石油化工裝置自控閥的應用

翁國定　褚海軻

摘 要：自控閥在石化裝置當中屬于流體管路控制裝置，主要功能是保證管路內介質流通與切斷、壓力和流量等調節，確保管路與設備能夠正常運行。本文在深入研究自控閥應用優勢的基礎上，結合石油化工案例項目，深入研究自控閥在石油化工項目中的試驗要求、試驗項目及注意事項，以期優化自控閥選擇與應用。

關鍵詞：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動的閥門，在智能控制裝置的應用下，能夠實現遠距離控制。其屬于石化傳輸系統終端重要設備，其施工質量關乎石化裝置的使用安全。施工過程試驗環節為質量控制要點，因此，需要結合設計需求，采取完善的工藝，保證自控閥的施工質量，和其他智能控制設備共同組成生產系統，提升石化企業生產環節安全性。

1 石化裝置當中自控閥的應用優勢

在科技發展過程，石化生產逐漸趨向自動化，生產環節數據的采集方式發生改變。自動化系統下，需要使用各類智能儀表和閥門，自控閥為其中之一。將其應用在石化裝置當中，可實現對裝置的集中控制。由于化工生產環節，所有原料成品等均屬易燃易爆類化學品，因此自控閥應用過程的安全性為首要考慮因素。需要結合工程類型以及施工工藝，關注自控閥流量、壓力、密閉性等試驗，施工之前及時展開性能試驗，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中，為滿足生產工藝自動化、精確化控制要求，防范和控制安全生產事故，只有使用高性能的自控閥以及儀表，才能便于相關人員掌握化工生產環節各項參數，優化控制措施。

2 石油化工裝置施工環節自控閥的應用

自控閥門屬于石化裝置施工環節的必要部件。為保證石化裝置施工質量，需要對自控閥的應用過程加以優化，關注閥門安裝之前試驗工作，防止自控閥使用環節存在失效問題，造成人員傷亡或者環境污染各類問題，影響企業效益。

2.1 項目概況

該項目石化裝置主要生產乙烯原料，年產量80萬t，項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，自控閥設計壓力<7.2MPa，施工環節，重點對氣動閥試驗流程展開介紹。

2.2 試驗準備

由于項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臺型號，并對試驗過程壓力量程合理設定，具體內容如表1所示：

除表中的壓力設計之外，為確保試驗壓力涵蓋自控閥整個試驗范圍，試驗過程，由型號為V-1.05/12.5空壓機提供氣源，最大提供1.25MPa壓力。使用MC2發生器模擬信號，配合FLUKE754校驗儀共同輸出，組成執行機構。準備過程，確保所有計量儀器需處于檢定合格的周期之內。

2.3 試驗要求

自控閥出庫環節，需要按照其技術文件以及質量合格證明，對其展開全面檢查，結合設計要求，核實閥門銘牌各項內容，主要包括材質、尺寸、填料和規格等，保證檢察環節各部件完好，無損壞，同時閥芯和閥體等位置沒有銹蝕問題。檢驗過程，由檢驗人員完成對資質書的審核，和試驗員之間展開技術交底，將自控閥各項操作流程加以明確之后，才可進行試驗檢測。

2.4 試驗項目

2.4.1 氣密性

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

2.4.2 行程

行程試驗環節，校驗儀的設置和氣密性試驗恰好相反，設置校驗儀電流信號處于20～4mA之間，以遞減的方式，間隔4mA為1檔。調節閥行程在100～0%之間，間隔25%為1檔。在設計文件以及事故切斷閥文件當中，需要對執行器展開故障狀態、全行程時間等試驗。試驗過程，要保持執行器在全關、全開等狀態之下，對電磁閥展開操作，控制執行器狀態趨向全開、全關，記錄電磁閥從開始產生動作至執行器完成整個行程所需時間，該時間應和設計文件要求相符，之后將氣源、電源等切斷，確保閥門產生故障狀態和設計要求相符。

2.4.3 耐壓性

對自控閥體的耐壓強度展開試驗，確保試驗環節閥體執行器信號和校驗儀之間接線良好，按照調節閥的“氣開”方式，設置校驗儀的輸出電流為20mA，按照其“氣關”方式，設置電流信號為4mA。之后，將調節閥設置為“全開”狀態，以免試驗環節閥體之中殘存氣體，對試驗結果精度造成影響。試驗過程，先松開閥桿密封位置的緊固螺栓，并對閥門試壓臺進行上水與加壓，一直到閥座位置上閥桿密封處出現連續水滴，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，繼續加壓。按照規范，自控閥壓力試驗，壓力需要為閥門壓力值1.5倍，在試驗增壓環節，需要持續對試壓臺上方壓力表展開觀察，到達試驗壓力之后，立刻停止繼續加壓，以確保試壓環節閥腔承壓時間≥3min，壓力表示數不發生下降，同時，閥體表面無明顯泄漏現象，此時代表試驗結果合格。

2.4.4 泄漏量

自控閥應用環節，其泄漏量的試驗為重點環節。試驗過程應符合如下規定：第一，試驗所選介質需清潔，若使用氣壓試驗，可選擇空氣或者氮氣為介質;若選擇液壓試驗，可使用水為介質，控制介質溫度在5～40℃之間;第二，控制試驗壓力0.35MPa，若自控閥最高允許壓力差低于0.35MPa，需要與文件當中規定壓力相符;第三，對于“氣開式”的調節閥，需要保證其氣動壓力值為0，對于“氣關式”的調節閥，壓力輸入可在其壓力上限基礎上增加20kPa，對于“切斷式”調節閥，壓力信號的確認按照文件規定執行;第四，若試驗環節，壓力為自控閥最高工作壓差，此時，在執行機構當中壓力設計應該和文件要求相符。

試驗環節，應該結合相關公式，對閥門泄漏量最高值展開計算。以口徑大小為2英寸的氣動閥試驗為例，其設計壓力3MPa，密封等級Ⅳ級，Cv=14，試驗環節使用水作介質，可按照公式計算出閥門的泄漏量：

由于試驗環節，選取水作為介質，其ρ/ρ0=1，按照Q1

計算結果，結合閥門的泄漏等級，可計算出最高泄漏值：

Qmax=Q1×10-4=1.87Kv×10-4m3/h

經換算，最高流量為：Qmax=0.16CvL/h=37.38mL/min

通過上述計算，可獲知自控閥泄漏量的最高允許值。試驗結束之后，可將閥體中的水全部放出，并吹干閥門。

2.5 注意事項

由于自控閥的試驗過程在石化項目儀表施工環節十分重要，試驗過程方法的科學性，關乎檢驗結果精準度，和自控閥投入使用之后的安全性有直接關聯。因此，需要注意對重點試驗工序的質量控制。

3 結束語

總之，為確保化工生產過程，裝置中設備、管路等處于正常使用狀態，需要關注此類項目施工環節自控閥的運用，結合項目設計要求，選擇合理的試驗流程，高質量完成自動閥的質量檢測工作，保證其可順利應用于化工生產當中。

作者簡介：

翁國定（1967- ），男，漢族，浙江人，大學，工程師（化工），化工安全。