具(如下頁圖6)。SO-BV工具底部通過螺紋連接在注脂嘴上,通過順時針旋轉頂部T形手柄使得頂桿向下運行從而推開注脂嘴的內部止回閥,如果閥體上的內部止回閥已經失效,那么管線內的高壓流體介質將通過SO-BV工具的外部開口流出,就可以明確判斷閥體上的內部止回閥已經失效,無法在線拆卸更換外部注脂嘴。如果SO-BV工具的外部開口沒有高壓介質流出,就可以嘗試在線拆卸更換外部注脂嘴。

      將SO-BV工具連接到注脂嘴上之前,首先逆時針旋轉SO-BV工具上的T型手柄使頂桿上行至最大位置,然后拆除密封注脂接頭上的金屬蓋帽,將SO-BV工具連接在注脂接頭的螺紋上并旋緊。然后順時針旋轉SO-BV工具上的T型手柄,頂桿下行,使得注脂接頭內的球形止回閥“離座”,可以使得閥體內的物質通過泄放孔和后端的閥門被釋放出(如下頁圖7)。

圖7 SO-BV專用工具泄壓操作

       反方向旋轉SO-BV工具上的T型手柄,抽出頂桿,使得注 脂接頭的內置止回球在彈簧的彈力下重新“回座”( 如圖8)。

圖8 SO-BV專用工具泄壓操作


3  采用帶壓更換工具進行在線更換注脂嘴

      通過采用TDW公司的T101b鉆孔機及其附件,對失效注脂嘴進行在線帶壓拆卸和更換。T101b鉆孔機可實現密閉狀態下被夾持工件的螺旋式上升和下降(便于螺栓的擰緊和松開),亦可以實現內部夾持工件的垂直上升和下降 (便于注脂嘴螺栓擰緊到位后夾持器與工件脫開),T-101b帶壓更換工具(如圖9-1,9-2)。

圖9 T-101b帶壓更換工具結構圖

      通過在失效的球閥注脂嘴四周表面固定T101b帶壓更換成套工具,實現注脂嘴的帶壓拆卸和更換工作。為保證施工過程中的密封效果,需提前加工護板短節和抱箍,并準備高壓O型密封圈,還需加工護板短節和抱箍結構(如下頁圖10、11)。護板短接及底部的O型圈、球閥表面和2英寸閥門在抱箍的作用下,使注脂嘴四周形成一個密封腔 。帶壓更換成套工具裝配后如圖12所示。

圖10 護板短接

圖11 抱箍固定形式

圖12 在線更換注脂嘴成套工具裝配圖


      取注脂嘴操作時,首先將夾持器底部的內六角扳手頭與注脂嘴外六方螺桿固定好 ,打開2英寸閥門,將鉆孔機與夾持器(套筒頭及驅 柄)連接,逆時針轉動鉆孔機的棘齒搖把,轉動大約12轉,可以將注脂嘴移出。注脂嘴移出后繼續轉動,提升給進管,直到注脂嘴到達2英寸閥門表面。鉆桿每轉8轉的行程約為1英寸,提升距離可以在鉆桿上讀取。當注脂嘴提升到達2英寸閥門表面時,立即關閉2英寸閥門,對鉆孔機進行泄壓,拆卸下短接和適配器 ,將注脂嘴取下。

      安裝新注脂嘴時 ,首先在夾持器套筒扳手頭內安裝新注脂嘴,并將套筒頭上的沉頭螺栓鎖死,使注脂嘴在旋緊過程中不會從套筒內脫出。其余安裝過程與取注脂嘴程序相反。為保證操作的氣密性,進行上述任何一步操作過程時,都必須進行驗漏,保證系統的氣密性。



4  結論

      通過對典型球閥閥座密封系統的結構進行研究,對注脂嘴的結構和失效原因進行分析,可得出以下結論:

1)球閥注脂嘴在發生失效泄漏時不能直接帶壓在線更換;

2)注脂嘴發生泄漏時,注入清洗液浸泡是前期較好的處置方法,如果泄漏量大,導致注脂操作不易實施,需要安裝泄漏自鎖適配器后實施注脂;

3)如果確認閥體上的內部止回閥沒有失效,可以嘗試采用SO-BV工具對注脂嘴內壓力進行泄放,確認無泄漏后對注脂嘴進行更換,但該方法經實踐檢驗不是一種理想的方法;

4)采用T101b鉆孔機及成套工具在線更換注脂嘴時,操作過程中的安全性和可靠性需要通過實踐提高。

來源:《《機械管理開發》, 2015 , 30 (6) :38-41

作者:聶宗軍 , 夏建忠

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