空分裝置中控制閥的內(nèi)漏測試

摘 要：空分裝置中控制閥在使用中內(nèi)漏時有發(fā)生，它直接影響閥門截斷介質(zhì)的能力和設(shè)備的正常運(yùn)行，文章從常用的測試標(biāo)準(zhǔn)來分析內(nèi)漏測試。

關(guān)鍵詞：空分裝置；控制閥；內(nèi)漏測試

空分裝置中常用的控制閥有常溫閥（主要應(yīng)用在冷箱外），低溫閥（主要應(yīng)用在冷箱內(nèi)及冷箱外低溫液體管道），高溫閥（主要應(yīng)用在汽化器、汽輪機(jī)、蒸汽噴射器入口的蒸汽閥），儀表工程師根據(jù)工藝要求的密封等級選擇合理的密封方式，在許多現(xiàn)場，控制閥出現(xiàn)內(nèi)漏，內(nèi)漏是指啟閉件與閥座密封面的接觸處泄漏，也就是我們常說的關(guān)不嚴(yán)，泄漏量是指在規(guī)定的試驗(yàn)條件下和閥門關(guān)閉情況下，流過閥門的流體流量。泄漏量是衡量閥門內(nèi)漏的指標(biāo)，內(nèi)漏的主要原因大多有以下幾種：

（1）設(shè)計時：執(zhí)行機(jī)構(gòu)扭矩/推力太小、選用的墊片不合適；密封件受溫變形；閥門長時間在小開度下工作，流速過高導(dǎo)致閥內(nèi)件損壞。

（2）組裝時：閥座密封面未要求裝配；閥座松動。

（3）安裝調(diào)試時：閥門在安裝焊接時造成軟密封面的燙傷；管道中的雜質(zhì)在吹掃時附著在閥座的密封面上，使得密封面不光潔；或密封面被雜質(zhì)刮傷引起密封面凹陷。

（4）運(yùn)行時：密封面磨損或腐蝕；軟密封材料長期使用后硬化；小開度時被高速流體沖壞。

盡管內(nèi)漏原因很多，但在使用調(diào)節(jié)閥時原則上應(yīng)避免內(nèi)漏，希望閥門在關(guān)閉時，閥芯和閥座之間的密封面的泄漏量越小越好，有的工藝條件甚至要求調(diào)節(jié)閥不能泄漏。我們在設(shè)計、選型、制造、安裝、調(diào)試過程中應(yīng)盡可能避免以上可能性的發(fā)生，當(dāng)閥門在調(diào)試運(yùn)行后才發(fā)現(xiàn)閥門內(nèi)漏，不僅耗費(fèi)人力去拆卸和維修，還影響項(xiàng)目進(jìn)度，所以盡可能在工廠發(fā)貨前就能發(fā)現(xiàn)問題所在。涉及到閥門內(nèi)漏且我們常用的標(biāo)準(zhǔn)有：

1 IEC60534-4（Industrial-process control valve-inspection and routine testing）

由國際電工委員會制定；定義了兩種測試程序：

試驗(yàn)程序1：試驗(yàn)介質(zhì)壓力為3barg～4barg，如果測試壓力低于3.5barg，那么應(yīng)在買方規(guī)定的最大工作差壓±5%內(nèi)。

試驗(yàn)程序2：試驗(yàn)差壓在買方規(guī)定的控制閥前后的最大工作差壓±5%內(nèi)。

2 FCI 70-2（Fluid controls institute standard control valve seat leakage）

由美國流體控制學(xué)會制定；定義了四種測試程序：

試驗(yàn)方法1：試驗(yàn)介質(zhì)為溫度10～51℃的干凈空氣或水，試驗(yàn)壓力為3～4barg，或者最大工作差壓的±5%。

試驗(yàn)方法2：試驗(yàn)介質(zhì)為溫度10～52℃的干凈的水，試驗(yàn)壓力為最大工作差壓的±5%之內(nèi)，在室溫下不超過ANSIB16.1、B16.5或B16.34所規(guī)定的最大工作壓力，或者根據(jù)個別協(xié)定的某些較低壓力。

試驗(yàn)方法3：試驗(yàn)介質(zhì)為溫度10～52℃的干凈空氣或氮?dú)?，試?yàn)壓力為3.5barg，或者最大工作差壓的±5%。

試驗(yàn)方法4：試驗(yàn)介質(zhì)為溫度10～52℃的干凈空氣或氮?dú)?，試?yàn)壓力閥門最大關(guān)閉壓差或3.5barg，選擇較小的數(shù)值。

從上述的IEC60534-4和FCI 70-2的標(biāo)準(zhǔn)中，我們可以看到有低壓測試（3～4bar）和高壓測試（最大閥門關(guān)閉壓力），通常買方購買時如果沒有特殊定義，閥門供應(yīng)商出于成本及試驗(yàn)安全考慮，會按照3.5bar對閥門進(jìn)行內(nèi)漏測試。但實(shí)際應(yīng)用中，介質(zhì)壓力可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于測試所用的3.5bar，對于大部分閥門（除上進(jìn)底出的閥門外）來說，隨著壓力升高，泄漏量肯定增大，那么我們可以根據(jù)IEC60534-4中的備注3計算泄露量做參考，和實(shí)際工況下的泄漏量來做比較。

考慮到調(diào)節(jié)閥泄漏量標(biāo)準(zhǔn)IEC60534-4&FCI 70-2只是對調(diào)節(jié)閥在常溫下的密封性能要求，常溫下即使閥門密封性能良好，但是并不能保證在低溫下的密封性能，可根據(jù)工藝使用特點(diǎn)要求供應(yīng)商做低溫測試，目的是檢查閥門在低溫下的密封性能，低溫測試用的是-196℃液氮，通入氦氣做測試，常用的低溫泄露測試標(biāo)準(zhǔn)有：BS6364（英國閥門標(biāo)準(zhǔn)）；EN1626（Cryogenic vessels-valves for cryogenic service）；EN12567（Isolating valves for LNG）；JB/T 7749 （低溫閥門技術(shù)條件）。

3 BS6364（英國閥門標(biāo)準(zhǔn)）

標(biāo)準(zhǔn)中定義：閥座密封試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)閥體和閥蓋的溫度到達(dá)-196℃，用氦氣在滿載密封封頂額定壓力（1.1*PS）下進(jìn)行，測試時按要求增壓，對于金屬密封控制閥，最大允許泄漏量應(yīng)為100mm3/s*DN；對于軟密封閥門，在試驗(yàn)持續(xù)時間內(nèi)應(yīng)無可見泄露。但標(biāo)準(zhǔn)中沒有對泄露等級進(jìn)行定義。

4 EN12567（Isolating valves for LNG）

雖然是液化天然氣的隔斷閥的測試要求，但其中的低溫內(nèi)漏測試標(biāo)準(zhǔn)可以拿來借鑒。在閥體和閥蓋的溫度到達(dá)-196℃和1.1*PS的試驗(yàn)壓力下用氦氣做測試，泄露量不超過表1中數(shù)值的兩倍。

Lmax是在試驗(yàn)壓力和溫度的條件下的最大液體泄漏量mm3/min，折算成氣體就是：

QG：氣體泄漏量（標(biāo)況下），單位mm3/min；

CEXP：膨脹系數(shù)（在標(biāo)況下氣體體積與在試驗(yàn)條件下液體體積的比率）

對于高溫閥門，因?yàn)闇y試條件所限，尚無標(biāo)準(zhǔn)描述高溫下的內(nèi)漏測試條件和合格標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際應(yīng)用中，判定閥門內(nèi)漏的方法是：閥門關(guān)閉4-6小時后，用紅外線測溫儀表測量閥桿（靠近閥體）或閥體下游150mm處金屬溫度，如大于70℃，則認(rèn)定為“內(nèi)漏”。

為了避免內(nèi)漏問題在現(xiàn)場發(fā)生，我們可以根據(jù)實(shí)際工況壓力要求供應(yīng)商做壓力測試或低溫測試，但高壓測試和低溫測試費(fèi)用往往昂貴，且影響交貨周期。筆者認(rèn)為對于下列閥門內(nèi)漏測試顯得尤為重要：

（1）冷熱隔絕的閥門：如果閥門關(guān)閉不嚴(yán)，損失冷量。

（2）涉及安全的六級密封閥門。

（3）產(chǎn)品放空的閥門：如果閥門關(guān)閉不嚴(yán)，裝置產(chǎn)品浪費(fèi)，使得用戶蒙受經(jīng)濟(jì)損失。

（4）需要經(jīng)常檢修設(shè)備的前后閥門：設(shè)備檢修時需要將前后閥門密封關(guān)閉。

在進(jìn)行檢測時，要在閥前保持一定的流體壓力，在閥后測量泄漏量，并且應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）利用輸入到閥前的帶壓力流體把閥座密封面上的贓物、塵土、油污沖刷掉。

（2）執(zhí)行機(jī)構(gòu)或閥門定位器通途試驗(yàn)氣壓之后，使閥門動作數(shù)次，把閥門關(guān)閉。

（3）在閥前試驗(yàn)壓力達(dá)到穩(wěn)定后，才能測量泄漏量。

（4）空分裝置中的氧閥不能用水壓做內(nèi)漏測試。

（5）考慮到試壓安全，內(nèi)漏測試不要與功能測試一起做。

5 結(jié)束語

在不影響使用的情況下，對閥門的密封性能提出過高的要求是不必要的，導(dǎo)致提高成本，造成不必要的浪費(fèi)。

作者簡介：張燕（1981-），女，工作于林德工程（杭州）有限公司。