高壓加氫裝置儀表選型安裝設(shè)計(jì)中的分析

梁婷婷

摘 要：高壓加氫裝置在操作過程中面臨高溫、高壓以及工藝繁瑣等因素，必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范開展儀表的選型及安裝。筆者結(jié)合工程實(shí)踐，分析了高壓調(diào)節(jié)閥的選型、加氫裝置聯(lián)鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及安裝等問題，以期高壓加氫裝置在設(shè)計(jì)、安裝過程中的安全順利。

關(guān)鍵詞：高壓加氫裝置儀表；選型原則；選型安裝設(shè)計(jì)

中圖分類號：TE967 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）21-0275-02

由于高壓加氫裝置操作過程中，具有操作溫度高、壓強(qiáng)大、工藝多等特點(diǎn)，其需要引進(jìn)的工藝設(shè)備、安裝的儀器儀表非常多。而儀表選型及安裝是設(shè)計(jì)安裝過程中必須高度重視的首要問題，雖然在選型安裝方面高壓加氫裝置儀表有著行業(yè)相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和原則，但是應(yīng)當(dāng)注意實(shí)際操作中的特殊環(huán)境。因?yàn)樵谶@種高溫、高壓以及復(fù)雜的環(huán)境中，儀表選型及安裝將變得很是特殊且要求較高。筆者針對高壓加氫裝置儀表選型及安裝設(shè)計(jì)的特殊性進(jìn)行分析及探討，旨在規(guī)避高壓加氫裝置儀表在工程設(shè)計(jì)中的不足，以期科學(xué)設(shè)計(jì)、規(guī)范安裝。

1 高壓加氫裝置儀表選型原則、方法及計(jì)算

1.1 高壓加氫裝置儀表選型原則

①儀表的選型要嚴(yán)格遵照工藝管線等級表要求。加氫裝置管線由于自身的材質(zhì)、承受的壓力以及使用的介質(zhì)等方面有諸多不同，導(dǎo)致工藝管線等級也多有差異。從這個意義上來說，科學(xué)的選擇儀表首先必須明確儀表測量處管線及其設(shè)備的相應(yīng)等級。②儀表的選用要嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范。要確保儀表選型合適，規(guī)范加氫裝置儀表設(shè)計(jì)，必須知曉相關(guān)規(guī)范及其差異。比如，我國機(jī)械部標(biāo)準(zhǔn)BJ/T82.2-94溫度參考點(diǎn)為200℃，而美國法蘭標(biāo)準(zhǔn)ANSIB16.5溫度參考點(diǎn)基本上都高于426.7℃。③儀表選型要同工藝參數(shù)操作、儀表安裝統(tǒng)籌規(guī)劃。儀表本身有一定的局限性，其選型必須同工藝參數(shù)操作范圍一并規(guī)劃。同時(shí)，考慮到加氫裝置的特殊性，儀表選型要同儀表安裝一并規(guī)劃，因?yàn)榧词箚蝹€儀表選型沒有差錯，但是若在儀表安裝過程中才發(fā)現(xiàn)不匹配，施工現(xiàn)場將很難及時(shí)改換且風(fēng)險(xiǎn)很大。

1.2 調(diào)節(jié)閥的選型

調(diào)節(jié)閥選用氣動薄膜或氣缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一般情況下可采用直通或角型閥體，流量特性選擇等百分比，近似等百分比，線性。

口徑≤DN200（8″）的調(diào)節(jié)閥優(yōu)先選用Globe調(diào)節(jié)閥（單座和套筒式），口徑≥DN250（10″）的調(diào)節(jié)閥或用于低壓差場合的調(diào)節(jié)閥，應(yīng)采用雙偏心蝶閥或偏心旋轉(zhuǎn)閥；調(diào)節(jié)型蝶閥開度為0～60%；在要求泄漏量小、閥前后壓差較小的場合選用單座調(diào)節(jié)閥；在閥前后壓差較大、工藝介質(zhì)不含固體顆粒的場合或因閥門壓降大引起較大噪聲的場合選用套筒調(diào)節(jié)閥；調(diào)節(jié)精度要求不高的場合可選用自力式調(diào)節(jié)閥；含有固體顆粒﹑高粘度的場合，應(yīng)采用V型球閥或偏心旋轉(zhuǎn)閥；對于高壓差、閃蒸、空化、高噪聲等情況，可選用多級降壓閥等。

在調(diào)節(jié)閥流向上，通常采用流開方向，因?yàn)榉€(wěn)定性高。調(diào)節(jié)閥閥芯選擇正作用閥芯，底進(jìn)側(cè)出調(diào)節(jié)閥流向?yàn)榱鏖_狀態(tài)，側(cè)進(jìn)底出則截然相反。調(diào)節(jié)閥泄漏等級通常情況下采用美國標(biāo)準(zhǔn)ANSI/FCI 70-2IV級，而不采用中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T-4213。調(diào)節(jié)閥填料通常情況下選擇V型聚四氟乙烯，壓力等級大于等于600LB或介質(zhì)溫度大于220℃的調(diào)節(jié)閥填料采用石墨填料。在遇到緊急情況時(shí)調(diào)節(jié)閥儀表應(yīng)采用氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)并處在安全的部位。為了規(guī)避風(fēng)事故對儀表帶來的不利影響以及潛在的隱患應(yīng)采取增加調(diào)節(jié)閥機(jī)械限位的手段。同時(shí)，為有效控制、消除噪音，應(yīng)該選擇約束條件的原理對特殊閥芯設(shè)計(jì)防止汽蝕，消解空化作用，當(dāng)然還可以采取低噪音控制閥減少噪音污染、消除傷害，確保工作噪聲不高于85dB。調(diào)節(jié)閥的材質(zhì)要達(dá)到承受工藝介質(zhì)腐蝕的要求，同時(shí)應(yīng)達(dá)到工藝管道等級表的相關(guān)要求。各種材料的壓力-溫度等級應(yīng)當(dāng)達(dá)到ASMEB16.34相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在發(fā)生磨損或閃蒸可能性較高的場所，對調(diào)節(jié)閥閥芯材質(zhì)要求較高，必須選擇相應(yīng)的材質(zhì)并采取相關(guān)處理手段。在出現(xiàn)氣蝕的工況下，應(yīng)當(dāng)選擇防氣蝕結(jié)構(gòu)。含有催化劑介質(zhì)的調(diào)節(jié)閥閥內(nèi)件對硬度以及耐磨度有較高要求，要選擇HRC硬度不低于55的硬質(zhì)耐磨材料。根據(jù)介質(zhì)腐蝕工況，部分閥門應(yīng)進(jìn)行NACE處理，與工藝介質(zhì)接觸部件必須達(dá)到NACE MR0103相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。在苛刻工況下，調(diào)節(jié)閥的材質(zhì)要求更加嚴(yán)苛。在介質(zhì)高溫易結(jié)焦的情況下，還應(yīng)考慮閥門的在線沖洗，避免閥門內(nèi)部介質(zhì)結(jié)焦造成閥門無法動作。

1.3 調(diào)節(jié)閥的計(jì)算

根據(jù)調(diào)節(jié)閥的工藝條件實(shí)際情況分析計(jì)算其相應(yīng)的一些數(shù)據(jù)，包括調(diào)節(jié)閥的CV值、閥門開度、噪聲情況等方面，按照分析計(jì)算情況并結(jié)合工藝介質(zhì)參數(shù)，統(tǒng)籌關(guān)注流量情況（最大、最小和正常流量）以及調(diào)節(jié)質(zhì)量兩方面要素，進(jìn)而計(jì)算出調(diào)節(jié)閥的口徑以及閥芯內(nèi)徑等方面的數(shù)據(jù)，最終合理選擇調(diào)節(jié)閥。為了減小管道應(yīng)力，降低閥門流速，閥體尺寸不應(yīng)小于上游工藝管道尺寸的1/2，且閥體尺寸不得超過上游工藝管道尺寸。雖然調(diào)節(jié)閥的固有流量特性主要包括等百分比、快開以及線性等三大類型，但是綜合考慮，筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)采用等百分比特性。因?yàn)榫哂械劝俜直攘髁刻匦缘拈y門有著明顯的優(yōu)勢，比較適合以下幾種特殊場合：①小部分的壓力降留給控制閥而正常地相應(yīng)大部分被系統(tǒng)自身吸收的場合；②壓力控制場合；③壓力降瞬間變化且預(yù)期較高的場合。在液位控制場合以及要求增益恒定的流體控制場合，一般情況下要求使用具有線性特性的閥門，而開/關(guān)場合則通常使用具備有快開流量特性的控制閥。依據(jù)調(diào)節(jié)閥的流量特性曲線確定閥門額定流量系數(shù)，一般情況下開度范圍在10～90%之間，過大或過小都不合適。常規(guī)條件下進(jìn)行操作時(shí)，線性特性的調(diào)節(jié)閥開度最小不低于40%，最大不超過60%，等百分比特性的閥門開度最小不低于30%，最大不超過75%。特殊場合的調(diào)節(jié)閥（如放空、泵或壓縮機(jī)的最小回流控制等）可以不受上述相對行程范圍的限制。當(dāng)混合物出現(xiàn)液、氣兩相流工況，閥門流通能力等于液相流通能力加和氣相流通能力再適當(dāng)放大。

2 高壓加氫裝置連鎖系統(tǒng)的有關(guān)問題分析

2.1 高壓加氫裝置連鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中有關(guān)注意事項(xiàng)

當(dāng)按照邏輯圖進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)按照工藝正常時(shí)聯(lián)鎖輸入、輸出情況，合理選擇相應(yīng)觸點(diǎn)，因?yàn)樵谶@種情況下，常開觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn)并非完全等同于繼電器。在失電狀態(tài)下，繼電器的常開觸點(diǎn)是其斷開的觸點(diǎn)，而其常閉觸點(diǎn)則是相應(yīng)狀態(tài)下閉合觸點(diǎn)。鑒于上述特點(diǎn)，倘若發(fā)生繼電器正常斷電的情況，繼電器常閉觸點(diǎn)或常開觸點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)能夠被采用并做到同工藝正常時(shí)觸點(diǎn)型式相匹配，所以通常情況下，國內(nèi)在進(jìn)行加氫裝置連鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中多選擇常開觸點(diǎn)。

2.2 高壓加氫裝置連鎖系統(tǒng)安裝過程中有關(guān)注意事項(xiàng)

高壓加氫裝置危險(xiǎn)性高，主要體現(xiàn)在煉油設(shè)備中溫度高、壓力大、易燃爆等方面，一旦操作不當(dāng)，極易出現(xiàn)安全事故。為了避免事故的發(fā)生，在加氫裝置設(shè)計(jì)之后的安裝過程，仍然不能放松警惕，必須把安全要素作為首要因素予以重視、規(guī)劃。筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)從以下幾個方面進(jìn)行規(guī)避：①保障安全泄壓。等級壓力表取源閥后必須采用三通和截止閥設(shè)置壓力表的泄壓管線，確保測量引線安全泄壓。②正確采用壓力取源部件。通常情況下，多選擇3/4承插焊截止閥作為壓力取源部件，因?yàn)橐坏┌l(fā)生儀表測量引線部位的踩踏情況，其質(zhì)地柔軟有韌性而很難出現(xiàn)斷裂，保障了操作過程中的安全。③加蓋管帽防止泄漏。為避免高壓儀表測量引線放空閥在工作之后發(fā)生泄漏，應(yīng)該在操作過程中在全部高壓儀表測量引線放空管上加蓋管帽。④選擇法蘭連接熱電偶。在工藝管道上開口進(jìn)行分支管焊接，這樣可有效縮減焊口開口。同時(shí)，在焊接的過程中，應(yīng)選取與熱電偶匹配法蘭直接著手焊接，并保持同熱電偶有效銜接，防止因采取螺紋出現(xiàn)高壓、火災(zāi)等事故。⑤盡量減少開口數(shù)。在安裝高壓物位儀表時(shí)，要力求避開在高壓設(shè)備上進(jìn)行儀表開口。同時(shí)，為了防止裝置同法蘭銜接時(shí)，發(fā)生誤差不易安裝的問題，必須把物位連通管與浮筒有效銜接，借助連通管解決裝置在生產(chǎn)過程中的微小誤差而產(chǎn)生的不易安裝問題，確保高壓加氫裝置連鎖系統(tǒng)能夠安全開展。

3 結(jié) 語

綜上所述，鑒于高壓加氫裝置在操作過程中面臨高溫、高壓以及工藝繁瑣等要素，必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范開展儀表的選型及安裝，確保高壓加氫裝置在設(shè)計(jì)、安裝過程中的安全、穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1]白俊強(qiáng).高壓加氫裝置儀表選型安裝設(shè)計(jì)中的分析[J].化工管理，2017（30）：186.

[2]卜錦海.高壓加氫裝置儀表選型安裝設(shè)計(jì)中的若干問題[J].石油化工自動化，2001（1）：3～10.

[3]陳曉輝.煤焦油加氫裝置自動控制系統(tǒng)的研究及設(shè)計(jì)[D].山東大學(xué)，2014.

[4]寧學(xué)典.加氫裂化裝置冷高壓分離器控制系統(tǒng)的設(shè)置及其安全性[J].煉油技術(shù)與工程，2005（7）：51～54.

[5]李 敏.液相循環(huán)加氫裝置臨氫單元儀表選型的實(shí)踐[J].化工管理，2016（23）：94～95.

收稿日期：2018-6-23