氣液聯動球閥
簡介：
氣液聯動球閥氣液聯動球閥廣泛套用於長輸天然氣管道，具有傳動穩定、容易控制、不需要電源等優點。天然氣長輸管道線路截斷閥設定的執行機構有電動、氣動、電液聯動和氣液聯動等類型，同時配有手動機構，以作備用。氣液聯動球閥以高壓天然氣作為動力，常作為輸氣管道的線路截斷閥使用。這類閥門在我國西氣東輸管道和四川油氣田環形幹線管網得到了廣泛套用。
一、氣液聯動球閥的特點
1、非正常工況的自動切斷功能
氣液聯動球閥分別設定了一個壓力上、下限和一個壓降速率，以滿足運行需要。當管道壓力高於或低於壓力上下限時，球閥自動關閉。如果管道發生爆炸或破裂事故，當檢測到的壓降超過設定的壓降速率時，閥門也將自動關閉。
2、多種操作模式
氣液聯動球閥具有手動、自動、氣動和遙控等四種操作模式，可以根據實際運行工況自行選擇操作模式，以提高閥門的安全可靠性。手動方式，只需要更換不同擋位，壓動手泵手柄，便可實現開關操作；氣動方式，按“左開右關”方向拉動操作手柄，便可完成開關操作，若用筆記本計算機設定參數並啟動自動功能，則可以實現閥門的自動控制。如果閥門安裝了遠傳遙控裝置(RTu)，則可以通過信號遠傳來實現閥門的遙控。目前，陝京輸氣管道已經線上啟用了遙控關閉功能。
3、 安全性高
氣液聯動球閥以高壓天然氣或手泵作為動力源，無需外加機械或電力設備，事故率低，安全可靠，經濟性好。
二、氣液聯動球閥的結構與工作原理
氣液聯動球閥主要由Lineguard控制箱、氣液罐、遠傳終端裝置、旋轉旋翼執行器、閥體、氣源罐、操作箱、引壓管、檢測管等部件組成[2]，埋地球閥還設有埋地中腔放空管等，基本結構見圖1。
氣液聯動球閥的氣源直接從幹線引壓，作為球閥的動力源。正常工況下，開、關罐內充裝半罐液壓油，氣源罐和對比罐內充裝天然氣，延時罐為空罐，當球閥動作時，以氣推油、以油推動執行機構實現氣液聯動球閥的開、關。執行機構又分為旋轉葉片式氣液聯動執行機構和撥叉式氣液聯動執行機構。旋轉葉片式執行器設有旋翼，浸入液壓油中，氣液罐來油推動旋翼旋轉，旋翼帶動與其相聯的球閥轉動，實現球閥的開關；撥叉式執行器則是利用管道內的高壓天然氣，通過液壓油推動活塞往復運動，再通過撥叉轉化成閥門的旋轉運動，帶動與其相聯的球閥轉動，實現球閥的開關操作[3]。操作箱內設有氣動開關手柄，自動控制系統對幹線瞬時壓力與對比罐內壓力進行比較，確定閥門的開關，實現自動控制。延時罐可以延遲閥門動作時間，避免瞬間誤操作。上述兩類閥門各有優缺點，旋轉葉片式的工作效率高於撥叉式，但後者在開關過程中比前者運轉平穩。
三、球閥設計缺陷與改進方法
某幹線輸氣管道因收發球筒球閥存在內漏問題，嚴重影響了周期性清管作業。為消除隱患，決定更換球閥。球閥更換完成後，利用另一條輸氣幹線對站場及進出站管道進行了置換空氣、試壓等作業。作業後發現，兩條管存在大約0.5MPa的壓差。將球閥閥腔關閉後，開啟進出站閥門恢復正常流程，出站球閥開啟順利，但進站球閥無法開啟。
分析結果表明，雖然球閥前後約有0.5MPa的壓差，但並非是球閥不能開啟的主要原因。現場觀察發現，在最初放空球閥閥腔時，出站閥的閥腔放空管一直漏氣，表明該閥的密封性能有所降低，但進站閥閥腔放空之後無泄漏現象，說明進站閥的密封性能很好。在關閉閥腔控制閥之後，出站閥上下游的天然氣因內漏而進入閥腔，直至閥腔的壓力和閥門下游的壓力相平衡，整個閥門前後的壓差就只有0.5MPa，因此出站閥能順利開啟。但進站閥密封性好，又無內漏現象，因而當關閉閥腔控制閥之後，閥腔內沒有天然氣進入，使閥腔和閥體形成了真空，由此導致球閥閥芯與閥體形成了“抱死”而不能開啟。為解決這個問題，現場採取了以下措施(見圖2)。 (1)關閉氣源管控制閥，放空氣液聯動球閥執行機構及罐內的天然氣。
(2)製備一根長約1m的鋼管，管徑與氣源管一致，準備針形閥一支。
(3)在上下有任一根氣源管及埋地中腔放空管之間焊接一根導壓管，利用針形閥來控制開關。
(4)打開導壓管開關，向球閥執行機構充氣，完畢後再打開新焊接導壓管上的針形閥。
(5)待球閥中腔氣體壓力平衡後關閉針形閥。
(6)待壓力平穩後執行開啟閥門操作。
