單向閥在天然氣管道中的功能

/單向閥在天然氣管道中的功能單向閥的安全保護功能我們知道天然氣站場遠程控制的自動放空閥下游均設有單向閥，而所有手動放空閥（如分離器放空閥）下游沒有單向閥,為什么同樣是放空管線，同樣是放空閥，卻有這樣的區(qū)別呢?其問題在于，手動放空閥是在非緊急情況下對單段管線的放空,其放空不會影響其他管線設備，且在正常情況下由于該放空閥始終處于關閉狀態(tài)（前提是該閥是完好設備)，其他回路的天然氣也不會對該閥及其上游回路造成影響.而自動放空閥均是受站控系統(tǒng)控制，一般在緊急情況下才打開，而且同時打開的會是多個回路上的自動放空閥,即多個放空管線同時放空，此時由于站場各個放空管線高低壓力不同，放空時就容易出現(xiàn)天然氣由高壓放空管線向低壓放空管線反竄的現(xiàn)象，若沒有單向閥，高壓天然氣就會進一步竄入低壓自動放空閥的上游，這樣一方面會延長站場放空時間,另一方面還會出現(xiàn)低壓放空閥上游管線瞬時工作壓力超過設計壓力的現(xiàn)象，此種情況是絕對不允許的，超壓哪怕只是1秒也是非常危險的，是較嚴重的安全隱患,但是加上單向閥則會完全避免該情況的發(fā)生。此處單向閥的作用很關鍵,既是對放空閥上游設備的保護,同時也避免了放空氣流發(fā)生紊亂，縮短了緊急情況下的放空時間。我們在對站場放空系統(tǒng)進行設計或變更改造時必須要考慮這一點。輔助自動控制功能壓縮機均設有旁通支路,習慣上我們稱之為“小越站”。該支路的設計即考慮了壓縮機組啟停過程的流程自動切換，而該自動切換功能的實現(xiàn)卻是借助旁通支路上這一關鍵的閥門—-單向閥。壓氣站場流程示意圖如下：天然氣進站天然氣進站 電動球閥壓縮機裝置區(qū)過濾分離裝置M 單向閥大越站支路天然氣出站圖1壓氣站場流程示意圖上圖中電動球閥和單向閥組成了“小越站”流程。正常生產過程中,大越站支路處于關閉狀態(tài),天然氣經過過濾分離裝置后分成兩路，一路進入壓縮機裝置區(qū)（包括壓縮機組及附屬管線設備)，另一路進入“小越站”。單向閥的作用首先表現(xiàn)在壓縮機組由停機狀態(tài)轉為運行狀態(tài)的切換過程中。壓縮機停運過程中，壓縮機裝置區(qū)被關閉,天然氣僅通過“小越站”管線出站.當壓縮機組啟動運行后，將進站天然氣進行壓縮，此時壓縮機裝置區(qū)下游壓力升高且遠大于上游進站壓力，即“小越站”單向閥下游壓力大于單向閥上游壓力，在該單向閥的作用下“小越站”流程被關閉。即在壓縮機組運行狀態(tài)下,天然氣完全進入壓縮機裝置區(qū)進行壓縮。該單向閥最關鍵的作用還是在壓縮機組從運行狀態(tài)到停機狀態(tài)的切換過程中。壓縮機組停機瞬間及停機后的一段時間內，出站壓力還是會高于進站壓力，此時單向閥繼續(xù)保證天然氣向下游方向走，直至上下游壓力平衡，最后天然氣走“小越站”流程。整個過程由于單向閥的存在實現(xiàn)了無擾動平穩(wěn)切換。對比分析一下不難發(fā)現(xiàn)其重要性。如果我們將單向閥去掉，此時的“小越站”僅能靠控制電動球閥來實現(xiàn).啟機運行過程中需要將該電動球閥關閉,否則壓縮機組出口壓縮后的天然氣會經過該閥流回上游。停機后還要待上下游平衡后將該閥打開。從控制角度來說雖然可以實現(xiàn),但提高了運行監(jiān)控工作量，同時對控制系統(tǒng)穩(wěn)定性和站場供電也提出了更高的要求;另外,電動球閥開關均需要較長時間，在緊急停機的情況下，該閥不能及時開關,會對管線安全產生不利影響.防止回路相互干擾功能單向閥在壓氣站場壓縮機組潤滑油系統(tǒng)的應用是單向閥防止回路相互干擾功能的典型例子.潤滑系統(tǒng)流程示意圖如下。主油泵主油泵預/后潤滑油泵動力透平軸承燃氣發(fā)生器軸承附屬齒輪箱后備泵單向閥1單向閥2單向閥3單向閥4單向閥5潤滑油箱壓力開關1壓力開關2其他潤滑點圖2壓縮機組潤滑系統(tǒng)流程示意圖供油原理：如上圖，該潤滑系統(tǒng)共有三個相互獨立的供油支路：主油泵供油支路、預／后潤滑油泵供油支路、后備泵供油支路,還有三個主要的潤滑點：附屬齒輪箱、燃氣發(fā)生器軸承、動力透平軸承.壓縮機組正常運行時由燃氣輪機帶動主油泵工作,從潤滑油箱中抽取潤滑油并為各個潤滑點提供潤滑油；而機組在啟停機過程或運行過程中主油泵失效的情況下,依靠預/后潤滑油泵(３80v交流馬達驅動)為各個潤滑點提供潤滑油；機組在啟停過程中，若預／后潤滑油泵故障,則由后備泵(12０V直流馬達驅動）為高溫軸承提供潤滑油.防止回路干擾功能描述之一：圖中單向閥1、2、3這三個單向閥便起到了使三個供油支路互不干擾的作用。主油泵啟動的時候，在單向閥１和單向閥2的作用下，潤滑油不會流入其他兩個供油支路而造成不必要的潤滑油壓力損失。特別是當預/后潤滑油泵和后備泵分別啟動的時候,由于這兩個泵的功率遠遠低于主油泵的功率,若其他兩條支路沒有單向閥,潤滑油便會通過另外的兩條供油支路泄放回油箱，大量的壓力損失會產生，進而難以維持正常的供油壓力.所以根據(jù)此情況，在我們遇到潤滑油壓力異常偏低的情況時，可以考慮對單向閥進行檢查清洗。防止回路干擾功能描述之二：此外，預/后潤滑油泵和后備泵在啟機時均要進行泵檢，而且后備泵每24小時還要自動進行一次泵檢。圖中有兩個壓力開關1和2，泵檢時便是靠檢測這兩個壓力開關來判定油泵的好壞.如果將單向閥去掉，則壓力開關的取壓點將失去意義，因為這些點幾乎成為等壓點。尤其在主油泵運行的情況下，后備泵每２4小時的泵檢更無從談起，因為無論后備泵運行與否,壓力開關的檢測值始終是滿足要求的.相反有了單向閥1和2，即使主油泵運行，其所提供的壓力最多也只能到兩個單向閥的下游便會停止,單向閥１和2的上游完全不受影響，后備泵和預/后潤滑油泵啟動的時候,壓力開關檢測到壓力，泵檢便會通過,待兩個泵停止則單向閥上游壓力重新歸零。防止回路干擾功能描述之三:圖中還有兩個單向閥4和５。這兩個單向閥作用也不容忽視.上面提到機組在啟停機過程中,一旦預/后潤滑油泵故障，則后備泵運行為高溫軸承提供潤滑油.所謂的高溫軸承，便是動力透平軸承和燃氣發(fā)生器軸承,因為它們均靠近燃氣輪機的燃燒室和排煙道。預/后潤滑油泵為交流泵，其故障的情況大多發(fā)生在市電停電的情況下,即失去了交流電源。為安全考慮,后備泵在設計的時候便從該角度出發(fā)對系統(tǒng)進行了優(yōu)化，設計為直流泵,在市電停止的情況下,依靠后備（直流)泵繼續(xù)為軸承提供潤滑油,但直流電源的供電時間也受到蓄電池的限制，不可能長期供電，該系統(tǒng)設計維持時間為2個小時.在這2個小時內,為保證最大限度的保護機組,系統(tǒng)將低溫潤滑點(如附屬齒輪箱)進行了“隔離”，使后備泵提供的潤滑油完全供給高溫軸承，其實此時潤滑油的主要作用不再是潤滑而是冷卻，通過潤滑油的不斷循環(huán)將高溫軸承的熱量降低。這里起到“隔離"這一關鍵作用的設備便是兩個單向閥：單向閥4和單向閥5。由圖可以看出，在單向閥的作用下后備泵所提供的潤滑油只能進入動力透平軸承和燃氣發(fā)生器軸承.單向閥引起的故障不可忽視站場出現(xiàn)的設備故障中，由單向閥引起的故障也常常被我們忽視,故障分析時更對單向閥視而不見,致使浪費了大量的人力物力以及時間。下面便是單向閥損壞引起故障的一個實例：故障名稱：空壓機壓縮空氣反竄故障.為說明該故障先看下面的流程圖.下圖為空壓機系統(tǒng)（為站場提供儀表動力氣)流程示意圖：空氣經入口空氣過濾器、控制閥進入空壓機進行壓縮,后經單向閥A,再經油氣分離灌將油進行分離后經單向閥Ｂ進入儲氣罐儲存。系統(tǒng)出口的單向閥Ｂ，主要作用是避免空壓機在卸載或停機后下游空氣反竄回空壓機。故障表現(xiàn):空壓機加載完成后一卸載就開始從空氣過濾器處向外排氣，空壓機重新加載后，排氣現(xiàn)象又消失,如此反復。將空壓機停機，發(fā)現(xiàn)依然有氣流聲，且空氣過濾器處氣流聲明顯?？刂崎y放空電磁閥儲氣罐空氣過濾器圖3空壓機系統(tǒng)流程示意圖故障分析：產生這種故障的原因便是單向閥B出現(xiàn)故障。單向閥Ｂ位于空壓機排氣管的末端靠近儲氣罐處,為彈簧式結構。單向閥B的作用是只允許空壓機壓縮后的空氣進到儲氣罐中,而儲氣罐中的氣不能回到空壓機。所以如果單向閥B失靈，當空壓機卸載或停機后儲氣罐的氣則會通過單向閥Ｂ進入油氣分離罐,然后經過放空電磁閥、空氣過濾器排出。造成單向閥失靈的原因有：長期運行使單向閥進去了雜質；密封圈或橡膠老化損壞;回位彈簧失效或損壞;閥體內部有銹蝕現(xiàn)象將閥芯卡住。一般情況只要把單向閥拆開檢查清洗一下就可以了，維修比較簡單。但是檢修過程中如果我們忽略了對單向閥的檢查，勢必增加了故障處理難度，同時延長了故障處理時間。單向閥的雙閥配合在工藝上的巧妙應用單向閥的雙閥配合即將兩個單向閥下游連接在一起，有的直接將其設計為一個整體，共用一個閥芯，也稱雙通單向閥或梭閥，這樣可以為我們對系統(tǒng)的控制提供很大的便利。雙閥配合在壓縮機組燃料氣切斷閥控制上的應用如下圖為壓縮機組燃料氣系統(tǒng)燃料氣切斷閥的控制回路示意圖。當電磁閥得電,電磁閥打開，儀表氣通過電磁閥進入雙通單向閥左側，在壓力作用下，單向閥的閥芯小球被推移到右側,并將右側通路阻斷，儀表氣便進入燃料氣切斷閥控制端將切斷閥打開，完成開閥過程;當電磁閥失電，儀表氣被阻斷的同時將雙通單向閥的左側引至上方的放空口，左側壓力降低，而雙通單向閥右側與燃料氣切斷閥的控制端相連，所以壓力將大于左側壓力，閥芯小球又被推移至左側進而燃料氣切斷閥控制