天然气长输管道各类阀门装置结构和工作原理

  天然气长输管道各类阀门装置结构和工作原理：
天然气长输管道在旁通流程和支管上经常用到各类高压缩径球阀，在长时间运行过程中，这些阀门经常出现阀体泄漏、阀门内漏、砂眼、法兰泄漏、无法注脂保养等一系列问题，现场除了采取临时措施暂时缓解这些问题外，还需彻底解决这类阀门处的安全隐患，就需要更换新的阀门。由于这类阀门一般都与天然气长输管道主干线直接相连，承受的压力高，且管道内气体又属于易燃、易爆介质，因此为了确保作业安全，传统的方法是停输干线，放空、置换后更换新的阀门。这样做不但严重影响管道的正常运行，而且还势必造成大量的资源浪费，特别是高压天然气管道，一次这样的操作至少需要放空几十万立方米的天然气。虽然目前也有一种带压开孔、封堵的技术，可以实现不停输带压更换阀门，但是对于这类旁通阀门，往往存在压力高、管壁薄、阀门缩径、作业空间狭窄、直管段长度小、没有开孔封堵位置等问题，无法进行带压开孔、封堵作业。不过此类阀门也有一个特点，就是与天然气管道干线相连的一端始终带压，而另一端一般都可以泄压放空。根据这个特点研制了这套从阀门一端进行轴向封堵、更换阀门的装置，该装置可以在不用停输、放空干线，也不用动火焊接的情况下，在线带压更换与干线相连的旁通和支管上的球阀。装置全部采用机械原理，具有安全可靠、密封点少、安装方便、操作简单、效率高、作业周期短等特点，而且不会影响干线的正常运行，更重要的是装置采取在外部间接固定封堵头的方式解决了阀门内径小、缩径造成的封堵头无法在管道内部牢固卡堵的问题，使操作更加安全、可靠。：

1 装置结构和工作原理

  整个装置主要包括封堵头、操作杆、高压密封仓、分式横梁、连接螺杆、环形卡箍等，详细结构和实物照片如图 1 和图 2 所示。高压密封仓通过高压法兰与需要更换径球阀连接起来，连接螺杆的一端通过环形卡箍上的耳翼始终与待更换阀门前面的管道紧固连接，另一端用来安装固定分瓣式横梁和操作杆，并通过操作杆把封堵头推送到封堵位置进行封堵和固定。

  封堵头是一种专门为更换缩径球阀研制的新型封堵结构。封堵原理是在操作杆的推动下，封堵头被移送到需要更换阀门前面的管道处，然后转动操作杆，使封头挤压膨胀实现对管道的压力封堵，该封堵头可以在挤压作用下变细，从而顺利通过内径较细的缩径阀门，又可以在挤压下膨胀变粗封堵住内径较粗的管道。高压密封仓有上下两个腔体，下部腔体用来容纳封堵头，上部腔体用来安装高压机械密封组件，最上端设置有密封压盖，在上部腔体有一个用来注密封脂的注脂嘴，在下部腔体上设置有一个带阀门的放空口，整个高压密封仓轴向可以穿插安装操作杆。
  高压机械密封组件由两个高压油封和一根弹簧组成，依靠注射的密封脂增强高压密封仓与操作杆之间的密封性能。高压密封仓通过高与需要更换的缩径球阀连接起来，主要用来隔绝高压天然气，使之不外泄，同时又能够确保操作杆既可以轴向移动，又可以环向旋转。杆的形状为逐步变细的台阶型，见图 5，下端有一段是空心的，而且通过内丝与封堵头连接在一起，中间部分穿过高压密封仓，上端与分瓣式横梁通过推力轴承相连，上端部分有一段外丝，可以安装螺帽，最上端有一段截面形状为正六边形，方便扳手等工具卡住转动操作杆。根上均设置有三个大孔，中间孔穿操作杆，两边的二个孔穿连接螺杆，三个孔均采取间隙配合，横梁侧面设置有一对用来组装用的小孔，两根分瓣式横梁均沿中间剖开分为两半，使用时再用螺栓穿起来组装到一起。另一根分瓣式横梁的中间圆孔与操作杆的中间部分直径配套，其主要用途是在阀门拆卸后，放置在阀门与管道法兰之间，二次固定住操作杆，起到安全防护作用。环形卡箍依据阀 门前面的管道外径设置，主要是通过连接螺杆把封堵头、操作杆、分瓣式横梁等与管道牢固连接。环形卡箍剖分为两个半环，见图 7。每个半环的两边都有一个带径向螺栓孔的连接耳翼，使用时把两个半环抱在管道上，用螺栓扭紧固定。
  另外，在每个半环中间还设置有一个带轴向圆孔的耳翼，连接螺杆穿过该轴向圆孔，并通过两端螺帽与耳翼牢固连接。连接螺杆有两根，其一端通过环形卡箍上的耳翼与待更换阀门前面的管道紧固连接，另一端通过螺帽与分瓣式横梁相连接，在螺帽和分瓣式横梁之间设置有推力轴承，通过扭动螺帽来推动分瓣式横梁移动，从而带动操作杆和封堵头轴向移动。