摘 要：西气东输二线工程是中国第一条引进境外天然气资源的大型管道工程，由一条干线八条支线组成，管线全长8653公里，起于新疆霍尔果斯首站，横穿中国15个省区市及特别行政区，止于香港。西气东输二线管道中间压气站场卧式过滤器用于净化天然气，是压气站重要设备之一，拉杆断裂、过滤器滤芯无法可靠固定是卧式过滤器工作中常见问题，对安全生产形成较大影响，需要加以研究针对性进行解决。
关键词：西气东输；卧式过滤器；拉杆断裂；可靠固定
1 卧式过滤器工作原理
气体从过滤器上端进入过滤器后室，后室中有65个过滤直径5μm的滤芯，依靠过滤元件的过滤作用将微小颗粒或液体分离出来，有过滤效率高，去除粒径小等优点，气体通过过滤组件净化后进入前室输送至压缩机入口增压后输往下游。为防止滤芯松动，过滤较充分，采用支持板及压板固定滤芯，而支持板压板通过1.9m长的6个拉杆用螺纹连接形式固定，拉杆的另一端螺纹连接在滤芯管板内。
2 西气东输二线压气站卧式过滤器使用现状
2011 年现场员工开始陆续对沿线美国颇尔卧式MCC型过滤分离器（以下简称卧式过滤器）打开检查，开始连续发现各压气分输站场卧式过滤器拉杆与滤芯管板处断裂，螺纹断裂在滤芯管板内，无法拿出对拉杆进行更换。
2011年5 月红柳压气二站第二路过滤分离器更换滤芯时，其中一根拉杆断裂。2011年9月张掖压气分输站对过滤分离器第五路进行更换时，其中一根拉杆断裂。2012年6月嘉峪关压气分输站第六路卧式过滤分离器打开时，发现4根拉杆在滤芯管板处断裂。因此需要对拉杆断裂，过滤器滤芯无法可靠固定问题，进行解决。
图1 4根拉杆断裂
3 研究过程及成果
3.1 分析过滤器拉杆固定方式
拉杆的作用是固定支板和压板，从而使滤芯固定。但是存在缺点，（1）拉杆螺纹在加工过程中留有尖角在外界作用力的情况下会产生应力集中点，当拉杆拧入滤芯管板中的螺孔时，丝端与空口形成一个支点 在日常过滤器运行过程中，1.9m长的杆体要承受10MPa强大气流的冲击载荷，气流冲击载荷长期作用于杆件，超出杆件应力集中点所承受的疲劳应力极限后，导致从滤芯管板处产生断裂。在一根断裂之后拉杆慢慢失去平衡力将会导致更多的拉杆陆续断裂，从而卧式过滤器滤芯不能充分过滤天然气。（2）过滤器滤芯接管直接固定在过滤器的后室，过滤器内部充满滤芯接管，无维修空间，维修人员无法将断丝从滤芯管板上的螺孔中取出，导致无法维修。
图2 断裂点示意图
图3 拉杆断裂处详图
3.2 改变固定方式
由于拉杆断裂不可维修的缺点，从而需要更换对于支板和压板的固定，现场经过测量发现过滤器盲板和压板中间有263mm的空间，可以在该空间中制作支撑固定。从而有了“支撑式固定装置”的解决思路，解决方案是：焊制口字型钢架将其与支板进行固定，再根据支板固定后与盲板闭合后之间的距离焊制四根等长的支撑，各支撑前段连接一块强弹性塑胶板（在挡板摆动的过程能够产生较大的摩擦力），在盲板关闭后，支板与盲板通过支架紧密连接，起到直接固定的作用，同时通过缓冲垫与盲板之间的摩擦，消减了部分应力。
以嘉峪关压气站第六路过滤器为解决对象，现场测量、绘制，加工支撑式固定装置装置，包括框架8、支撑7、支撑9。框架8为槽钢焊接件，长度1133mm，高度986mm，在框架8的周围有6个M12的螺孔，在螺孔内连接一根M12*45的螺栓全螺纹，框架8的四周有上面为2个组合件支撑7，下面为2个组件支撑9。支撑为M16的双头螺母组合而成，螺栓固定在框架上，支撑高度263mm过滤器盲板对支撑进行紧压，起到固定作用。
盲板锁紧时，盲板内壁紧贴4个支撑表面，四个支撑传递盲板压力框架，通过框架与支板连接的螺栓，支板与压板连接的螺栓对滤芯起到支撑和压紧作用。详细如图4、图5：
图4 支撑式固定改造示意图
图5 支撑式固定改造示意图（细节放大图）
3.3 技术创新点
本次改造采用了过滤器设备本身设计思路，更改原拉杆固定方式，改变为支撑固定方式，维护方便，固定可靠。支撑固定装置于2014年12月申请实用新型专利，2015年8月5日国家知识产权局正式授予专利证书。专利号：ZL 2014 2 0773 233.0
4 应用推广情况
西气东输二线西段嘉峪关压气站第六路过滤器经过2012年7月至2016年7月三年的现场实际应用观察，使用情况良好，能有效解决拉杆断裂无法维修问题，计划2017年全年完成对管线范围内24台卧式过滤器进行改造。
图6 现场实物图
图7
5 结束语
西二线西段每座压气站6个卧式过滤器，如继续采用原设计的拉杆固定方式，每台卧式过滤器拉杆断裂维修，所需费用预估为天然气放空损耗费用22万元，全站氮气置换费用50万元，有限空间作业人及新拉杆制作加工费5万元，维修成本总计77万元，维修完成后若继续断裂费用无法预估。采用新设计的支撑方式固定，所需费用为加工及制作支撑费用1.3万元，单路氮气置换费用0.7万元，维修成本总计2万元，并且投入为一次性投入。相比较新设计的支撑固定方式，维修支出仅为原拉杆固定方式的40分之一，可以有效减少维修费用，对于降本增效具有示范效应。
