燃气埋地阀门功能改进措施及应用

彭峻峰 罗 娜 唐 波

（1.四川川港燃气有限责任公司，四川 成都 610017；2.四川蜀渝石油建筑安装工程有限责任公司，四川 成都 610051）

0 引言

近几年，随着经济结构不断优化升级，采用煤炭作为燃料的企业不断对用能方式进行调整，煤改气得到全面推广，天然气的需求量逐年增长［1］。在用户用气规模不断发展壮大的同时，燃气配套设施建设和维护的要求也越来越高［2］。如何解决供气设施建设、检、维修过程中遇到的瓶颈问题，确保燃气设施得到安全、高效的建设和平稳的检、维修是燃气经营企业面临的问题。针对燃气公司在对燃气管网及设备进行检、维修等停气动火作业时关闭燃气埋地阀门仍无法对燃气管段进行放散、置换及置换效果检测以及无法对埋地阀门进行有效上锁管理等问题，有必要分析燃气阀门不能满足放散、置换、检测和隔离锁定功能的原因，提出对应的燃气埋地阀门改进完善对策建议，燃气公司可以进行安全可靠的检、维修工作，并最大限度减少停气影响，为燃气公司树立较好的口碑和品牌。不能为管道内的天然气放散提供排放口，不能为置换提供惰性气体提供注入口，不能为管道内天然气置换效果检测提供取样口，设备功能设计不够完善［7］。③使用工器具材料方面。燃气公司为现场作业人员配备了开关阀门的专用操作杆，但未配备阀门锁具，导致无法对阀门进行锁定。深究其原因，是因为没有该类锁具生产和销售，燃气公司无法配备该类阀门锁具，存在锁具配备问题。④阀门操作规程方面。开关阀门操作方法简单，员工掌握到位，不存在操作方法错误的问题。⑤阀门使用环境方面。能够作为燃气埋地专用阀门用于埋地管网现场，不存在安装使用环境不适应的情况［8］。

综上所述，导致无法进行放散、置换、检测和锁定的主要原因为：①阀门功能设计不够完善；②阀门配套工具不匹配。

1 现状及原因分析

图1 埋地阀门缺陷分析要因图

按照城镇燃气行业标准规范和燃气企业管理制度要求，燃气公司在对燃气管网及设备进行检、维修等停气动火作业时，都需要将作业管段内的天然气进行放散、置换及置换效果检测，将关键控制阀门在关闭的情况下进行锁定，以防作业过程中发生燃烧爆炸事故。然而，现场使用的阀门，仅仅具有单一的截断功能［3］，在关断后，常常因为埋地管道和阀门都没有设计放散工艺，无法对需要作业的管段进行放散、置换及置换效果检测，不得不采用拆卸作业管段两端的调压设备进行放散和置换检测，导致停气范围扩大［4-6］。风险作业过程中，因埋地阀门仅有阀杆四方头外露，也无法进行有效的上锁管理，存在误操作安全隐患。

针对燃气管网及阀门存在的缺陷，从 “人、机、料、法、环” 五个方面因素绘制特性要因图，分析出了燃气阀门不能满足放散、置换、检测和隔离锁定功能的原因（图1）。①人员技能与操作方面。通过培训和评估，现场作业人员能够较为熟练掌握阀门的结构原理和操作步骤，排除人员能力缺陷。②阀门设计结构原理方面。该类阀门为燃气专用截断阀门，在正常使用时，仅仅具有截断功能，

2 改进措施

针对分析确认的原因制定了对应的改进完善对策：①将现有单一截断功能的阀门改进为带有放散、氮气置换、置换效果检测功能的阀门；②针对目前无该类阀门专用锁具的情况，针对性设计制造出配套专用锁定工具。

2.1 增设放散短管及控制阀

在仅仅具有单一截断功能的阀门两端直管段上对称开口，承插焊接DN25的无缝钢制管段，短管端部采用套丝机制造外螺纹，外螺纹处连接安装带内螺纹的DN25控制球阀，并将放散短管以支架形式固定于阀门本体上（图2、图3）。正常使用时，控制球阀始终处于关闭状态［9］。在进行检、维修等作业时，通过控制球阀为放散管道内的天然气提供排放口，为置换提供惰性气体提供注入口，为检测管道内天然气置换效果提供取样口［10-11］。

图2 原阀门结构示意图

图3 改进后阀门结构示意图

2.2 配套设计专用锁定工具

针对具有放散、氮气置换、置换效果检测功能的阀门，设计并制作出带卡槽和锁孔的专用筒套锁具（图4、图5）。在对燃气管网进行动火等风险作业时采用筒套锁具将阀门顶部的四方头罩住以隔离作用于四方头的外力（图6），防止关断的阀门被意外打开造成动火作业点发生燃烧爆炸事故［12］。

图4 筒套锁具结构示意图

图5 筒套锁具实物图

图6 筒套锁具现场应用图

3 实施及效益分析

3.1 实施情况

根据2018 年该改进方案在四川省达州燃气公司的应用结果表明：在改进完善阀门功能、使用专用阀门锁具的情况下对管道进行风险作业能够实现对燃气管道天然气进行放散、置换和置换效果检测。另外，作业时不再需要扩大停气影响范围，也不再需要指派专人值守关键阀门。据统计，平均每次管道风险作业节约人手3.5人，放空气损失降低到改进前的60%，停气影响规模缩小到改进前的45%，停气影响时间也降低到改进前的70%（图7）。

图7 改进效果对比分析图

3.2 经济效益分析

以达州燃气公司为例，根据公司2018 年度工作量计算：按照每个关键阀门雇佣一名人员每次值守一天进行计算，按照雇佣人员成本120元／（人·d）计算，改进后节约人工成本6.5 万元。改进后按改进前的60%放空气损失计算，减少放空气损失0.6 × 104m3，折算减少放空经济损失1.2万元。扣除制造钟罩式锁具材料费及工时费用0.05 万元，预计年度综合效益为8.25万元。

3.3 社会效益分析

应用实施证明，在技术改进后进行管道风险作业时能够充分保证作业人员的人生安全，对企业安全生产具有突出贡献。在进行管道检、维修作业时，一方面减少了受停气影响的用户数量，另一方面也缩短了停气用户的影响时间。这对于一个燃气公司在当地站稳脚跟，得到广大居民认可，树立起较好的口碑和品牌效应起到非常重要的作用。

4 结论

1） 通过对燃气阀门的功能进行改进完善，能够将需要进行放散的燃气管道内天然气进行放散，能够从放散控制阀处对管道注入惰性气体进行置换和检测置换效果；在对燃气管道进行风险作业时，采用筒套式锁具将阀门四方头操作部位进行隔离封锁，能够预防外来人员意外打开阀门，避免作业点发生意外人身伤害事故。

2） 在进行管道检、维修作业时，改进措施的应用可在减少停气影响用户数量的同时，缩短停气用户的影响时间，有利于燃气公司获得较好的社会效益。

3） 燃气埋地阀门功能改进方案通过在四川省达州燃气公司的现场应用，证实能够实现对燃气管道天然气进行放散、置换和置换效果检测，并减少了检修人员成本和燃气放空损失，具有现实可行的意义，可进一步推广实施。