影響調(diào)節(jié)閥安裝效果因素分析及對(duì)策

張 松

（北京燕華工程建設(shè)有限公司，北京 102502）

0 引言

在煉油化工企業(yè)中，大多的工藝介質(zhì)都是易燃易爆的流體，且在高溫高壓條件下的管線、容器內(nèi)運(yùn)行，需要有效、可靠設(shè)備進(jìn)行控制。一般自動(dòng)化控制系統(tǒng)包含檢測(cè)、控制、執(zhí)行3個(gè)部分。調(diào)節(jié)閥是控制介質(zhì)的重要執(zhí)行設(shè)備，直接與控制流體接觸，因此調(diào)節(jié)閥的工作狀況直接關(guān)系到工藝參數(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性。2005年4月14日，安徽省某公司機(jī)動(dòng)科組織8名有關(guān)人員進(jìn)入調(diào)壓站，對(duì)氧氣管線上的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行更換作業(yè)，更換完畢后，在試驗(yàn)調(diào)節(jié)閥的過(guò)程中發(fā)生爆炸，造成7人死亡的事故。這起事故的直接原因是該調(diào)節(jié)閥安裝不規(guī)范，出現(xiàn)外漏故障，遇到現(xiàn)場(chǎng)的電火花后發(fā)生爆炸，而違章使用氧氣試漏是導(dǎo)致發(fā)生爆炸的另一重要原因。因此，如何正確安裝調(diào)節(jié)閥是儀表安裝人員必須面對(duì)的課題。

1 調(diào)節(jié)閥的控制機(jī)理

調(diào)節(jié)閥是過(guò)程控制系統(tǒng)中用動(dòng)力操作去改變流體流量的裝置，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)起推動(dòng)作用，而閥起調(diào)節(jié)流量的作用。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是將控制信號(hào)或驅(qū)動(dòng)力（氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)），轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的動(dòng)作來(lái)控制閥內(nèi)截流件位置的裝置。閥是在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用下，改變閥芯和閥座之間的流通面積，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流體流量的作用。

氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥是煉油化工企業(yè)中最常用的一種調(diào)節(jié)閥，這種調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出特性是比例式的，當(dāng)信號(hào)壓力通入薄膜氣室中，在薄膜上產(chǎn)生推力，使推桿移動(dòng)并壓縮彈簧。當(dāng)彈簧的反作用力與信號(hào)壓力在薄膜上產(chǎn)生的推力平衡時(shí)，推桿將穩(wěn)定在一個(gè)新的位置。

閥的主要類型分為：直通單座閥、直通雙座閥、角形閥、套筒閥、隔膜閥、蝶閥、球閥等。根據(jù)不同的介質(zhì)特性，選擇合適類型的閥進(jìn)行控制。但是，閥的基本組成部分都要包括閥體、上閥蓋組件、下閥蓋和閥內(nèi)件。

因此，調(diào)節(jié)閥的安裝要從各個(gè)組成部件入手，抓住關(guān)鍵要素，制定完善的安裝方案，對(duì)調(diào)節(jié)閥安裝全過(guò)程進(jìn)行方法和質(zhì)量的有效把控。

2 調(diào)節(jié)閥安裝全過(guò)程的失效分析

2.1 調(diào)節(jié)閥開(kāi)箱驗(yàn)收的缺陷

調(diào)節(jié)閥的核心部件就是執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥，如果這兩部分存在缺陷，將導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。比較典型的問(wèn)題有：

1）調(diào)節(jié)閥存在制造或運(yùn)輸不當(dāng)造成調(diào)節(jié)閥的損傷、部件松動(dòng)會(huì)對(duì)調(diào)節(jié)閥安全、長(zhǎng)周期運(yùn)行產(chǎn)生較大影響，如介質(zhì)在運(yùn)行中突然泄漏，執(zhí)行機(jī)構(gòu)部件脫落，調(diào)節(jié)閥失控。

2）調(diào)節(jié)閥組件、指導(dǎo)安裝的技術(shù)資料、合格證缺失，造成調(diào)節(jié)閥無(wú)法安裝或影響安裝進(jìn)度。

3）調(diào)節(jié)閥規(guī)格型號(hào)與設(shè)計(jì)文件或供貨清單不符，調(diào)節(jié)閥無(wú)法安裝或安裝后無(wú)法使用。

2.2 調(diào)節(jié)閥安裝前的測(cè)試

安裝調(diào)節(jié)閥之前，根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行靜態(tài)測(cè)試或?qū)ｍ?xiàng)測(cè)試，其中專項(xiàng)測(cè)試一般要包括密封性測(cè)試和泄漏量測(cè)試。忽略了調(diào)節(jié)閥安裝前的測(cè)試，往往導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥安裝后隱含的缺陷暴露出來(lái)。如未做靜態(tài)測(cè)試，執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸內(nèi)的部件或者閥內(nèi)部件性能無(wú)法滿足調(diào)節(jié)精度；未按規(guī)范做密封性測(cè)試，導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)從密封填料函處泄漏并無(wú)法在線處理的故障；未按規(guī)范做泄漏量測(cè)試，導(dǎo)致不能滿足設(shè)計(jì)的泄漏量要求，無(wú)法達(dá)到工藝條件。

2.3 調(diào)節(jié)閥安裝過(guò)程中的影響因素

調(diào)節(jié)閥安裝的正確性與否，直接關(guān)系到操作性能、安全程度、安裝成本。常見(jiàn)的安裝問(wèn)題見(jiàn)表1。

2.4 調(diào)節(jié)閥安裝完畢后影響因素

調(diào)節(jié)閥安裝完畢后并未真正達(dá)到運(yùn)行狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)施工條件復(fù)雜，如果不采取防護(hù)措施，很容易造成調(diào)節(jié)閥的意外損壞。另外，在試運(yùn)、投運(yùn)調(diào)節(jié)閥的過(guò)程中，未按技術(shù)方案執(zhí)行測(cè)試、保運(yùn)工作，也會(huì)造成調(diào)節(jié)閥的泄漏或損壞。

表1 常見(jiàn)的安裝問(wèn)題Table 1 Common installation problems

3 應(yīng)對(duì)策略

調(diào)節(jié)閥的安裝要從開(kāi)箱驗(yàn)貨開(kāi)始，一直到投運(yùn)全過(guò)程進(jìn)行管理。對(duì)容易發(fā)生失誤的環(huán)節(jié)上要進(jìn)行把控，根據(jù)調(diào)節(jié)閥安裝的技術(shù)規(guī)范和施工技術(shù)方案，在每個(gè)環(huán)節(jié)要逐條核對(duì)相關(guān)的工作是否實(shí)施。

3.1 核對(duì)到貨調(diào)節(jié)閥和技術(shù)文件

在調(diào)節(jié)閥的開(kāi)箱驗(yàn)收過(guò)程中，應(yīng)該檢查調(diào)節(jié)閥的質(zhì)量，從外觀檢查開(kāi)始，對(duì)關(guān)鍵的連接部位要逐一確認(rèn)是否緊固。然后，根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)文件或到貨清單，核對(duì)調(diào)節(jié)閥規(guī)格型號(hào)，并檢查銘牌內(nèi)容及填料、尺寸、材質(zhì)、標(biāo)識(shí)等，同時(shí)檢查各部件不得損壞，閥芯、閥體不得銹蝕，附件要完整，與技術(shù)文件要求一致。最后，要對(duì)合格證書(shū)和隨機(jī)技術(shù)文件進(jìn)行檢查，保證調(diào)節(jié)閥已通過(guò)制造商確認(rèn)合格。

3.2 調(diào)節(jié)閥的測(cè)試結(jié)果符合安裝要求

在調(diào)節(jié)閥安裝前一般要進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)、泄漏量試驗(yàn)、密封性試驗(yàn)以及其他特殊要求的專項(xiàng)試驗(yàn)。

3.2.1 靜態(tài)試驗(yàn)要求

根據(jù)《SH-T3521-2013石油化工儀表工程施工技術(shù)規(guī)程》要求[3]：①調(diào)節(jié)閥調(diào)試應(yīng)按設(shè)計(jì)文件的規(guī)定檢查調(diào)節(jié)器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作方向；②檢查調(diào)節(jié)閥基本誤差；③檢查執(zhí)行機(jī)構(gòu)的全行程動(dòng)作方向和位置應(yīng)正確，執(zhí)行器帶有定位器時(shí)應(yīng)同時(shí)試驗(yàn)；④當(dāng)調(diào)節(jié)器或操作站上有執(zhí)行器的開(kāi)度和起點(diǎn)、終點(diǎn)信號(hào)顯示時(shí)，應(yīng)同時(shí)進(jìn)行檢查和試驗(yàn)。

3.2.2 泄漏量試驗(yàn)

在規(guī)定的試驗(yàn)條件下和閥門(mén)關(guān)閉情況下，檢測(cè)閥芯與閥座之間的密封面通過(guò)流體的泄漏量。在泄漏量試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意[1]：①試驗(yàn)介質(zhì)要根據(jù)要求選用空氣（氮?dú)猓┻€是水；②試驗(yàn)程序中的調(diào)節(jié)閥允許壓差是否小于0.35Mpa；③通過(guò)調(diào)節(jié)閥在規(guī)定試驗(yàn)條件下的泄漏量應(yīng)符合規(guī)定。

3.2.3 密封性試驗(yàn)

調(diào)節(jié)閥的密封填料函及其他連接處，在規(guī)定的試驗(yàn)壓力和時(shí)間內(nèi)，不讓介質(zhì)有（水、空氣、氮?dú)猓┬孤┑男阅?。在密封性試?yàn)過(guò)程中要注意[2]：①閥門(mén)在試驗(yàn)過(guò)程中，出口要保持密封狀態(tài)；②試驗(yàn)過(guò)程中，閥桿動(dòng)作次數(shù)為每分鐘3次以上；③試驗(yàn)期間要用試驗(yàn)錘輕輕敲打有關(guān)部位，特別是密封部位；④用水試驗(yàn)時(shí)不滲漏水珠，用空氣試驗(yàn)時(shí)不冒泡（密封部位涂有肥皂水）；⑤填料函及其他連接處應(yīng)保證在1.1倍公稱壓力下無(wú)滲漏現(xiàn)象，對(duì)調(diào)節(jié)閥還要進(jìn)行1.5倍公稱壓力，持續(xù)3分鐘的耐壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

3.2.4 其他專項(xiàng)試驗(yàn)

調(diào)節(jié)閥在不同的工程中，可能涉及到的專項(xiàng)試驗(yàn)空載全行程時(shí)間測(cè)試、絕緣電阻和絕緣強(qiáng)度測(cè)試、額定流量系數(shù)和固有流量特性的測(cè)試等。

3.3 確認(rèn)安裝條件，規(guī)范安裝步驟

3.3.1 確保安裝材料選用的正確性，防止發(fā)生泄漏

在調(diào)節(jié)閥中，要核對(duì)填料規(guī)格型號(hào)、密封方法，避免用錯(cuò)墊片、密封填料等。在現(xiàn)場(chǎng)曾發(fā)生如下情況：①三偏心調(diào)節(jié)蝶閥墊片選用偏小，墊片被閥芯攪碎，導(dǎo)致閥門(mén)無(wú)法關(guān)閉；②調(diào)節(jié)閥墊片未壓正，蒸汽將墊片損壞，造成閥門(mén)介質(zhì)外漏。

3.3.2 管線（設(shè)備）符合安裝條件

1）調(diào)節(jié)閥安裝在工藝管線或設(shè)備上，在安裝調(diào)節(jié)閥前，要將管線和管件吹掃并徹底凈化。

2）調(diào)節(jié)閥安裝螺紋連接的管件時(shí)，盡量不采用密封劑，防止污染管道。

3）壓力波動(dòng)嚴(yán)重的管道系統(tǒng)中，應(yīng)使用管道緩沖器。

4）一般情況下，在調(diào)節(jié)閥兩側(cè)安裝放空閥或排放閥。

3.3.3 調(diào)節(jié)閥安裝位置合理

1）調(diào)節(jié)閥安裝入口直管段要保證為管道直徑的10～20倍，出口直管段為管道直徑的3～5倍。

2）要為調(diào)節(jié)閥以后的檢修、維護(hù)提供足夠的空間。其中要考慮如下情況[1]：①調(diào)節(jié)閥上方留下拆卸閥桿和閥芯的頂部部件的空間；②為拆除閥門(mén)附件（手輪、閥門(mén)定位器、保位閥）留出閥門(mén)側(cè)面空間；③為拆除閥體法蘭上的螺栓留下足夠空間。

3）盡量采取垂直或與垂直夾角為45°內(nèi)的安裝位置，不采用橫向安裝。非垂直安裝的情況下，要考慮采用吊鉤、U型螺栓管卡、支板進(jìn)行固定或支撐。

4）調(diào)節(jié)閥的安裝位置要考慮操作方便，要讓操作工能夠看到閥桿刻度，方便手動(dòng)操作手輪機(jī)構(gòu)。

5）要考慮調(diào)節(jié)閥的安裝環(huán)境：①避免安裝在高于38℃的高溫環(huán)境中；②管道振動(dòng)環(huán)境中，氣源管、接頭都要有足夠裕度和撓性；③所有連接線要避免水、液體及腐蝕氣體的侵蝕。

3.4 完善調(diào)節(jié)閥防護(hù)措施和保運(yùn)工作

調(diào)節(jié)閥安裝完畢后，考慮到現(xiàn)場(chǎng)交叉作業(yè)較多，以及試運(yùn)、投運(yùn)過(guò)程中出現(xiàn)泄漏等情況應(yīng)采取如下策略：

1）為防止調(diào)節(jié)閥安裝完畢后，避免交叉作業(yè)的意外損壞，采取遮蓋、防護(hù)、隔離、警示。

2）在試壓過(guò)程中，防止出現(xiàn)泄漏導(dǎo)致的調(diào)節(jié)閥損壞，加強(qiáng)監(jiān)護(hù)，對(duì)調(diào)節(jié)閥填料及密封點(diǎn)進(jìn)行檢查。

3）調(diào)節(jié)閥在投運(yùn)中，介質(zhì)溫度使調(diào)節(jié)閥填料或密封點(diǎn)出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象，為防止泄漏，隨工藝投運(yùn)閥門(mén)，逐步對(duì)調(diào)節(jié)閥的填料函、螺絲、螺紋連接處進(jìn)行熱態(tài)緊固。

4）調(diào)節(jié)閥運(yùn)行正常后，未進(jìn)行保溫和防護(hù)措施，導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥損壞。因此，采用對(duì)流通高溫、易凝結(jié)介質(zhì)的調(diào)節(jié)閥進(jìn)行保溫或保冷措施并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況圍擋或防護(hù)罩。

4 效果分析

調(diào)節(jié)閥安裝是調(diào)節(jié)閥整個(gè)壽命周期承上啟下的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，即核對(duì)了設(shè)計(jì)的正確性，也為調(diào)節(jié)閥是否能夠長(zhǎng)周期運(yùn)行提供了必要條件。

通過(guò)分析影響調(diào)節(jié)閥安裝效果的因素，在調(diào)節(jié)閥安裝過(guò)程中逐條制定措施，確定策略如下：①核對(duì)到貨調(diào)節(jié)閥和技術(shù)文件正確性；②調(diào)節(jié)閥的測(cè)試結(jié)果符合安裝要求；③確認(rèn)安裝條件，規(guī)范安裝步驟；④完善調(diào)節(jié)閥防護(hù)措施和保運(yùn)工作。通過(guò)對(duì)這些容易發(fā)生問(wèn)題且整改較為困難的因素著重進(jìn)行確認(rèn)，避免發(fā)生問(wèn)題。通過(guò)對(duì)上述因素進(jìn)行分類確認(rèn)，在實(shí)際安裝過(guò)程中應(yīng)用，經(jīng)手安裝的152臺(tái)調(diào)節(jié)閥未發(fā)生安裝質(zhì)量問(wèn)題。

為了保證調(diào)節(jié)閥的平穩(wěn)、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行，要考慮和落實(shí)調(diào)節(jié)閥的安裝質(zhì)量控制點(diǎn)，對(duì)調(diào)節(jié)閥的安裝節(jié)點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量控制，增強(qiáng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的目的性和經(jīng)濟(jì)性，提高調(diào)節(jié)閥運(yùn)行可靠性。