石油化工裝置自控閥的應(yīng)用

翁國定　褚海軻

摘 要：自控閥在石化裝置當(dāng)中屬于流體管路控制裝置，主要功能是保證管路內(nèi)介質(zhì)流通與切斷、壓力和流量等調(diào)節(jié)，確保管路與設(shè)備能夠正常運(yùn)行。本文在深入研究自控閥應(yīng)用優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，結(jié)合石油化工案例項(xiàng)目，深入研究自控閥在石油化工項(xiàng)目中的試驗(yàn)要求、試驗(yàn)項(xiàng)目及注意事項(xiàng)，以期優(yōu)化自控閥選擇與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：石油化工;裝置;自控閥

自控閥屬于通過電動、氣動或者電磁等方式驅(qū)動的閥門，在智能控制裝置的應(yīng)用下，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。其屬于石化傳輸系統(tǒng)終端重要設(shè)備，其施工質(zhì)量關(guān)乎石化裝置的使用安全。施工過程試驗(yàn)環(huán)節(jié)為質(zhì)量控制要點(diǎn)，因此，需要結(jié)合設(shè)計(jì)需求，采取完善的工藝，保證自控閥的施工質(zhì)量，和其他智能控制設(shè)備共同組成生產(chǎn)系統(tǒng)，提升石化企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)安全性。

1 石化裝置當(dāng)中自控閥的應(yīng)用優(yōu)勢

在科技發(fā)展過程，石化生產(chǎn)逐漸趨向自動化，生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的采集方式發(fā)生改變。自動化系統(tǒng)下，需要使用各類智能儀表和閥門，自控閥為其中之一。將其應(yīng)用在石化裝置當(dāng)中，可實(shí)現(xiàn)對裝置的集中控制。由于化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)，所有原料成品等均屬易燃易爆類化學(xué)品，因此自控閥應(yīng)用過程的安全性為首要考慮因素。需要結(jié)合工程類型以及施工工藝，關(guān)注自控閥流量、壓力、密閉性等試驗(yàn)，施工之前及時展開性能試驗(yàn)，防止其使用過程存在誤動問題，造成安全隱患。與此同時，在石油化工裝置生產(chǎn)中，為滿足生產(chǎn)工藝自動化、精確化控制要求，防范和控制安全生產(chǎn)事故，只有使用高性能的自控閥以及儀表，才能便于相關(guān)人員掌握化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)各項(xiàng)參數(shù)，優(yōu)化控制措施。

2 石油化工裝置施工環(huán)節(jié)自控閥的應(yīng)用

自控閥門屬于石化裝置施工環(huán)節(jié)的必要部件。為保證石化裝置施工質(zhì)量，需要對自控閥的應(yīng)用過程加以優(yōu)化，關(guān)注閥門安裝之前試驗(yàn)工作，防止自控閥使用環(huán)節(jié)存在失效問題，造成人員傷亡或者環(huán)境污染各類問題，影響企業(yè)效益。

2.1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目石化裝置主要生產(chǎn)乙烯原料，年產(chǎn)量80萬t，項(xiàng)目施工需要安裝自控閥約330個，最小自控閥口徑約0.5英寸，最大自控閥口徑75英寸，自控閥設(shè)計(jì)壓力<7.2MPa，施工環(huán)節(jié)，重點(diǎn)對氣動閥試驗(yàn)流程展開介紹。

2.2 試驗(yàn)準(zhǔn)備

由于項(xiàng)目施工使用氣動閥的口徑各不相同，工作壓力范圍為0.2～0.8MPa，為確保氣動閥試驗(yàn)條件符合氣動閥工作條件要求，需要綜合考慮氣動閥管徑和氣動閥工作壓力合理選擇試驗(yàn)臺型號，并對試驗(yàn)過程壓力量程合理設(shè)定，具體內(nèi)容如表1所示：

除表中的壓力設(shè)計(jì)之外，為確保試驗(yàn)壓力涵蓋自控閥整個試驗(yàn)范圍，試驗(yàn)過程，由型號為V-1.05/12.5空壓機(jī)提供氣源，最大提供1.25MPa壓力。使用MC2發(fā)生器模擬信號，配合FLUKE754校驗(yàn)儀共同輸出，組成執(zhí)行機(jī)構(gòu)。準(zhǔn)備過程，確保所有計(jì)量儀器需處于檢定合格的周期之內(nèi)。

2.3 試驗(yàn)要求

自控閥出庫環(huán)節(jié)，需要按照其技術(shù)文件以及質(zhì)量合格證明，對其展開全面檢查，結(jié)合設(shè)計(jì)要求，核實(shí)閥門銘牌各項(xiàng)內(nèi)容，主要包括材質(zhì)、尺寸、填料和規(guī)格等，保證檢察環(huán)節(jié)各部件完好，無損壞，同時閥芯和閥體等位置沒有銹蝕問題。檢驗(yàn)過程，由檢驗(yàn)人員完成對資質(zhì)書的審核，和試驗(yàn)員之間展開技術(shù)交底，將自控閥各項(xiàng)操作流程加以明確之后，才可進(jìn)行試驗(yàn)檢測。

2.4 試驗(yàn)項(xiàng)目

2.4.1 氣密性

在自控閥的氣密性檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，先將試驗(yàn)閥向試驗(yàn)臺位置吊裝，將氣源就位，并和閥門的氣源入口相連接，此時，空壓機(jī)能夠提供持續(xù)氣源。設(shè)置球閥在空壓機(jī)的出口位置，同時設(shè)置一塊壓力表，用于檢測試驗(yàn)環(huán)節(jié)壓力值。確保閥體執(zhí)行器的信號線和校驗(yàn)儀二者銜接良好，將空壓機(jī)啟動并加壓，向薄膜氣室內(nèi)輸入清潔氣體，保證校驗(yàn)儀電流信號處于4～20mA，間隔4mA為1檔，共計(jì)5檔，此時調(diào)節(jié)閥行程在0～100%之間，每檔間隔25%。將氣源球閥及時切斷，并對壓力表示數(shù)進(jìn)行觀察。試驗(yàn)5min之內(nèi)，若壓力示數(shù)不下降，則代表調(diào)節(jié)閥的氣密性良好，試驗(yàn)合格;反之若在此期間，壓力迅速下降，代表調(diào)節(jié)閥存在泄漏之處，試驗(yàn)不合格。

2.4.2 行程

行程試驗(yàn)環(huán)節(jié)，校驗(yàn)儀的設(shè)置和氣密性試驗(yàn)恰好相反，設(shè)置校驗(yàn)儀電流信號處于20～4mA之間，以遞減的方式，間隔4mA為1檔。調(diào)節(jié)閥行程在100～0%之間，間隔25%為1檔。在設(shè)計(jì)文件以及事故切斷閥文件當(dāng)中，需要對執(zhí)行器展開故障狀態(tài)、全行程時間等試驗(yàn)。試驗(yàn)過程，要保持執(zhí)行器在全關(guān)、全開等狀態(tài)之下，對電磁閥展開操作，控制執(zhí)行器狀態(tài)趨向全開、全關(guān)，記錄電磁閥從開始產(chǎn)生動作至執(zhí)行器完成整個行程所需時間，該時間應(yīng)和設(shè)計(jì)文件要求相符，之后將氣源、電源等切斷，確保閥門產(chǎn)生故障狀態(tài)和設(shè)計(jì)要求相符。

2.4.3 耐壓性

對自控閥體的耐壓強(qiáng)度展開試驗(yàn)，確保試驗(yàn)環(huán)節(jié)閥體執(zhí)行器信號和校驗(yàn)儀之間接線良好，按照調(diào)節(jié)閥的“氣開”方式，設(shè)置校驗(yàn)儀的輸出電流為20mA，按照其“氣關(guān)”方式，設(shè)置電流信號為4mA。之后，將調(diào)節(jié)閥設(shè)置為“全開”狀態(tài)，以免試驗(yàn)環(huán)節(jié)閥體之中殘存氣體，對試驗(yàn)結(jié)果精度造成影響。試驗(yàn)過程，先松開閥桿密封位置的緊固螺栓，并對閥門試壓臺進(jìn)行上水與加壓，一直到閥座位置上閥桿密封處出現(xiàn)連續(xù)水滴，并且無氣泡，此時可停止加壓。將螺栓擰緊之后，保持沒有水滴滲出，繼續(xù)加壓。按照規(guī)范，自控閥壓力試驗(yàn)，壓力需要為閥門壓力值1.5倍，在試驗(yàn)增壓環(huán)節(jié)，需要持續(xù)對試壓臺上方壓力表展開觀察，到達(dá)試驗(yàn)壓力之后，立刻停止繼續(xù)加壓，以確保試壓環(huán)節(jié)閥腔承壓時間≥3min，壓力表示數(shù)不發(fā)生下降，同時，閥體表面無明顯泄漏現(xiàn)象，此時代表試驗(yàn)結(jié)果合格。

2.4.4 泄漏量

自控閥應(yīng)用環(huán)節(jié)，其泄漏量的試驗(yàn)為重點(diǎn)環(huán)節(jié)。試驗(yàn)過程應(yīng)符合如下規(guī)定：第一，試驗(yàn)所選介質(zhì)需清潔，若使用氣壓試驗(yàn)，可選擇空氣或者氮?dú)鉃榻橘|(zhì);若選擇液壓試驗(yàn)，可使用水為介質(zhì)，控制介質(zhì)溫度在5～40℃之間;第二，控制試驗(yàn)壓力0.35MPa，若自控閥最高允許壓力差低于0.35MPa，需要與文件當(dāng)中規(guī)定壓力相符;第三，對于“氣開式”的調(diào)節(jié)閥，需要保證其氣動壓力值為0，對于“氣關(guān)式”的調(diào)節(jié)閥，壓力輸入可在其壓力上限基礎(chǔ)上增加20kPa，對于“切斷式”調(diào)節(jié)閥，壓力信號的確認(rèn)按照文件規(guī)定執(zhí)行;第四，若試驗(yàn)環(huán)節(jié)，壓力為自控閥最高工作壓差，此時，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)當(dāng)中壓力設(shè)計(jì)應(yīng)該和文件要求相符。

試驗(yàn)環(huán)節(jié)，應(yīng)該結(jié)合相關(guān)公式，對閥門泄漏量最高值展開計(jì)算。以口徑大小為2英寸的氣動閥試驗(yàn)為例，其設(shè)計(jì)壓力3MPa，密封等級Ⅳ級，Cv=14，試驗(yàn)環(huán)節(jié)使用水作介質(zhì)，可按照公式計(jì)算出閥門的泄漏量：

由于試驗(yàn)環(huán)節(jié)，選取水作為介質(zhì)，其ρ/ρ0=1，按照Q1

計(jì)算結(jié)果，結(jié)合閥門的泄漏等級，可計(jì)算出最高泄漏值：

Qmax=Q1×10-4=1.87Kv×10-4m3/h

經(jīng)換算，最高流量為：Qmax=0.16CvL/h=37.38mL/min

通過上述計(jì)算，可獲知自控閥泄漏量的最高允許值。試驗(yàn)結(jié)束之后，可將閥體中的水全部放出，并吹干閥門。

2.5 注意事項(xiàng)

由于自控閥的試驗(yàn)過程在石化項(xiàng)目儀表施工環(huán)節(jié)十分重要，試驗(yàn)過程方法的科學(xué)性，關(guān)乎檢驗(yàn)結(jié)果精準(zhǔn)度，和自控閥投入使用之后的安全性有直接關(guān)聯(lián)。因此，需要注意對重點(diǎn)試驗(yàn)工序的質(zhì)量控制。

3 結(jié)束語

總之，為確保化工生產(chǎn)過程，裝置中設(shè)備、管路等處于正常使用狀態(tài)，需要關(guān)注此類項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)自控閥的運(yùn)用，結(jié)合項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求，選擇合理的試驗(yàn)流程，高質(zhì)量完成自動閥的質(zhì)量檢測工作，保證其可順利應(yīng)用于化工生產(chǎn)當(dāng)中。

作者簡介：

翁國定（1967- ），男，漢族，浙江人，大學(xué)，工程師（化工），化工安全。