化工裝置儀表空氣系統(tǒng)現(xiàn)場問題及解決措施探討

劉 震

(東華工程科技股份有限公司，安徽合肥 230034)

化工裝置儀表空氣系統(tǒng)現(xiàn)場問題及解決措施探討

劉 震

(東華工程科技股份有限公司，安徽合肥 230034)

從化工裝置儀表空氣系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的運行不穩(wěn)及產(chǎn)生的危害入手，通過分析找到問題產(chǎn)生的原因，并從設計、施工及現(xiàn)場維護等方面去探討問題的處理措施，希望對化工裝置儀表空氣系統(tǒng)未來的建設、維護提供一定的參考。

化工裝置；儀表空氣系統(tǒng)；解決措施

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2016.05.013

隨著科技的進步，化工裝置中先進儀表及自控設備得到廣泛地應用，整套系統(tǒng)自動化程度越來越高。儀表及自控設備高精準運行是化工裝置連續(xù)、穩(wěn)定、安全運行的關鍵，在保證儀表及自控設備高精準運行的各項因素中，高品質的儀表空氣系統(tǒng)是其中的一個。但是在化工裝置的運行過程中，由于儀表空氣系統(tǒng)在設計、安裝及后期運行過程中，相關人員未能嚴格按照標準規(guī)范去操作，使得系統(tǒng)出現(xiàn)了這樣或那樣的問題，對整套化工裝置的安全、穩(wěn)定以及長周期運行造成了危害，浪費了資源。

本文主要從化工裝置儀表空氣系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)的問題及其產(chǎn)生的危害入手，對儀表空氣系統(tǒng)問題出現(xiàn)的原因進行分析，并結合工程實踐圍繞儀表空氣系統(tǒng)出現(xiàn)的問題所能采取的對應處理措施進行探討，希望能夠為我國化工裝置儀表空氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供一定的幫助。

1 儀表空氣系統(tǒng)運行不穩(wěn)的原因分析

現(xiàn)代化工裝置生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大、控制程序日趨復雜以及工藝流程逐步加長，作為其子系統(tǒng)的儀表空氣系統(tǒng)也隨之變得復雜而龐大。在化工裝置生產(chǎn)過程中，儀表空氣系統(tǒng)經(jīng)常會出現(xiàn)氣密性不高、潔凈度不夠等問題，使得儀表空氣系統(tǒng)難以實現(xiàn)長周期穩(wěn)定運行，對化工裝置的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟和長周期生產(chǎn)運行是十分不利的。

總結起來，這些問題及其產(chǎn)生的原因主要包括如下幾個方面。

1.1 儀表空氣系統(tǒng)氣密性不高

雖然在裝置試運行階段，儀表空氣系統(tǒng)均能達標通過驗收。但是經(jīng)過長期運行后便會發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)的氣密性在不斷變差，究其原因是因為儀表空氣管道材料一般為鍍鋅材質，管子與閥門、法蘭、彎頭、三通等管件之間的連接方式一般為絲扣連接。為了確保整個儀表空氣系統(tǒng)的氣密性達標，一般使用絲物等物質纏繞到絲扣外側進行密封，但隨著系統(tǒng)運行時間不斷加長，密封用絲物等物質的屬性發(fā)生了變化，以及外界氣候條件的影響，使得整個儀表空氣系統(tǒng)的氣密性逐步變差，最后導致整個系統(tǒng)發(fā)生泄漏。若只有一兩個泄漏點則便于處理，但由于整個儀表空氣系統(tǒng)絲扣連接點眾多，處理起來相對困難很多，故也無法完全保證整個系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。

1.2 儀表空氣系統(tǒng)潔凈度不夠

儀表空氣系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，其運行時間愈長，儀表空氣的潔凈度愈差，對其連接的高精儀表元件的損害愈大，究其原因有以下三點。

(1)在現(xiàn)場安裝的過程中，考慮到絲扣連接很容易產(chǎn)生泄漏等問題，施工人員一般采用絲扣+焊接的方式，或者直接進行焊接，對儀表空氣系統(tǒng)管子及管件進行違規(guī)連接，從而使得鍍鋅鋼管或者管件在焊口附近的鍍鋅保護層受損，進而當該區(qū)域裸露出來的碳鋼材料受潮腐蝕后，其所產(chǎn)生的金屬銹渣就會進入儀表空氣系統(tǒng)中，金屬銹渣隨儀表空氣在系統(tǒng)中流動，最終在高精儀表元件處沉積，影響了儀表元件的準確度和平穩(wěn)運行。

(2)即便整個儀表空氣系統(tǒng)所有管子及管道元件之間采用全絲扣連接，也很難做到鍍鋅鋼管根據(jù)設計需要實現(xiàn)制造廠預制加工，故在儀表空氣系統(tǒng)施工安裝階段，一般采取現(xiàn)場據(jù)實切割、攻絲及預制作業(yè)。但在攻絲作業(yè)的過程中，由于攻絲區(qū)域溫度極高，對鍍鋅鋼管內(nèi)壁的鍍鋅保護層破壞嚴重，從而導致儀表空氣系統(tǒng)在運行過程中，仍會產(chǎn)生大量的金屬銹渣并進入到儀表空氣系統(tǒng)中隨著儀表空氣流動，最終影響儀表元件的準確度和平穩(wěn)運行。

(3)儀表空氣系統(tǒng)管道元件采用絲扣連接時所使用的絲物等密封物質，在使用一定時間后將會逐步老化，不僅會嚴重影響整個系統(tǒng)的氣密性，更會因密封物質老化后產(chǎn)生的雜物進入儀表空氣系統(tǒng)，從而影響整個儀表空氣系統(tǒng)的純潔度，對高精儀表的準確、安全運行造成危害。

1.3 儀表空氣系統(tǒng)難以實現(xiàn)長周期穩(wěn)定運行

正是由于鍍鋅鋼管的本身特性以及儀表空氣系統(tǒng)在安裝、運行過程中產(chǎn)生的這樣或者那樣的問題，使得該系統(tǒng)難以實現(xiàn)長周期安全穩(wěn)定運行。雖然儀表空氣系統(tǒng)出現(xiàn)的上述問題可以通過相關技術手段加以處理，但是面對龐大而復雜的儀表空氣系統(tǒng)，想要問題得到根治還是很難的，因此，需要進行積極探索，尋找更為適合的方式以便于此類問題的安全、經(jīng)濟解決。

2 儀表空氣系統(tǒng)運行不穩(wěn)的危害

儀表空氣系統(tǒng)的用戶一般為各類儀表、工藝過程用氣、壓縮機組密封及盤車用氣、低壓液體泵密封用氣和吹掃用氣等，在這些用戶中，各類儀表對儀表空氣的質量要求最高。正是由于現(xiàn)代化工裝置高精儀表對儀表空氣系統(tǒng)的依存度較高，故儀表空氣系統(tǒng)能否穩(wěn)定、安全運行，對整個煤化工裝置的安全和穩(wěn)定運行至關重要。

實踐表明，當儀表空氣系統(tǒng)氣密性或者潔凈度無法達到要求時，儀表空氣系統(tǒng)所連接的各類儀表元件將有可能無法正常工作，輕則致化工裝置停車檢修，重則造成化工裝置發(fā)生安全事故。近年來因儀表空氣系統(tǒng)問題造成的經(jīng)濟損失讓設計人員和操作人員對其有了新的和更加深入的認識，同時也在促使人們從設計、安裝及運行等多個階段重視并不斷探索、優(yōu)化，力求使儀表空氣系統(tǒng)在建設及運營成本節(jié)省的前提下少出問題，目標是不出問題。

3 儀表空氣系統(tǒng)材質及連接形式的確定

通過上述分析發(fā)現(xiàn)，儀表空氣系統(tǒng)產(chǎn)生問題的根源在于鍍鋅材料施工和管理不規(guī)范，從而使得該系統(tǒng)在運行階段出現(xiàn)了這樣或者那樣的問題。為了更好地解決此類問題，應該對應用于儀表空氣系統(tǒng)的不同材質進行思量，從而選擇一個適合的方式進行安裝，進而避免相關問題的出現(xiàn)。

3.1 鍍鋅材質的選擇

正如前面所述，由于化工裝置儀表空氣系統(tǒng)龐大而繁雜，其建設既要考慮經(jīng)濟性，又要考慮安全性，因此就需要選擇一種既能保證儀表空氣的潔凈度，又能降低系統(tǒng)成本的材料。經(jīng)過長期實踐的探索，價格相對低廉的鍍鋅材料就成為了設計人員的首選，同時這也是根據(jù)國家現(xiàn)行標準規(guī)范作出的選擇。

儀表空氣系統(tǒng)選擇鍍鋅材料是符合要求的，只要保證在施工安裝過程中嚴格按照規(guī)程操作，并保證鍍鋅保護層不受損即可。但限于之前管道設計軟件、材料管理軟件以及工程進度、費用等方面的制約，一般只能采用現(xiàn)場預制作業(yè)替代工廠預制，進而為該系統(tǒng)未來的安全運行埋下隱患。近年來，隨著設計手段的不斷提升，如大型管道設計軟件PDMS等工具的廣泛使用和管道管理軟件的廣泛應用，為鍍鋅材料工廠預制提供了支撐。因此，對于當前及今后階段，若能夠實現(xiàn)鍍鋅材料工廠預制，以及確?，F(xiàn)場施工的嚴格管理，即操作規(guī)范及使用合格的絲扣密封材料等，儀表空氣系統(tǒng)的安裝質量及運行效果是能夠得到保障的。

3.2 不銹鋼材質的選擇

由于儀表空氣系統(tǒng)管系內(nèi)的介質是空氣而非工藝介質，故設計人員和施工人員等對該系統(tǒng)往往重視不夠，雖然按照標準規(guī)范選擇了正確的材料，但施工過程卻違規(guī)操作，使得本該發(fā)揮出來的效果大打折扣?？紤]到當前鋼材價格較低，并結合之前談及的儀表空氣系統(tǒng)出現(xiàn)問題所投入的人力和物力，以及相應的經(jīng)濟損失等，筆者結合自己多年的工作經(jīng)驗，在業(yè)主對初始投資不太敏感的情況下，推薦將儀表空氣系統(tǒng)的材料選為普通不銹鋼材質材料。這基于以下原因：一是采用不銹鋼材料替換鍍鋅材料，可以避免上述相關鍍鋅材料出現(xiàn)的氣密性差、潔凈度差的問題；二是由于不銹材料的抗腐蝕能力強，故管道壁厚不需要考慮腐蝕裕量，整個儀表空氣系統(tǒng)所使用的材料重量將會少于鍍鋅材料，這也意味著采用不銹鋼材料不會同比例增加建設投資；三是鍍鋅材料現(xiàn)場攻絲，使得攻絲區(qū)域管道壁厚減薄，從而在管道連接點形成了整個儀表空氣系統(tǒng)的薄弱之處，其安全系數(shù)大大小于不銹鋼材料。

3.3 管件連接方式的選擇

(1)螺紋連接方式。此種連接方式適用于鍍鋅材料。在設計的過程中，應該盡量應用最新的管道設計軟件以實現(xiàn)管道材料工廠預制，從而盡可能避免因現(xiàn)場攻絲造成管道壁厚變薄及內(nèi)部因攻絲作業(yè)引起的溫度升高造成的管道內(nèi)壁鍍鋅保護層破壞，以及避免因現(xiàn)場焊接造成對焊口區(qū)域鍍鋅保護層的破壞，從而提高儀表空氣系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行系數(shù)。

(2)對焊連接方式。此種連接方式適用于不銹鋼材料。前述介紹了從建設投資和運營維護費用兩個方面綜合考慮的話，使用不銹鋼材質材料對整個儀表空氣系統(tǒng)是有好處的。此類管道焊接宜采用對焊連接，具體焊接方式為氬弧焊打底或者全部氬弧焊。

4 儀表空氣系統(tǒng)施工現(xiàn)場的維護

不論儀表空氣系統(tǒng)的管道材質為鍍鋅材質還是不銹鋼材質，其在運輸及現(xiàn)場施工階段均應該做好倉儲和保管管理，具體包括以下幾個方面。

(1)對于鍍鋅材質管道材料，要存放在干燥、整潔的場地，不能直接置放到泥土地面上，并使用塑料封頭將管子、管件的兩端封閉，以保證內(nèi)部潔凈。同時，在管道預制和安裝過程中，更應該避免鍍鋅材料與其他物體間的碰撞，以免損壞鍍鋅保護涂層而引起管道材料表面生銹，同時力求避免外界臟物進入到管道內(nèi)部造成污染和對內(nèi)部鍍鋅保護涂層的破壞。

(2)對于采用絲扣連接時所使用的絲物等密封物質，安裝時盡量要將密封物質控制在絲扣的范圍之內(nèi)，避免過多密封物質進入到管道內(nèi)部，從而可盡量降低因絲物等密封物質老化后產(chǎn)生的雜物進入到儀表空氣系統(tǒng)內(nèi)的風險，對提高整個儀表空氣系統(tǒng)的潔凈度，保證高精儀表元件準確、安全運行非常有必要。

(3)對于不銹鋼材質管道材料，主要是存放地點要干凈、整潔，同時使用塑料封頭保證管道材料內(nèi)部的潔凈度。在預制和安裝的過程中，避免管道材料碰撞變形以及臟物進入內(nèi)部，以保證管道內(nèi)部的潔凈度。

5 結語

通過多年的實踐探索，業(yè)界人士對化工裝置儀表空氣系統(tǒng)的認識及重視程度逐步加深，其作為化工裝置子系統(tǒng)對整套裝置的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟、長周期運行起著重要的作用。文中論述的化工裝置儀表空氣系統(tǒng)所出現(xiàn)的問題，通過設計、施工及運行等諸多方面的協(xié)同管理是可以得到解決的，筆者提出的相關建議，希望能夠對化工裝置儀表空氣系統(tǒng)未來的建設、維護提供一定的參考及借鑒。

Discussion on Field Problems and Solving Measures of Instrument Air System in Chemical Plant

LIU Zhen
(Donghua Engineering Technologies Inc.，Anhui Hefei 230034 China)

Starting from the instable operation and ensuing dangers of the instrument air system in chemical plant，this paper tries to find out the reasons for these problems through analyses.It also suggests the solutions to these problems from the design，construction and maintenance and other aspects. Hopefully，this research provides some advice for the construction and maintenance of the instrument air system in the chemical plant.

chemical plant；instrument air system；solutions

10.3969/j.issn.1004-8901.2016.05.013

TQ116.11

B

1004-8901(2016)05-0051-03

2016-07-13

劉震(1989年-)，男，湖北武漢人，2011年畢業(yè)于武漢工程大學自動化專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)主要從事工程設計工作。