設(shè)計(jì)工裝與改進(jìn)設(shè)備完成調(diào)節(jié)閥檢驗(yàn)

【摘 要】 本文介紹了調(diào)節(jié)閥的檢驗(yàn)試驗(yàn)要求及具體操作；針對(duì)檢驗(yàn)過程中遇到的操作問題，提出如何利用現(xiàn)有裝置，制作胎具和改造設(shè)備，滿足對(duì)強(qiáng)度和泄漏量的檢驗(yàn)，以達(dá)到滿足工期要求，節(jié)約資金。

【關(guān)鍵詞】 調(diào)節(jié)閥 檢驗(yàn) 強(qiáng)度 泄漏量 胎具

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2017.01.005

調(diào)節(jié)閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門組成，在石化行業(yè)的自動(dòng)控制中廣泛使用。按其執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的動(dòng)力，調(diào)節(jié)閥可以分為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和液動(dòng)調(diào)節(jié)閥等；按閥門結(jié)構(gòu)分，調(diào)節(jié)閥一般為截止閥、球閥和蝶閥。調(diào)節(jié)閥由于其自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用工況要求，檢驗(yàn)項(xiàng)目與普通閥門有很大區(qū)別。

受某石化公司國(guó)家重點(diǎn)工程項(xiàng)目部的委托，我所對(duì)其整個(gè)工程的所有調(diào)節(jié)閥安裝前進(jìn)行檢驗(yàn)。現(xiàn)階段有關(guān)調(diào)節(jié)閥的國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)較少，委托方要求以設(shè)計(jì)文件或出廠技術(shù)條件作為主要檢驗(yàn)依據(jù)，并參考GB/T 4213-2008《氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥》的相關(guān)內(nèi)容。檢驗(yàn)的項(xiàng)目包括：行程試驗(yàn)、膜頭氣密性試驗(yàn)、閥門強(qiáng)度試驗(yàn)和泄漏量試驗(yàn)等。其中泄漏量試驗(yàn)十分重要，是調(diào)節(jié)閥安裝前的試驗(yàn)重點(diǎn)和在線功能安全的保障基礎(chǔ)，也是此次委托方所重點(diǎn)關(guān)注的檢驗(yàn)項(xiàng)目。

1 檢驗(yàn)項(xiàng)目及要求

1.1 行程試驗(yàn)

由于行業(yè)本質(zhì)安全的要求，石化行業(yè)調(diào)節(jié)閥以氣動(dòng)和電動(dòng)為主。氣動(dòng)閥在行程檢驗(yàn)中通入額定儀表風(fēng)，電動(dòng)閥輸入4-20mA直流信號(hào)。帶閥門定位器的取0、50%和100%三點(diǎn)，查看定位器上的顯示裝置和信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，并查看閥門實(shí)際開度是否相符。以GB/T 4213-2008《氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥》表1或技術(shù)文件作為判定指標(biāo)。

1.2 膜頭氣密性試驗(yàn)

將0.1MPa的儀表風(fēng)輸入薄膜氣室，切斷氣源，保持5min氣室壓力下降不得大于2.5kPa。

1.3 閥門強(qiáng)度試驗(yàn)

閥門全開狀態(tài)下用5℃-40℃含防銹劑的水，按調(diào)節(jié)閥的入口方向輸入，試驗(yàn)壓力為公稱壓力的1.5倍，保壓時(shí)間不低于3min，不應(yīng)有肉眼可見的泄漏。試驗(yàn)方法與常規(guī)閥門基本一致。

1.4 泄漏量試驗(yàn)

在閥門完全關(guān)閉的情況下通入5℃-40℃試驗(yàn)用清潔氣體或水，施加一定的壓力（一般為0.35MPa），測(cè)量其泄漏量。泄漏量不得超過委托方要求的最大泄漏量，如未做要求，則按表1進(jìn)行計(jì)算：

閥額定容量應(yīng)按下式計(jì)算：

2 實(shí)際操作中遇到的問題

2.1 使用現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)備對(duì)多種閥門進(jìn)行試壓

我所現(xiàn)有臥式抱爪式閥門試驗(yàn)機(jī)，以試驗(yàn)閘閥和截止閥為主，但調(diào)節(jié)閥以截止閥、球閥和蝶閥居多，按照相關(guān)閥門試驗(yàn)要求，試驗(yàn)設(shè)備不應(yīng)有施加影響閥門的外力，因此截止閥、閘閥等法蘭式閥門進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)都采用抱爪式，淘汰了以前廣泛使用的萬能型對(duì)夾式試驗(yàn)設(shè)備。

截止閥、球閥和蝶閥等不同結(jié)構(gòu)的閥門需要不同類型的試壓設(shè)備，由于工期要求緊，閥門品種多，且規(guī)格涵蓋DN15至DN1200，無論從時(shí)間上還是從經(jīng)濟(jì)角度都不可能配備所有的試驗(yàn)設(shè)備，只能因地制宜，一機(jī)多用。

2.2 閥門結(jié)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)導(dǎo)致一些閥門無法裝卡

蝶閥和部分球閥由于自身結(jié)構(gòu)限制，存在無法裝卡的問題。調(diào)節(jié)閥上薄膜氣室、閥門定位器等機(jī)構(gòu)所占空間較大，限制和阻礙閥門試驗(yàn)設(shè)備抱爪的裝卡。

2.3 現(xiàn)有設(shè)備無法進(jìn)行液體泄漏量試驗(yàn)

氣體泄漏量可利用原有設(shè)備連接氣源和緩沖罐進(jìn)行測(cè)試，但液體泄漏量試驗(yàn)更復(fù)雜一些，現(xiàn)有閥門試驗(yàn)設(shè)備是為常規(guī)閥門試驗(yàn)所設(shè)計(jì)的，所允許的壓力降很小，試驗(yàn)過程中試壓液體一旦泄漏壓力將明顯下降。

而調(diào)節(jié)閥泄漏量試驗(yàn)要求閥門在泄漏時(shí)仍能持續(xù)穩(wěn)壓在0.35MPa左右，由于壓力試驗(yàn)時(shí)不允許以連續(xù)加壓方式進(jìn)行保壓，且部分調(diào)節(jié)閥泄漏量能達(dá)到20000ml/min以上，因此現(xiàn)有閥門試驗(yàn)設(shè)備都無法滿足試驗(yàn)要求。

由于調(diào)節(jié)閥兼具儀表和機(jī)械特征，一般認(rèn)為調(diào)節(jié)閥的檢驗(yàn)屬于儀表范疇，但儀表技術(shù)人員通常并不具備試壓能力。以往現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)由安裝單位儀表專業(yè)技術(shù)人員對(duì)行程進(jìn)行試驗(yàn)，強(qiáng)度和泄漏量試驗(yàn)等項(xiàng)目由制造廠家進(jìn)行保證，因此調(diào)節(jié)閥檢驗(yàn)的實(shí)際操作細(xì)節(jié)可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)很少；在廣泛咨詢國(guó)內(nèi)主要閥門試壓設(shè)備制造廠家時(shí)，也未能找到適用的泄漏量試驗(yàn)專用設(shè)備。

3 解決方案

3.1 設(shè)計(jì)專用工裝解決一機(jī)多用和無法裝卡的問題

為了經(jīng)濟(jì)有效地利用現(xiàn)有設(shè)備，保證臥式抱爪式試驗(yàn)設(shè)備能完成對(duì)球閥和蝶閥的試壓，同時(shí)解決因閥門結(jié)構(gòu)限制和執(zhí)行機(jī)構(gòu)障礙導(dǎo)致的裝卡困難，我們?cè)O(shè)計(jì)了以下工裝胎具，分別為法蘭短節(jié)和封頭，如圖1和圖2所示。

蝶閥強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，閥門兩側(cè)通過法蘭短節(jié)與抱爪連接；泄漏量試驗(yàn)時(shí)，閥門一側(cè)與法蘭短節(jié)相連接。部分結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度受限的球閥和執(zhí)行器元件結(jié)構(gòu)尺寸過大的閥門均可通過法蘭短節(jié)與試壓設(shè)備進(jìn)行連接。

當(dāng)?shù)y尺寸過大超出試壓設(shè)備裝卡能力時(shí)，采用圖2的試壓封頭和電動(dòng)試壓泵等設(shè)備進(jìn)行試壓。

由于壓力等級(jí)不同，閥門的螺栓數(shù)量和中心孔直徑也存在差別，為了減少胎具數(shù)量，可以在連接法蘭上設(shè)置兩至三組螺栓孔或者加工槽型孔。需要注意的是，上述胎具均屬于受壓元件，需要按照GB 150.1～4-2011的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，并按照受壓元件進(jìn)行登記管理。

3.2 改造原有設(shè)備，滿足液體泄漏量試驗(yàn)要求

前述可知，泄漏量試驗(yàn)是調(diào)節(jié)閥檢驗(yàn)中非常重要的項(xiàng)目，此前鮮有檢驗(yàn)，項(xiàng)目部對(duì)此非常重視。2010年承接項(xiàng)目之初在咨詢相關(guān)閥門試驗(yàn)設(shè)備制造廠家無果的情況下，我們自己動(dòng)手，解決了這個(gè)難題。

我們?cè)诔Ｒ?guī)閥門試驗(yàn)設(shè)備上增加一套低壓大流量系統(tǒng)，主要包括低壓水泵、調(diào)壓閥、單向閥和壓力表等，如圖3虛線框部分所示。

這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于：①不會(huì)與原試驗(yàn)功能相互影響。閥門在進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，高壓水泵通過水路給閥門加壓，由于高低壓系統(tǒng)交匯處均設(shè)置了單向閥，因此高壓水不會(huì)串入低壓部分；在進(jìn)行泄漏量試驗(yàn)時(shí)，由于高壓系統(tǒng)的單向閥阻擋，低壓系統(tǒng)的壓力水也不會(huì)串入高壓系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)安全；②結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投入小，便于改造。改造時(shí)增加的主要設(shè)備價(jià)格低廉，充分利用了原管線，只在局部對(duì)管線進(jìn)行了改造；③方便操作，安全可靠。新增系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)立控制機(jī)構(gòu)，避免了高低壓試驗(yàn)時(shí)的誤操作。

在調(diào)節(jié)閥強(qiáng)度試驗(yàn)合格后，放凈閥門中留存的試壓水，操縱氣源或電源關(guān)閉閥門，氣開式執(zhí)行機(jī)構(gòu)信號(hào)壓力為零，氣關(guān)式保持在信號(hào)上限值的120%；啟動(dòng)電源關(guān)閉電動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥瓣。設(shè)置調(diào)壓閥至0.35MPa，啟動(dòng)低壓大流量水泵，當(dāng)調(diào)節(jié)閥泄漏量穩(wěn)定后，水泵仍然在正常工作，壓力仍然保持在設(shè)定值，此時(shí)可直接測(cè)量調(diào)節(jié)閥的實(shí)際泄漏量。由于低壓大流量水泵的工作特性，保證了調(diào)節(jié)閥泄漏量即使達(dá)到2×104ml/min以上時(shí)也能保持所需要的壓力。

泄漏的液體采用量杯量筒等進(jìn)行收集測(cè)量，有些泄漏量要求極嚴(yán)的閥門采用醫(yī)用注射器收集泄漏的水滴。

實(shí)踐證明，改造后效果極佳，完全能滿足泄漏量要求。隨著業(yè)務(wù)量的增加，我們訂作了相關(guān)設(shè)備，在常規(guī)閥門試驗(yàn)設(shè)備上增加泄漏量試驗(yàn)功能，閥門試壓設(shè)備制造廠家也吸取經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)新品種，受到市場(chǎng)歡迎。

通過采取上述措施，我們充分利用了現(xiàn)有設(shè)備，圓滿解決了調(diào)節(jié)閥檢驗(yàn)中遇到的困難，高質(zhì)量保工期地完成任務(wù)，受到了業(yè)主高度評(píng)價(jià)，其他大中型企業(yè)聞?dòng)嵑蠹娂娢形覀冞M(jìn)行調(diào)節(jié)閥檢驗(yàn)，三年里我們共檢驗(yàn)調(diào)節(jié)閥四千余臺(tái)，創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。

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