中国石油化工股份有限公司天然气榆济管道分公司
摘要：天然气长输管道阀室内喀麦隆球阀日常维护保养工作，包括球阀清洗、排污、润滑等。作业期间，由于阀腔压力过大，在按照操作规程对阀门进行排污操作时，会出现污物外溅现象，对阀室地面及墙体造成污染，对操作人易造成喷溅伤害，还存在高压气流导致地面杂物碰撞产生火花，引发火灾爆炸事故的风险和无法实现对污物收集及取样分析。
关键词：天然气；阀室；球阀；排污；喷溅；收集
一、背景介绍
我单位对榆济管道干线阀室内喀麦隆球阀排污情况开展了细致的研究，发现造成排污外溅问题的原因主要由以下几个方面：
1、阀室喀麦隆球阀所用排污阀通过两个短截、两个球阀与球体排污引管实现螺纹固定性连接，且两个球阀开关必须位于球阀上侧，因此，由于螺纹紧固圈数及现场施工情况不同，造成阀室排污阀排污口朝向不能实现统一朝下，或者朝向指定方向（如图1）。
图1阀室现场排污阀连接情况
2、阀室内喀麦隆球阀排污口处无外接引管，在执行阀门保养时，采取现场就地排污，污物直接排向阀室内。
3、阀室内地面为水泥地面，现场不可避免会存在杂物、碎小石块等固定颗粒，在排污时，易造成飞溅。同时，通过现场查看及测量还获得排污阀以下参数：一是排污阀距离地面高度约：300mm；二是排污口直径：20mm； 三是排污压力：0MPA— 10MPA之间。
二、制定方案
通过对问题产生的原因进行逐一分析，最终决定通过设计制作排污阀可轴向旋转式接头及污物收集箱，以解决排污喷溅问题，降低排污风险。
1、排污阀卡套活接头尺寸确定问题
设计和制作的卡套式接头主要用于连接排污球阀及排污阀，用于排污阀的固定及排污口方向的调节，还需要承受一定的压力，因此，卡套式接头两端螺纹尺寸、公差必须与排污球阀及排污阀对应相符。因为阀室内喀麦隆球阀排污结构长度为 20mm，因此，本次设计的卡套式接头长度不易过长。
2、排污阀卡套式接头材质选择
设计的卡套式接头需要满足排污阀额定压力，材质选择需满足《GB 50184-2011工业金属管道工程施工质量验收规范》要求，否则容易产生安全隐患。由于阀门排污经常会排出水或者醇类液体，优先考虑耐腐蚀性能强的不锈钢，出于经济性考虑，选用304的不锈钢。
3、污物收集箱尺寸确定
设计的污物收集箱用于喀麦隆球阀排污时的污物收集，由于，我单位天然气管道阀室位置多为复杂山区或黄土沟壑地段，因此污物收集箱整体尺寸设计应符合轻便易运的特点，同时还要满足污物承接面积等尺寸问题，另外还可用于天然气输气场站液位计或其他设备排污收集。
4、污物收集箱材质选择
由于干线喀麦隆球阀排污过程中，会排出带有一定压力的污水及细小颗粒，为防止污物喷溅产生火花，污物收集箱材质应符合防爆要求，同时还要考虑搬运轻便、经济实用的因素，因此材质选择应考虑全面。因为制造防爆工具的材料要经过国家权威检测机构，按GB10686-89无火花检测，这样的防爆工具是合格的，才可放心使用。不是每一种无牌号的铜合金都能来制造防爆工具。目前，国内外制造防爆工具的材料有两种，一种是铍青铜合金，一种是铝青铜合金，在这里我们选用铍青铜合金板材。
三、方案实施
1、排污阀卡套活接头设计
（1）方案设计
卡套式接头具有连接牢靠、耐压能力高、耐温性、密封性和反复性好、安装检修方便、工作安全可靠等特点，主要由螺母和接头体两部分组成。由于卡套式接头螺母安装限制，接头体必须小于排污阀外螺纹口径，为满足现场实际需要，所设计的卡套式接头主要由接头体、螺母和转换头三部分组成，转换头用于补偿接头体口径，以便与排污球阀内径达到有效配合。通过卡套式接头的螺母紧固排污阀，实现排污口朝向调节，保障排污口朝向符合所需方向；同时，通过螺母紧固，使接头体与排污阀接口密封面压紧，形成有效密封。设计方案如图2所示：
由于排污阀接口处密封面尺寸为：内径DN26，外径DN37，为确保密封效果，并能与转换头形成有效配合，因此卡套接头整体配合尺寸如图4：
（3）材质确定
为满足压力要求，根据GB/T3765-2008卡套式管接头技术标准，卡套式接头采用不锈钢304SS材质。
2、污物收集箱设计
（1）方案设计
图4 卡套接头整体配合尺寸
污物收集箱需满足防爆、防喷溅、轻便易运且能够有效收集阀门所排出的污物等方面要求，最终确定收集箱由污物承接箱、收集箱、海绵、胶皮板四部分组成，其中收集箱侧面设计成抽拉页式，便于当产生斜角度喷射时的污物收集，其中，污物承接箱正对于排污口，用于接受喷射出来的气流及污物，海绵主要起到缓冲喷射压力，防止喷溅，同时，还能将固定污物与液体污物分离，便于对管道内污物进行分析研究，污物收集箱主要用于收集多余的污水。
（2）尺寸确定
根据阀室内排污阀实际情况，我们取气流在排污口喷射的角度为45°，排污口距离地面高度为30cm，喷射覆盖面为圆形，计算所得：
覆盖面半径r≈tan45°*h
因此r≈1*300mm≈300mm
覆盖面积S≈π×(r^2)≈28.2743万mm2
经过计算，将污物收集箱最大高度定为20cm，同时，最高面所得污物覆盖面积约为3.14万mm2，因此，考虑收集箱自重及达到完全承接污物的效果，我们将承接箱设计成30cm*30cm方形盒子（理论承接面积为7万mm2），完全满足现场污物承接要求。
对于收集外箱，选定为50*50cm方形盒子，因此，污物收集箱最终设计如图所示：
图5 污物收集箱整体结构图
（3）材质确定
为满足防爆及轻便运输要求，污物收集箱箱体采用厚度为4mm铜板制作。
3、现场试验
卡套式接头与污物收集箱设计制作完成后，我们在阀室开展现场测试：
1、确认阀室内工艺流程及设备完好情况，确认安全后再进行操作；
2、对阀腔进行放空，放空完毕后，拆卸阀体排污阀；
3、安装卡套式接头及排污阀，并确保排污口朝下；
4、在排污口正下方放置污物收集箱；
5、关闭阀腔放空球阀，进行流程切换，并开关一次喀麦隆球阀；
6、对阀腔进行排污，检验卡套式接头密封性及污物收集箱防喷溅、污物收集效果；
7、阀腔排净后，关闭排污球阀，拆卸卡套式接头，并重新安装排污阀；
8、恢复流程，对污物收集箱进行清洗，对使用效果进行记录。
五、结论
本次设计制作的天然气管道阀室内干线喀麦隆球阀排污阀专用卡套式接头及污物收集箱，保证了阀室排污阀排污口朝下，避免了污物飞溅造成的危害。同时，还有效的对阀腔内排出的污物进行收集，在保证各项作业环节安全的前提下，极大地降低了阀室内喀麦隆球阀的排污风险。
参考文献
[1]喀麦隆球阀技术说明书[Z].
[2]喀麦隆球阀安装、操作及维护手册[Z].
[3]夏节文,张永明,杨惠等.GB50184-2011,工业金属管道工程施工质量验收规范[S].中国计划出版社,2011.
[4]李维荣，耿志学，周舜华等. GB/T3765-2008,卡套式管接头技术条件[S].中国国家标准化管理委员会发布,2008.
论文作者:徐胜晗
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/22
标签：污物论文; 喀麦隆论文; 球阀论文; 卡套论文; 排污阀论文; 排污口论文; 室内论文; 《基层建设》2018年第4期论文;