儀表閥門對安全儀表系統(tǒng)可靠性的影響分析

莊金彬?王昕

摘 要：從現(xiàn)代大型石油生產(chǎn)裝置的安全方面考慮，人們將具有安全保障功能的安全儀表系統(tǒng)（簡稱SIS）引入其中，而儀表閥門作為SIS最重要的組成部分，其質(zhì)量水平也會對整個安全儀表系統(tǒng)產(chǎn)生重大影響。本文主要分析儀表閥門外漏和內(nèi)漏對安全儀表系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，針對如何通過改良儀表閥門以提高安全儀表系統(tǒng)的可靠性提出一定的建議以供參考。

關(guān)鍵詞：儀表閥門;安全儀表系統(tǒng);可靠性;影響分析

諸如石油產(chǎn)品這樣的運(yùn)輸介質(zhì)，有著易燃、易爆、易腐蝕和有毒性的特性，所以人們在開發(fā)它的過程中，為了能夠更科學(xué)合理，不斷研究各項技術(shù)以保障開發(fā)人員的安全，儀表自動化技術(shù)就是由此而來。近年來，具有安全保障功能的安全儀表系統(tǒng)（簡稱SIS）由于其可靠性，不斷地被引入到各項大型石油生產(chǎn)裝置中，以保障石油生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)陌踩ＷC財產(chǎn)安全以及開發(fā)人員的人身安全，防止由生產(chǎn)失誤等原因造成的重大災(zāi)難事故。儀表閥門是安全儀表系統(tǒng)的重要組成部分，在大型石油生產(chǎn)裝置中是隨處可見，但也正是因為它的頻繁使用，導(dǎo)致一旦出現(xiàn)一些問題，諸如“滴、漏、跑、冒”這樣的現(xiàn)象，就會對整個安全儀表系統(tǒng)造成影響，輕則造成原料泄露，重則導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，人員傷亡。所以我們應(yīng)該關(guān)注儀表閥門的質(zhì)量水平，以使其發(fā)揮正面積極的影響，提高安全儀表系統(tǒng)可靠性。

一、安全儀表系統(tǒng)及儀表閥門的定義與作用

（一）安全儀表系統(tǒng)的構(gòu)成及作用

安全儀表系統(tǒng)主要由繼電器、控制系統(tǒng)、現(xiàn)場檢測儀表和電磁閥，以及它們各自對應(yīng)的開關(guān)等構(gòu)成，是一個系統(tǒng)概念，注重整體性，所以一旦這個系統(tǒng)中一個細(xì)小的零部件出現(xiàn)問題，也會對整個系統(tǒng)造成或大或小的影響。而這整個系統(tǒng)配備到裝置中，主要目的就是為了保障安全，所以它對于可靠性的要求十分高。

（二）儀表閥門的定義及作用

儀表閥門是一種管路附件。它的基本功能是通過他的開啟和關(guān)閉來實現(xiàn)接通或者阻斷管道內(nèi)介質(zhì)的流通與隔絕，以實現(xiàn)對介質(zhì)的控制目的。所以導(dǎo)致對其的密封性要求十分高，我們需要防止介質(zhì)在儀表閥門處產(chǎn)生泄露現(xiàn)象。儀表閥門存在密封的部位主要有三處，分別是：啟閉件與閥座兩密封面間的接觸位置;填料與閥桿和填料函的配和處;閥體與閥蓋的連接位置。第一處密封部位如果發(fā)生失效，則會導(dǎo)致內(nèi)漏現(xiàn)象，也就是俗稱的關(guān)不嚴(yán)，它會對閥門阻斷介質(zhì)的效果以及儀表的測量精度情況產(chǎn)生影響。后兩處密封部位若發(fā)生失效，則會導(dǎo)致外漏現(xiàn)象，這會造成諸如環(huán)境污染等較嚴(yán)重的現(xiàn)象。對于石油這類有毒、易燃和易爆的介質(zhì)來說，一旦發(fā)生外漏現(xiàn)象，后果將不堪設(shè)想，所以儀表閥門的密封性能必須多加重視起來。

二、安全儀表系統(tǒng)的可靠性要求及儀表閥門失效因素

（一）介質(zhì)對安全儀表系統(tǒng)產(chǎn)生可靠性要求

對于石油裝置系統(tǒng)來說，由于它輸送的介質(zhì)石油的特殊性，導(dǎo)致它對于安全性的要求會格外的高，所以安全儀表系統(tǒng)的可靠性就格外重要。

根據(jù)可靠性工程理論的研究分析，安全儀表系統(tǒng)的所有故障中，大概有百分之九十五來自于外部故障，僅有百分之五的故障發(fā)生于控制器系統(tǒng)之中。所以人們在進(jìn)行安全儀表系統(tǒng)設(shè)計之時，要額外注意外部設(shè)備的選擇，只有選擇了高質(zhì)量的儀表閥門，才會提高整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，系統(tǒng)在運(yùn)行的時候也不易產(chǎn)生故障。

（二）儀表閥門失效的原因分析

儀表閥門失效可以大致分為內(nèi)部泄露和外部泄露兩種形式，在這兩種泄露中，發(fā)生外部泄露帶來的影響會比發(fā)生內(nèi)部泄露時嚴(yán)重很多，帶來的危害程度也不一樣，所以我們在關(guān)注儀表閥門失效時候，要著重關(guān)注造成外部泄露的一些影響因素。在石油工業(yè)中，對于石油這類有毒、易燃和易爆的介質(zhì)來說，一旦發(fā)生外漏現(xiàn)象，后果將不堪設(shè)想，導(dǎo)致運(yùn)輸介質(zhì)出現(xiàn)損耗還是輕的，嚴(yán)重一點(diǎn)的會對周圍環(huán)境造成污染，施工人員產(chǎn)生傷亡等一系列重大安全事故，損失巨大。

儀表閥門產(chǎn)生外漏的原因主要有以下幾個方面：一是由于制造儀表閥門的時候選取材料的不恰當(dāng)或者制造的工藝比較落后，閥桿在某個位置出現(xiàn)被咬死的現(xiàn)象，導(dǎo)致閥門出現(xiàn)關(guān)閉不嚴(yán)乃至無法關(guān)閉的情形，引起介質(zhì)泄露;二是用于鑄造閥體時，選取的砂眼等材料存在缺陷導(dǎo)致鑄造出來的閥體成品也存在缺陷;三是平常在使用開關(guān)時候造成的閥桿與填料之間的一些磨損卻沒有及時進(jìn)行修補(bǔ)，出現(xiàn)上部填料泄漏問題;四是閥蓋和閥體之間的密封性能不完善，泄漏出現(xiàn)在閥體連接處，比如說螺紋密封和卡套由于接口連接方式不一樣，他們互相連接的時候會產(chǎn)生安裝問題，從而導(dǎo)致外部泄露。

儀表閥門內(nèi)漏，俗稱關(guān)不嚴(yán)。是由于閥門關(guān)閉不嚴(yán)引發(fā)的一種泄漏現(xiàn)象，它發(fā)生位置主要是在閥座密封面這里。它的引發(fā)原因主要有以下幾個方面：一是閥門的制造工藝存在疏漏，閥門本身就存在密封不嚴(yán)的現(xiàn)象;二是閥頭與閥座的密封面存在磨損現(xiàn)象，這也會影響其密封性，造成泄漏;三是設(shè)備裝置在安裝或者使用的過程中，無意間損傷到了閥門的密封面，導(dǎo)致其密封能力出現(xiàn)問題;四是運(yùn)輸介質(zhì)在管道中輸送的過程中，由于過濾等環(huán)節(jié)存在的一些問題，使得介質(zhì)中存在大量的固體雜質(zhì)，導(dǎo)致閥座無法關(guān)閉嚴(yán)實，引發(fā)泄露現(xiàn)象。

（三）解決儀表閥門失效的對策

在對儀表閥門失效進(jìn)行解決時候，首先我們要確定屬于哪種泄露現(xiàn)象，再從造成該種泄露現(xiàn)象的原因中，找到針對性的對策。

防止外部泄露的對策：選用某品牌的加活載二件式填料設(shè)計。因為傳統(tǒng)的填料設(shè)計都是通過擠壓填料來達(dá)到密封的效果的，這需要有較大的力或扭矩作用于球閥才行，這不僅會導(dǎo)致開關(guān)的時候很費(fèi)勁，還會加速密封表面的磨損。傳統(tǒng)的填料設(shè)計在日常使用過程中進(jìn)行維修和填料更換也很麻煩。而在加活載二件式填料設(shè)計中，填料可以沿上下或者里外自由滑動，只要給予填料螺母一個小小的力，就能夠達(dá)到密封效果，減輕裝置的損耗。

防止閥體連接位置發(fā)生泄漏的對策：選用補(bǔ)償式閥座。補(bǔ)償性閥座是一種可以自動調(diào)節(jié)來維持密封狀態(tài)的機(jī)制。在高壓的情況下，它里面的球會在壓力作用下往下游，壓平下錯的閥座以實現(xiàn)密封狀態(tài)，上游的閥座也會隨之進(jìn)行相對應(yīng)的調(diào)整來維持密封;在低壓的情況下，錐形碟片彈簧加載的閥座則會在力的作用下壓在球面上以形成密封。

防止閥桿、閥座位置發(fā)生泄露的對策：在儀表閥門中，閥桿和閥座是最主要的受力位置，因此在裝置使用過程中，這個位置的零部件也最容易磨損，因此我們在設(shè)計選材的時候，需要選用人行足夠強(qiáng)且耐腐蝕和刮擦的原材料。除了選用最好的原材料以及最先進(jìn)的工藝外，我們在結(jié)構(gòu)上也可以做出相對應(yīng)的調(diào)整，比如使用下密封結(jié)構(gòu)的閥桿，來阻止具有腐蝕性的介質(zhì)對閥桿的腐蝕;對閥桿的螺紋進(jìn)行鍍銀處理也可以減輕扭力對于閥桿的損耗，使得閥桿的使用壽命得以延長。

三、結(jié)語

從安全方面考慮，人們將具有安全保障功能的安全儀表系統(tǒng)引入大型石油生產(chǎn)裝置中，而為了使得安全儀表系統(tǒng)更具有安全性，我們針對其最主要的組成部分儀表閥門進(jìn)行了可靠性分析。為了能夠提高儀表閥門的密封性以使其更好地服務(wù)安全儀表系統(tǒng)，我們除了選用最好的原材料和最先進(jìn)的工藝外，還在結(jié)構(gòu)上下了一番功夫。希望通過延長閥門的使用壽命來保障系統(tǒng)和裝置的有效運(yùn)行，減少外漏和內(nèi)漏引發(fā)的安全事故的發(fā)生頻率。

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