基于全周期管理的阀门故障应对措施研究

引言

对于24h不间断生产的海上采油平台来讲,持续的油气产出离不开流程稳定做保障,而在这其中,阀门作为节控装置,对流程调控起着不可替代的关键性作用。但阀门原理各异、种类繁多、规格多样,故障也呈多时多点多发特点。

l背景与现状

某海上油田下辖4个平台,设备及生产流程阀门数以千计。使用中阀门故障率较高,导致生产及公用等各流程控制困难,且疲于应对检修,直接加大了维修工作量:阀门泄漏引发的高压油气介质泄漏,还增加了安全环保等严重次生风险产生的可能性。

在统计年度1月一12月,平台故障阀门检修总量达到43个,月均检修数量近4个。但从目前的维修模式上看,以整体换新为主,不仅方式单一,造成维修费居高不下、人员技能提升有限的被动局面,而且影响了现场管理的质效提升:从管理上看,海上采油平台阀门系统性管理借鉴资料匮乏,理念成型构建不足,以上问题亟待解决。

2全周期管理理念的提出

从类型看,故障阀门涵盖手、自动阀门,仪控、机械阀门,气体及液体阀门[1]。其中除部分阀门需停产检修外,从技术层面讲,大部分常规口径阀门的检维修均可由维修人员在线完成。

为了改变以换代修的粗犷式阀门维修模式,解决现场技术人员阀门故障处理方法单一、被动应对、阀门故障率高的现状,本文从前期采购、现场安装、使用维护、回收利用等4个阶段入手,提出阀门全生命周期管

理理念,并在深入剖析与挖掘阀门故障深层次成因的基础上,以针对性措施实现有效突破。

3阀门故障成因分析

3.l前期采购阶段

阀门采购前技术环节把控不严,导致因采办技术属性描述错误、不准确而造成阀门到货后无法使用或使用匹配度不高,为引发阀门故障埋下了隐患。如未按实际需求采办相应压力等级匹配的阀门,导致使用期间介质压力高于阀门承压能力,引发阀门损坏:非标阀门采购技术参数不准,导致到货阀门长度不匹配、法兰安装孔中心孔距不对应等问题。

实例:生产药剂流程药剂泵出口2寸球阀,因选型偏长,受到两端管线长时持续挤压,阀体自身中段密封圈挤损引发泄漏。

3.2现场安装阶段

现场人员对阀门的安装不规范、不到位,存在薄弱环节,未做到合理、正确、规范安装。如阀门未按指示安装,安装反向、错位,密封垫片不匹配:螺纹连接类阀门因螺纹旋合长度不够,造成密封不严。实例:现场消防海水流程用4英寸偏心蝶阀安装反向,在启动消防流程并注入海水后,因密封不严引发内漏。

3.3使用维护阶段

3.3.1流程介质物理、化学性质影响

阀门所控制流体介质的物理、化学性质,对故障的产生具有重要影响,其中包括腐蚀性流体、高温高压冲击性流体、高含砂冲蚀性流体。实例:污水系统清水剂药剂对碳钢腐蚀性极强,即便对不锈钢也存在一定腐蚀性,阀门多为孔洞性可见腐蚀,维修价值不高,只能被动换新。

设备管理与改造●ShebeiGuanliyuGaizao

3.3.2原始管路流程设计不合理

现场阀门管路流程设计不合理,造成阀门使用中故障多发。实例:6英寸海水排放闸阀因管线走向选择不合理,且前端无减压装置,导致阀门进出口压差长时间达7kg/cm2左右,持续高压冲刷引发阀板几乎阀体冲蚀外漏。

3.3.3日常操作不当

在操作关闭阀门时,为确保关严,存在使用管钳及加力杠等辅助工具,造成阀门密封面过度咬合压磨、阀柄损坏、阀杆变形断裂情况,此种情况在高压阀门及重点流程阀门故障中尤为常见。实例:主机B滑油阀门,因多次使用管钳紧固,造成仅1.5英寸截止阀手轮及阀杆磨损、变形,无法正常使用。

3.3.4季节性变化影响

阀门故障数量于1、8月份出现峰值,月均达5个,经分析发现,1月份正值冬季,气温低,流体冻结导致部分阀门胀裂:同年8月,日均气温在32℃以上,现场所辖冷却换热器全部投运,流程在用阀门增加,介质温度升高,腐蚀速率加快,非金属密封垫老化加剧。

3.3.5维修人员技能存在薄弱环节

在检维修中,部分维修人员对阀门内部结构不了解,对阀门故障判断不深入,存在"坏了再修"的错误认知,未能及时预判阀门初期故障并应对处理,造成问题加剧,贻误检修时机。实例:某维修人员在发现消防泵出口旋启式单流阀异响后,未引起重视,及时拆检,造成内部阀瓣在流体作用下长时敲击损坏,内部密封面也出现碰损,失去检修价值。

3.4回收利用阶段

对故障阀门进行单一弃置处理,但未对其完好部件进行拆卸留存,导致原本同类型阀门在可更换局部配件进行解决的情况下,无配件可换,造成资源浪费,无法检维修。如常见标准法兰球阀、闸阀、截止阀备件通用性较强,可互换使用[2]。

4阀门故障引发风险矩阵及风险级别定义

在明确阀门故障成因的基础上,以系统考量、分级管控为原则,创新制订阀门故障引发风险矩阵如表1所示,阀门故障风险级别定义如表2所示,为检维修提供依据。

5具体应对措施

以降低阀门故障率为问题导向与目标导向,制订"系统谋划、全局管控、重点跟进"的实践应对方案,在使用全周期管理理念全面深入剖析故障深层次成因的基础上,合理调配维修人力、物力资源,推动机制建设及责任落实。

5.1严控采购规范化

规范现场阀门采购前技术参数确认环节操作,严格使用卡钳、卡尺、直尺等专业测量工具,并将测得数据与阀门标准手册中数据进行比对修正:对非标阀门,在采购中要重点写明存在差异的技术参数,并严格按照采购需求验货,验货时必须使用测量工具进行确认,杜绝目测,对不确认信息,需与供货方沟通:对与采购要求不符、本体存在铸造缺陷(砂眼、松散组织、夹碴等)、明显撞击损坏、焊接不良的阀门,要及时落实调换事宜,禁止入库:对使用在高腐蚀流程的阀门,应根据腐蚀介质特性,选取采购不锈钢、铜镍、PPR等材质阀门[3]。5.2现场安装标准化

对法兰连接阀门,要选取规格直径与法兰孔径相匹配的螺栓进行安装,并配套使用平垫及弹簧垫,紧固后的螺栓,其螺纹端需露出螺母2~3个螺距:海水流程阀门在安装前,需重点检查管路法兰端面腐蚀情况,检查有无径向贯穿腐蚀及局部坑面腐蚀,如有应采用金属胶或焊接修复,密封垫可选3mm规格橡胶垫:对凸面法兰,金属缠绕垫选取要匹配确认压力等级,杜绝低压缠绕垫用于高压流程,压痕明显的老旧缠绕垫必须更换,禁止使用无标记缠绕垫。

对螺纹连接阀门,要注意阀门两端与管线连接的旋合长度不宜过短,需配合使用丝扣胶带,加强密封:

对螺纹连接的旋启式止回阀、升降式止回阀,还要注意,安装后方向应朝上,以免影响启闭效果。焊接阀门需注意选取适用不同材质的焊条或焊丝,焊接期间应考虑温度持续提升对阀门内部密封件的影响,可分时多次焊接,降低热量蓄积。手动(手轮/手柄)阀门安装前需确认为手柄/手柄开关操作预留出足够的空间,并确保实际操作中站位用力方便得当。

5.3使用维护系统化

(1)对易于腐蚀的海水流程及清水剂药剂流程阀门进行梳理,逐步替换为不锈钢材质阀门或PPR材质阀门,同时对使用中发现的早期针孔式漏点及时进行处理。

(2)定期对在用阀门进行内外部检查。1)外部检查:主要检查确认外部锈蚀、法兰及阀体螺栓松动、法兰密封垫渗漏、填料渗漏、手柄手轮使用、进出口压力变化、阀门启闭灵活度等情况。2)内部检查:主要检查确认阀片松动情况、内部连接开焊情况、阀芯使用情况、密封件破损情况、阀体内部腐蚀及堵塞情况等,以细化检查的方式,提前预防预判故障。

(3)通过对海水流程管路延长、走向调整、加装减压装置等措施,降低阀门进口压力,解决进出口压差过大冲刷加剧的问题:通过改造管路,解决阀门长时间受挤压及承受错位应力的问题:通过安装位置调整,解决阀门操作不当、检修空间不足的问题。

(4)制订阀门标准操作及使用程序,涵盖手轮阀门启闭至极限位置回半圈、小型阀门加力工具使用、正确站位及用力、润滑与防锈等多方面实用内容,组织维修人员制作手轮阀门专用F型扳手,并禁止使用大规格管钳开启或关闭小规格阀门,对损坏的阀门手轮或手柄,及时焊接修复或换新,实现阀门操作标准化、统一化和规范化。

(5)统计梳理历年来寒冷季节易冻堵阀门,在入冬前1个月,组织电气专业人员与操作使用人员一起确认阀门电伴热使用情况、保温棉覆盖情况及保温铝皮密封情况,并在重点阀门位置增加缠绕电伴热:对部分阀门进行入冬前排空操作,在消防演习后及时排空所有干式消防系统管路内的海水,避免阀门冻堵:通过定期倒换流程减少长时间使用,及时检查排障等措施,做好高温流程阀门检维保工作。

(6)组织开展阀门专项培训,内容涵盖阀门基础知识、阀门常见故障讲解、阀门早期故障应对、阀门控制原理等诸多方面,同时建立阀门培训专项电子资料库,涵盖现场检修视频、理论资料讲解等内容,实现懂原理、懂结构、懂操作。

5.4回收利用常态化

选取合适区域,设立废旧阀门定置存放点,并按照高压阀门与非高压阀门、标准阀门与非标准阀门的标准对拆卸下的故障阀门进行分类存放,同时做好以下几项工作:

(1)对损坏不严重的可修复阀门进行系统专业化检修,确保可用后,做好标记留存备用。

(2)组织维修人员,利用废旧阀门开展实操拆解,由工程师进行现场讲解,提升对内部结构的了解认识,提高故障分析能力。

(3)自制加工拆卸工具,拆检并保存废旧阀门中的可用部件,以备在用同型故障阀门检修之需:对内部密封垫片等易损件进行测绘并自制加工。

6实践效果

经过一年的系统实践,阀门年度故障数量由43个减少至20个,较上一年度减少23个,同型阀门故障率降低超30%,同时经自主维修,节约阀门采办及维修费用20余万元。

7结语

本文通过引入阀门全周期管理理念,实现了阀门检维修系统化、全局化的有机延伸,实现了多维度梳理阀门故障成因、摸清阀门故障规律的突破,在扎根现场、实事求是、拓宽思路的基础上,为海油平台阀门采办、使用、维修、回收的全过程管控提供了有力借鉴,极大地推动了提质增效、修旧利废与安全生产的有机融合。