【壓縮機網(wǎng)】空分裝置中常用的控制閥有常溫閥(主要應用在冷箱外),低溫閥(主要應用在冷箱內(nèi)及冷箱外低溫液體管道),高溫閥(主要應用在汽化器、汽輪機、蒸汽噴射器入口的蒸汽閥),儀表工程師根據(jù)工藝要求的密封等級選擇合理的密封方式,在許多現(xiàn)場,控制閥出現(xiàn)內(nèi)漏,內(nèi)漏是指啟閉件與閥座密封面的接觸處泄漏,也就是我們常說的關不嚴,泄漏量是指在規(guī)定的試驗條件下和閥門關閉情況下,流過閥門的流體流量。泄漏量是衡量閥門內(nèi)漏的指標,內(nèi)漏的主要原因大多有以下幾種:
?。?)設計時:執(zhí)行機構扭矩/推力太小、選用的墊片不合適;密封件受溫變形;閥門長時間在小開度下工作,流速過高導致閥內(nèi)件損壞。
(2)組裝時:閥座密封面未要求裝配;閥座松動。
?。?)安裝調(diào)試時:閥門在安裝焊接時造成軟密封面的燙傷;管道中的雜質(zhì)在吹掃時附著在閥座的密封面上,使得密封面不光潔;或密封面被雜質(zhì)刮傷引起密封面凹陷。
?。?)運行時:密封面磨損或腐蝕;軟密封材料長期使用后硬化;小開度時被高速流體沖壞。
盡管內(nèi)漏原因很多,但在使用調(diào)節(jié)閥時原則上應避免內(nèi)漏,希望閥門在關閉時,閥芯和閥座之間的密封面的泄漏量越小越好,有的工藝條件甚至要求調(diào)節(jié)閥不能泄漏。我們在設計、選型、制造、安裝、調(diào)試過程中應盡可能避免以上可能性的發(fā)生,當閥門在調(diào)試運行后才發(fā)現(xiàn)閥門內(nèi)漏,不僅耗費人力去拆卸和維修,還影響項目進度,所以盡可能在工廠發(fā)貨前就能發(fā)現(xiàn)問題所在。涉及到閥門內(nèi)漏且我們常用的標準有:
1 IEC60534-4(Industrial-process control valve-inspection and routine testing)
由國際電工委員會制定;定義了兩種測試程序:
試驗程序1:試驗介質(zhì)壓力為3barg~4barg,如果測試壓力低于3.5barg,那么應在買方規(guī)定的z*大工作差壓±5%內(nèi)。
試驗程序2:試驗差壓在買方規(guī)定的控制閥前后的z*大工作差壓±5%內(nèi)。
2 FCI 70-2(Fluid controls institute standard control valve seat leakage)
由美國流體控制學會制定;定義了四種測試程序:
試驗方法1:試驗介質(zhì)為溫度10~51℃的干凈空氣或水,試驗壓力為3~4barg,或者z*大工作差壓的±5%。
試驗方法2:試驗介質(zhì)為溫度10~52℃的干凈的水,試驗壓力為z*大工作差壓的±5%之內(nèi),在室溫下不超過ANSIB16.1、B16.5或B16.34所規(guī)定的z*大工作壓力,或者根據(jù)個別協(xié)定的某些較低壓力。
試驗方法3:試驗介質(zhì)為溫度10~52℃的干凈空氣或氮氣,試驗壓力為3.5barg,或者z*大工作差壓的±5%。
試驗方法4:試驗介質(zhì)為溫度10~52℃的干凈空氣或氮氣,試驗壓力閥門z*大關閉壓差或3.5barg,選擇較小的數(shù)值。
從上述的IEC60534-4和FCI 70-2的標準中,我們可以看到有低壓測試(3~4bar)和高壓測試(z*大閥門關閉壓力),通常買方購買時如果沒有特殊定義,閥門供應商出于成本及試驗安全考慮,會按照3.5bar對閥門進行內(nèi)漏測試。但實際應用中,介質(zhì)壓力可能遠遠大于測試所用的3.5bar,對于大部分閥門(除上進底出的閥門外)來說,隨著壓力升高,泄漏量肯定增大,那么我們可以根據(jù)IEC60534-4中的備注3計算泄露量做參考,和實際工況下的泄漏量來做比較。
考慮到調(diào)節(jié)閥泄漏量標準IEC60534-4&FCI 70-2只是對調(diào)節(jié)閥在常溫下的密封性能要求,常溫下即使閥門密封性能良好,但是并不能保證在低溫下的密封性能,可根據(jù)工藝使用特點要求供應商做低溫測試,目的是檢查閥門在低溫下的密封性能,低溫測試用的是-196℃液氮,通入氦氣做測試,常用的低溫泄露測試標準有:BS6364(英國閥門標準);EN1626(Cryogenic vessels-valves for cryogenic service);EN12567(Isolating valves for LNG);JB/T 7749 (低溫閥門技術條件)。
3 BS6364(英國閥門標準)
標準中定義:閥座密封試驗應當閥體和閥蓋的溫度到達-196℃,用氦氣在滿載密封封頂額定壓力(1.1*PS)下進行,測試時按要求增壓,對于金屬密封控制閥,z*大允許泄漏量應為100mm3/s*DN;對于軟密封閥門,在試驗持續(xù)時間內(nèi)應無可見泄露。但標準中沒有對泄露等級進行定義。
4 EN12567(Isolating valves for LNG)
雖然是液化天然氣的隔斷閥的測試要求,但其中的低溫內(nèi)漏測試標準可以拿來借鑒。在閥體和閥蓋的溫度到達-196℃和1.1*PS的試驗壓力下用氦氣做測試,泄露量不超過表1中數(shù)值的兩倍。
Lmax是在試驗壓力和溫度的條件下的z*大液體泄漏量mm3/min,折算成氣體就是:
QG:氣體泄漏量(標況下),單位mm3/min;
CEXP:膨脹系數(shù)(在標況下氣體體積與在試驗條件下液體體積的比率)
對于高溫閥門,因為測試條件所限,尚無標準描述高溫下的內(nèi)漏測試條件和合格標準。實際應用中,判定閥門內(nèi)漏的方法是:閥門關閉4-6小時后,用紅外線測溫儀表測量閥桿(靠近閥體)或閥體下游150mm處金屬溫度,如大于70℃,則認定為“內(nèi)漏”。
為了避免內(nèi)漏問題在現(xiàn)場發(fā)生,我們可以根據(jù)實際工況壓力要求供應商做壓力測試或低溫測試,但高壓測試和低溫測試費用往往昂貴,且影響交貨周期。筆者認為對于下列閥門內(nèi)漏測試顯得尤為重要:
?。?)冷熱隔絕的閥門:如果閥門關閉不嚴,損失冷量。
?。?)涉及安全的六級密封閥門。
?。?)產(chǎn)品放空的閥門:如果閥門關閉不嚴,裝置產(chǎn)品浪費,使得用戶蒙受經(jīng)濟損失。
?。?)需要經(jīng)常檢修設備的前后閥門:設備檢修時需要將前后閥門密封關閉。
在進行檢測時,要在閥前保持一定的流體壓力,在閥后測量泄漏量,并且應注意以下幾點:
(1)利用輸入到閥前的帶壓力流體把閥座密封面上的贓物、塵土、油污沖刷掉。
(2)執(zhí)行機構或閥門定位器通途試驗氣壓之后,使閥門動作數(shù)次,把閥門關閉。
?。?)在閥前試驗壓力達到穩(wěn)定后,才能測量泄漏量。
(4)空分裝置中的氧閥不能用水壓做內(nèi)漏測試。
?。?)考慮到試壓安全,內(nèi)漏測試不要與功能測試一起做。
5 結束語
在不影響使用的情況下,對閥門的密封性能提出過高的要求是不必要的,導致提高成本,造成不必要的浪費。
?。?)設計時:執(zhí)行機構扭矩/推力太小、選用的墊片不合適;密封件受溫變形;閥門長時間在小開度下工作,流速過高導致閥內(nèi)件損壞。
(2)組裝時:閥座密封面未要求裝配;閥座松動。
?。?)安裝調(diào)試時:閥門在安裝焊接時造成軟密封面的燙傷;管道中的雜質(zhì)在吹掃時附著在閥座的密封面上,使得密封面不光潔;或密封面被雜質(zhì)刮傷引起密封面凹陷。
?。?)運行時:密封面磨損或腐蝕;軟密封材料長期使用后硬化;小開度時被高速流體沖壞。
盡管內(nèi)漏原因很多,但在使用調(diào)節(jié)閥時原則上應避免內(nèi)漏,希望閥門在關閉時,閥芯和閥座之間的密封面的泄漏量越小越好,有的工藝條件甚至要求調(diào)節(jié)閥不能泄漏。我們在設計、選型、制造、安裝、調(diào)試過程中應盡可能避免以上可能性的發(fā)生,當閥門在調(diào)試運行后才發(fā)現(xiàn)閥門內(nèi)漏,不僅耗費人力去拆卸和維修,還影響項目進度,所以盡可能在工廠發(fā)貨前就能發(fā)現(xiàn)問題所在。涉及到閥門內(nèi)漏且我們常用的標準有:
1 IEC60534-4(Industrial-process control valve-inspection and routine testing)
由國際電工委員會制定;定義了兩種測試程序:
試驗程序1:試驗介質(zhì)壓力為3barg~4barg,如果測試壓力低于3.5barg,那么應在買方規(guī)定的z*大工作差壓±5%內(nèi)。
試驗程序2:試驗差壓在買方規(guī)定的控制閥前后的z*大工作差壓±5%內(nèi)。
2 FCI 70-2(Fluid controls institute standard control valve seat leakage)
由美國流體控制學會制定;定義了四種測試程序:
試驗方法1:試驗介質(zhì)為溫度10~51℃的干凈空氣或水,試驗壓力為3~4barg,或者z*大工作差壓的±5%。
試驗方法2:試驗介質(zhì)為溫度10~52℃的干凈的水,試驗壓力為z*大工作差壓的±5%之內(nèi),在室溫下不超過ANSIB16.1、B16.5或B16.34所規(guī)定的z*大工作壓力,或者根據(jù)個別協(xié)定的某些較低壓力。
試驗方法3:試驗介質(zhì)為溫度10~52℃的干凈空氣或氮氣,試驗壓力為3.5barg,或者z*大工作差壓的±5%。
試驗方法4:試驗介質(zhì)為溫度10~52℃的干凈空氣或氮氣,試驗壓力閥門z*大關閉壓差或3.5barg,選擇較小的數(shù)值。
從上述的IEC60534-4和FCI 70-2的標準中,我們可以看到有低壓測試(3~4bar)和高壓測試(z*大閥門關閉壓力),通常買方購買時如果沒有特殊定義,閥門供應商出于成本及試驗安全考慮,會按照3.5bar對閥門進行內(nèi)漏測試。但實際應用中,介質(zhì)壓力可能遠遠大于測試所用的3.5bar,對于大部分閥門(除上進底出的閥門外)來說,隨著壓力升高,泄漏量肯定增大,那么我們可以根據(jù)IEC60534-4中的備注3計算泄露量做參考,和實際工況下的泄漏量來做比較。
考慮到調(diào)節(jié)閥泄漏量標準IEC60534-4&FCI 70-2只是對調(diào)節(jié)閥在常溫下的密封性能要求,常溫下即使閥門密封性能良好,但是并不能保證在低溫下的密封性能,可根據(jù)工藝使用特點要求供應商做低溫測試,目的是檢查閥門在低溫下的密封性能,低溫測試用的是-196℃液氮,通入氦氣做測試,常用的低溫泄露測試標準有:BS6364(英國閥門標準);EN1626(Cryogenic vessels-valves for cryogenic service);EN12567(Isolating valves for LNG);JB/T 7749 (低溫閥門技術條件)。
3 BS6364(英國閥門標準)
標準中定義:閥座密封試驗應當閥體和閥蓋的溫度到達-196℃,用氦氣在滿載密封封頂額定壓力(1.1*PS)下進行,測試時按要求增壓,對于金屬密封控制閥,z*大允許泄漏量應為100mm3/s*DN;對于軟密封閥門,在試驗持續(xù)時間內(nèi)應無可見泄露。但標準中沒有對泄露等級進行定義。
4 EN12567(Isolating valves for LNG)
雖然是液化天然氣的隔斷閥的測試要求,但其中的低溫內(nèi)漏測試標準可以拿來借鑒。在閥體和閥蓋的溫度到達-196℃和1.1*PS的試驗壓力下用氦氣做測試,泄露量不超過表1中數(shù)值的兩倍。
Lmax是在試驗壓力和溫度的條件下的z*大液體泄漏量mm3/min,折算成氣體就是:
QG:氣體泄漏量(標況下),單位mm3/min;
CEXP:膨脹系數(shù)(在標況下氣體體積與在試驗條件下液體體積的比率)
對于高溫閥門,因為測試條件所限,尚無標準描述高溫下的內(nèi)漏測試條件和合格標準。實際應用中,判定閥門內(nèi)漏的方法是:閥門關閉4-6小時后,用紅外線測溫儀表測量閥桿(靠近閥體)或閥體下游150mm處金屬溫度,如大于70℃,則認定為“內(nèi)漏”。
為了避免內(nèi)漏問題在現(xiàn)場發(fā)生,我們可以根據(jù)實際工況壓力要求供應商做壓力測試或低溫測試,但高壓測試和低溫測試費用往往昂貴,且影響交貨周期。筆者認為對于下列閥門內(nèi)漏測試顯得尤為重要:
?。?)冷熱隔絕的閥門:如果閥門關閉不嚴,損失冷量。
?。?)涉及安全的六級密封閥門。
?。?)產(chǎn)品放空的閥門:如果閥門關閉不嚴,裝置產(chǎn)品浪費,使得用戶蒙受經(jīng)濟損失。
?。?)需要經(jīng)常檢修設備的前后閥門:設備檢修時需要將前后閥門密封關閉。
在進行檢測時,要在閥前保持一定的流體壓力,在閥后測量泄漏量,并且應注意以下幾點:
(1)利用輸入到閥前的帶壓力流體把閥座密封面上的贓物、塵土、油污沖刷掉。
(2)執(zhí)行機構或閥門定位器通途試驗氣壓之后,使閥門動作數(shù)次,把閥門關閉。
?。?)在閥前試驗壓力達到穩(wěn)定后,才能測量泄漏量。
(4)空分裝置中的氧閥不能用水壓做內(nèi)漏測試。
?。?)考慮到試壓安全,內(nèi)漏測試不要與功能測試一起做。
5 結束語
在不影響使用的情況下,對閥門的密封性能提出過高的要求是不必要的,導致提高成本,造成不必要的浪費。
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