影響調節閥安裝效果因素分析及對策

張 松

（北京燕華工程建設有限公司，北京 102502）

0 引言

在煉油化工企業中，大多的工藝介質都是易燃易爆的流體，且在高溫高壓條件下的管線、容器內運行，需要有效、可靠設備進行控制。一般自動化控制系統包含檢測、控制、執行3個部分。調節閥是控制介質的重要執行設備，直接與控制流體接觸，因此調節閥的工作狀況直接關系到工藝參數的準確性和可靠性。2005年4月14日，安徽省某公司機動科組織8名有關人員進入調壓站，對氧氣管線上的氣動調節閥進行更換作業，更換完畢后，在試驗調節閥的過程中發生爆炸，造成7人死亡的事故。這起事故的直接原因是該調節閥安裝不規范，出現外漏故障，遇到現場的電火花后發生爆炸，而違章使用氧氣試漏是導致發生爆炸的另一重要原因。因此，如何正確安裝調節閥是儀表安裝人員必須面對的課題。

1 調節閥的控制機理

調節閥是過程控制系統中用動力操作去改變流體流量的裝置，由執行機構和閥組成。執行機構起推動作用，而閥起調節流量的作用。執行機構是將控制信號或驅動力（氣動、電動、液動），轉換成相應的動作來控制閥內截流件位置的裝置。閥是在執行機構的作用下，改變閥芯和閥座之間的流通面積，從而達到調節流體流量的作用。

氣動薄膜調節閥是煉油化工企業中最常用的一種調節閥，這種調節閥的執行機構的輸出特性是比例式的，當信號壓力通入薄膜氣室中，在薄膜上產生推力，使推桿移動并壓縮彈簧。當彈簧的反作用力與信號壓力在薄膜上產生的推力平衡時，推桿將穩定在一個新的位置。

閥的主要類型分為：直通單座閥、直通雙座閥、角形閥、套筒閥、隔膜閥、蝶閥、球閥等。根據不同的介質特性，選擇合適類型的閥進行控制。但是，閥的基本組成部分都要包括閥體、上閥蓋組件、下閥蓋和閥內件。

因此，調節閥的安裝要從各個組成部件入手，抓住關鍵要素，制定完善的安裝方案，對調節閥安裝全過程進行方法和質量的有效把控。

2 調節閥安裝全過程的失效分析

2.1 調節閥開箱驗收的缺陷

調節閥的核心部件就是執行機構和閥，如果這兩部分存在缺陷，將導致調節閥無法滿足設計要求。比較典型的問題有：

1）調節閥存在制造或運輸不當造成調節閥的損傷、部件松動會對調節閥安全、長周期運行產生較大影響，如介質在運行中突然泄漏，執行機構部件脫落，調節閥失控。

2）調節閥組件、指導安裝的技術資料、合格證缺失，造成調節閥無法安裝或影響安裝進度。

3）調節閥規格型號與設計文件或供貨清單不符，調節閥無法安裝或安裝后無法使用。

2.2 調節閥安裝前的測試

安裝調節閥之前，根據實際情況應對調節閥進行靜態測試或專項測試，其中專項測試一般要包括密封性測試和泄漏量測試。忽略了調節閥安裝前的測試，往往導致調節閥安裝后隱含的缺陷暴露出來。如未做靜態測試，執行機構氣缸內的部件或者閥內部件性能無法滿足調節精度；未按規范做密封性測試，導致調節閥出現從密封填料函處泄漏并無法在線處理的故障；未按規范做泄漏量測試，導致不能滿足設計的泄漏量要求，無法達到工藝條件。

2.3 調節閥安裝過程中的影響因素

調節閥安裝的正確性與否，直接關系到操作性能、安全程度、安裝成本。常見的安裝問題見表1。

2.4 調節閥安裝完畢后影響因素

調節閥安裝完畢后并未真正達到運行狀態，現場施工條件復雜，如果不采取防護措施，很容易造成調節閥的意外損壞。另外，在試運、投運調節閥的過程中，未按技術方案執行測試、保運工作，也會造成調節閥的泄漏或損壞。

表1 常見的安裝問題Table 1 Common installation problems

3 應對策略

調節閥的安裝要從開箱驗貨開始，一直到投運全過程進行管理。對容易發生失誤的環節上要進行把控，根據調節閥安裝的技術規范和施工技術方案，在每個環節要逐條核對相關的工作是否實施。

3.1 核對到貨調節閥和技術文件

在調節閥的開箱驗收過程中，應該檢查調節閥的質量，從外觀檢查開始，對關鍵的連接部位要逐一確認是否緊固。然后，根據相關的設計文件或到貨清單，核對調節閥規格型號，并檢查銘牌內容及填料、尺寸、材質、標識等，同時檢查各部件不得損壞，閥芯、閥體不得銹蝕，附件要完整，與技術文件要求一致。最后，要對合格證書和隨機技術文件進行檢查，保證調節閥已通過制造商確認合格。

3.2 調節閥的測試結果符合安裝要求

在調節閥安裝前一般要進行靜態試驗、泄漏量試驗、密封性試驗以及其他特殊要求的專項試驗。

3.2.1 靜態試驗要求

根據《SH-T3521-2013石油化工儀表工程施工技術規程》要求[3]：①調節閥調試應按設計文件的規定檢查調節器及執行機構的動作方向；②檢查調節閥基本誤差；③檢查執行機構的全行程動作方向和位置應正確，執行器帶有定位器時應同時試驗；④當調節器或操作站上有執行器的開度和起點、終點信號顯示時，應同時進行檢查和試驗。

3.2.2 泄漏量試驗

在規定的試驗條件下和閥門關閉情況下，檢測閥芯與閥座之間的密封面通過流體的泄漏量。在泄漏量試驗過程中應注意[1]：①試驗介質要根據要求選用空氣（氮氣）還是水；②試驗程序中的調節閥允許壓差是否小于0.35Mpa；③通過調節閥在規定試驗條件下的泄漏量應符合規定。

3.2.3 密封性試驗

調節閥的密封填料函及其他連接處，在規定的試驗壓力和時間內，不讓介質有（水、空氣、氮氣）泄漏的性能。在密封性試驗過程中要注意[2]：①閥門在試驗過程中，出口要保持密封狀態；②試驗過程中，閥桿動作次數為每分鐘3次以上；③試驗期間要用試驗錘輕輕敲打有關部位，特別是密封部位；④用水試驗時不滲漏水珠，用空氣試驗時不冒泡（密封部位涂有肥皂水）；⑤填料函及其他連接處應保證在1.1倍公稱壓力下無滲漏現象，對調節閥還要進行1.5倍公稱壓力，持續3分鐘的耐壓強度試驗。

3.2.4 其他專項試驗

調節閥在不同的工程中，可能涉及到的專項試驗空載全行程時間測試、絕緣電阻和絕緣強度測試、額定流量系數和固有流量特性的測試等。

3.3 確認安裝條件，規范安裝步驟

3.3.1 確保安裝材料選用的正確性，防止發生泄漏

在調節閥中，要核對填料規格型號、密封方法，避免用錯墊片、密封填料等。在現場曾發生如下情況：①三偏心調節蝶閥墊片選用偏小，墊片被閥芯攪碎，導致閥門無法關閉；②調節閥墊片未壓正，蒸汽將墊片損壞，造成閥門介質外漏。

3.3.2 管線（設備）符合安裝條件

1）調節閥安裝在工藝管線或設備上，在安裝調節閥前，要將管線和管件吹掃并徹底凈化。

2）調節閥安裝螺紋連接的管件時，盡量不采用密封劑，防止污染管道。

3）壓力波動嚴重的管道系統中，應使用管道緩沖器。

4）一般情況下，在調節閥兩側安裝放空閥或排放閥。

3.3.3 調節閥安裝位置合理

1）調節閥安裝入口直管段要保證為管道直徑的10～20倍，出口直管段為管道直徑的3～5倍。

2）要為調節閥以后的檢修、維護提供足夠的空間。其中要考慮如下情況[1]：①調節閥上方留下拆卸閥桿和閥芯的頂部部件的空間；②為拆除閥門附件（手輪、閥門定位器、保位閥）留出閥門側面空間；③為拆除閥體法蘭上的螺栓留下足夠空間。

3）盡量采取垂直或與垂直夾角為45°內的安裝位置，不采用橫向安裝。非垂直安裝的情況下，要考慮采用吊鉤、U型螺栓管卡、支板進行固定或支撐。

4）調節閥的安裝位置要考慮操作方便，要讓操作工能夠看到閥桿刻度，方便手動操作手輪機構。

5）要考慮調節閥的安裝環境：①避免安裝在高于38℃的高溫環境中；②管道振動環境中，氣源管、接頭都要有足夠裕度和撓性；③所有連接線要避免水、液體及腐蝕氣體的侵蝕。

3.4 完善調節閥防護措施和保運工作

調節閥安裝完畢后，考慮到現場交叉作業較多，以及試運、投運過程中出現泄漏等情況應采取如下策略：

1）為防止調節閥安裝完畢后，避免交叉作業的意外損壞，采取遮蓋、防護、隔離、警示。

2）在試壓過程中，防止出現泄漏導致的調節閥損壞，加強監護，對調節閥填料及密封點進行檢查。

3）調節閥在投運中，介質溫度使調節閥填料或密封點出現熱脹冷縮現象，為防止泄漏，隨工藝投運閥門，逐步對調節閥的填料函、螺絲、螺紋連接處進行熱態緊固。

4）調節閥運行正常后，未進行保溫和防護措施，導致調節閥損壞。因此，采用對流通高溫、易凝結介質的調節閥進行保溫或保冷措施并根據現場實際情況圍擋或防護罩。

4 效果分析

調節閥安裝是調節閥整個壽命周期承上啟下的關鍵節點，即核對了設計的正確性，也為調節閥是否能夠長周期運行提供了必要條件。

通過分析影響調節閥安裝效果的因素，在調節閥安裝過程中逐條制定措施，確定策略如下：①核對到貨調節閥和技術文件正確性；②調節閥的測試結果符合安裝要求；③確認安裝條件，規范安裝步驟；④完善調節閥防護措施和保運工作。通過對這些容易發生問題且整改較為困難的因素著重進行確認，避免發生問題。通過對上述因素進行分類確認，在實際安裝過程中應用，經手安裝的152臺調節閥未發生安裝質量問題。

為了保證調節閥的平穩、優質運行，要考慮和落實調節閥的安裝質量控制點，對調節閥的安裝節點進行質量控制，增強各個節點的目的性和經濟性，提高調節閥運行可靠性。