石化工程常用閥門的選用及故障分析

周厚谷

摘 要：大型管道系統(tǒng)中重要的裝置種類非常多，其中起到關(guān)閉、開合作用的部件就是閥門。閥門這種部件本身有很多品種和規(guī)格，并且用途十分廣泛，在每一個(gè)大型裝置中使用量都非常大。所以設(shè)備選型是非常重要的問(wèn)題，閥門質(zhì)量如果不過(guò)關(guān)也會(huì)造成嚴(yán)重的泄露事件，這不僅僅會(huì)給企業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)效益損失，甚至還可能會(huì)危害人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。本文針對(duì)設(shè)備選型的問(wèn)題以及可能會(huì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，希望可以給相關(guān)工作提供一些參考。

關(guān)鍵詞：閥門；選用；故障分析

在石油化工的領(lǐng)域，其大型裝置和管道系統(tǒng)中非常廣泛地應(yīng)用到閥門這個(gè)部件，閥門通過(guò)其開閉，可以實(shí)現(xiàn)減壓增壓，還能改變介質(zhì)的流向。石油化工行業(yè)本身具有一定的特殊性，在操作過(guò)程中經(jīng)常承受高溫高壓，并且有毒有害氣體和易燃易爆物質(zhì)非常多見，為了維持生產(chǎn)的連續(xù)性，這也給閥門自身的質(zhì)量提出了較高的要求。閥門使用量非常大，在具體工作中耗損情況是十分嚴(yán)重，所以閥門類型的選擇和質(zhì)量的控制都是非常重要的內(nèi)容。

1 閥門設(shè)備選型的依據(jù)

由于生產(chǎn)工藝各有不同，并且管道系統(tǒng)對(duì)于閥門的具體要求也不一樣，所以閥門在種類和結(jié)構(gòu)形式上是多種多樣的，設(shè)備選型一直是工程設(shè)計(jì)中非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容。選用最為合適的閥門設(shè)備，可以延長(zhǎng)使用壽命，對(duì)于設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行來(lái)說(shuō)作用非常明顯。

1.1 閥門的溫度和壓力

在一定溫度下，能夠承擔(dān)的最大壓力就是閥門的壓力-溫度的額定數(shù)值，溫度升高的話，其壓力閾值也會(huì)有所降低，這項(xiàng)內(nèi)容也是閥門設(shè)備選擇的主要依據(jù)。很多國(guó)家都針對(duì)閥門和法蘭管件分別制定了壓力-溫度的額定閾值，部分廠商直接將二者采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 關(guān)于閥門材料

對(duì)于一個(gè)閥門部件來(lái)說(shuō)，其選擇除了溫度和壓力之外，質(zhì)量往往直接決定可靠性和使用壽命的重要因素，并且也對(duì)其耐腐蝕性有一定的影響。閥門會(huì)隨著其型號(hào)和用途不同，而在材料上也產(chǎn)生一定區(qū)別，所以不同的閥門，對(duì)于其材料的要求有所不同，除此之外也應(yīng)該考慮到此種材料的耐熱性能和抗腐蝕性能。

1.3 閥門部件的密閉性

密閉性也是一個(gè)閥門質(zhì)量的重要衡量因素，一個(gè)閥門中的密封部位包括以下幾種：?jiǎn)㈤]件、閥體閥蓋之間的連接部位、閥門管道之間的連接、填料和閥桿之間等等。其中啟閉件出現(xiàn)泄漏情況即為內(nèi)漏、不容易被發(fā)現(xiàn)，其余則為外漏。密閉性也是閥門管件質(zhì)量的主要影響因素，是閥門選用的一項(xiàng)重要參數(shù)。

1.4 消防安全問(wèn)題

在火災(zāi)發(fā)生之后，閥門如果成為整個(gè)管道系統(tǒng)的破壞點(diǎn)，將會(huì)給整個(gè)管道造成很大破壞，有其是軟密封閥門，其使用的材料強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于閥體金屬，并且隨著閥門周圍溫度上升，軟密封結(jié)構(gòu)很有可能成為破壞點(diǎn)，直接加重火災(zāi)所造成的破壞。很多軟密封閥門雖然密閉性較好，但如果應(yīng)用的管道用于輸送易燃易爆物品，則應(yīng)該重視防火設(shè)計(jì)工作。

2 工程應(yīng)用中常見故障分析

2.1 閥門選型不當(dāng)

閥門事故的主要原因是選型不當(dāng)引起的。

2.1.1 球閥在常閉狀態(tài)下長(zhǎng)期使用后，水垢等介質(zhì)雜質(zhì)易附著在閥瓣球體表面，使閥門開啟時(shí)所需力矩增加，造成閥門開啟不靈。因此，選用時(shí)，常閉的場(chǎng)合宜選用蝶閥，常開的場(chǎng)合宜選用球閥。因?yàn)榈y處于全閉位置時(shí)，閥座密封面與閥瓣接觸，雜質(zhì)不容易粘著，球閥全開時(shí)情況相同。

2.1.2 對(duì)于像閘閥和球閥等具有雙密封閥座的閥門，中腔內(nèi)部容易滯留流體介質(zhì)，當(dāng)受外部環(huán)境溫度升高或系統(tǒng)升溫等影響，滯留的流體介質(zhì)易膨脹或蒸發(fā)，使閥體內(nèi)產(chǎn)生過(guò)高的壓力，導(dǎo)致密封圈變形或破壞，引起泄漏。此時(shí)，應(yīng)采用具有泄壓結(jié)構(gòu)的閥門。

2.1.3 用于蒸汽鍋爐等排污管道的小口徑閘閥，蒸汽通過(guò)時(shí)閥門被加熱，關(guān)閉冷卻后，閘板易楔死，造成再次開啟困難。此時(shí)，選用的閘閥應(yīng)考慮設(shè)置旁通或全關(guān)閉后再倒回半圈，作為閥門的關(guān)閉位置或改選截止閥等。

2.1.4 在緊鄰彎道處設(shè)置旋啟式止回閥時(shí)，由于渦流的作用會(huì)引起閥瓣的旋轉(zhuǎn)，使閥瓣和閥銷產(chǎn)生振顫和磨損，甚至脫落。此時(shí)宜考慮在止回閥前后設(shè)計(jì)有一定長(zhǎng)度的直管段，或選用有阻止閥瓣回轉(zhuǎn)的止回閥結(jié)構(gòu)閣。

2.2 流體介質(zhì)的速度

2.2.1 流速過(guò)大

截止閥在部分開啟位置使用時(shí)，高速流體的沖擊力作用在閥瓣上引起閥瓣回轉(zhuǎn)，閥瓣和閥桿連接部位磨損、脫落。此時(shí)，宜考慮帶波紋管的截止閥，阻止閥瓣回轉(zhuǎn)。旋啟式止回閥的流體流速過(guò)大，則閥瓣處于全開位置附近懸浮在流體中，易產(chǎn)生顫振。

2.2.2 流速過(guò)低

旋啟式止回閥在低壓、低流速條件下使用時(shí)（閥瓣開啟高度大約10°），閥瓣處于接近全閉位置，易產(chǎn)生顫動(dòng)，與閥座拍打，發(fā)出“咔嗒咔嗒”的聲音，閥瓣緊固件被撞擊易松動(dòng)，破壞閥瓣連接部位，最終將損害其密封表面。

2.3 止回閥

止回閥對(duì)于使用條件（有無(wú)脈動(dòng)、水錘現(xiàn)象等）較敏感，使用中發(fā)生故障的情況比較多。選用時(shí)應(yīng)考慮最大和最小使用流量、壓力波動(dòng)情況、止回閥適用的最低流速及尺寸等因素，根據(jù)閥門前后壓力差，確定閥門的開啟高度。

2.3.1 旋啟式閥門在低壓、低流速時(shí)使用，閥瓣易產(chǎn)生顫動(dòng)，此時(shí)閥門只能部分打開，閥瓣不斷開關(guān)持續(xù)顫動(dòng)。防止顫動(dòng)可以從閥門結(jié)構(gòu)上（如采用均重桿輔助閥瓣關(guān)閉的結(jié)構(gòu)）和配管上（如提高流速或?qū)⒅够亻y下游的閥門關(guān)小，減小止回閥下游流速的波動(dòng)）進(jìn)行考慮。

2.3.2 當(dāng)流體的流動(dòng)方向突然變化時(shí)，止回閥的閥瓣會(huì)猛烈關(guān)閉在閥座上，引起閥座很大的磨損，并沿管道產(chǎn)生水錘。工程選用中，應(yīng)從閥的結(jié)構(gòu)（如閥瓣上安裝阻尼裝置或使用金屬閥座）、開關(guān)速度、緩沖儲(chǔ)罐設(shè)置等方面充分考慮。

結(jié)束語(yǔ)

閥門的種類繁多，使用量大，但是質(zhì)量參差不齊，所以由閥門選用不當(dāng)或者質(zhì)量不合格導(dǎo)致的事故一直是石化行業(yè)面臨的一個(gè)難題。除此之外，在實(shí)際使用中操作方式不當(dāng)，或者部件老化、閥門出現(xiàn)泄漏等等都是非常常見的情況，應(yīng)該予以注意。本文首先介紹了閥門類型，并對(duì)其選用情況就行了一些說(shuō)明，在使用過(guò)程中，工作人員應(yīng)該對(duì)閥門的結(jié)構(gòu)心中有數(shù)，并且重視新技術(shù)和新材料的動(dòng)態(tài)。閥門在石化行業(yè)中屬于關(guān)鍵部件，只有提高對(duì)其的重視程度，才能讓石化工業(yè)在運(yùn)行中保證安全穩(wěn)定，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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