化工調節閥組安裝調試

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 之前介紹化工裝置調節閥故障維護，現在介紹化工調節閥組安裝調試現代石油化工裝置的生產取決于流動著的液體和氣體的正確分配和控制，這些分配和控制都需要控制元件去完成，而調節閥正是這些控制元件中使用的一種形式，因此調節閥的使用越來越廣，作用越來越突出。在實際工程中，調節閥常常以調節閥組的形式出現，作為流量、壓力的控制調節單元分布在裝置的各個部分，合理的布置調節閥組，對工廠的正常運行至關重要。從配管設計人員的角度對石油化工裝置中常見的調節閥組安裝形式進行了討論,并結合項目實踐分析了各種安裝形式的優點和缺點,對提高設計質量和速度,形成統一、正確的調節閥組安裝形式具有借鑒意義。
1 化工調節閥組安裝調試調節閥組的組成
調節閥組一般由調節閥、切斷閥、旁路閥和導淋閥四部分組成。如下圖這種截止閥串調節閥再串截止閥，再并聯截止閥。這種連接有什么必要性啊？與單用調節閥有什么區別啊？

調節閥組安裝的一般要求    調節閥組安裝的一般要求有哪些？（石油化工）        

（1）調節閥的安裝位置應滿足工藝流程設計的要求，并應靠近與其有關的一次指示儀表，便于在用旁路閥手動操作時能觀察一次儀表；  

（2）調節閥應布置在地面或平臺上且便于操作和維修處；  

（3）調節閥應正立垂直安裝于水平管道上，特殊情況下方可水平或傾斜安裝，但須加支撐；    （4）調節閥組（包括調節閥、旁路閥、切斷閥和排液閥）立面安裝時，調節閥應安裝在旁路的下方。公稱直徑小于25mm的調節閥，也可安裝在旁路的上方；    

（5）調節閥底距地面或平臺面的凈空不應小于4oomm.對于反裝閥芯的單雙座調節閥，宜在閥體下方留出抽閥芯的空間；    

（6）調節閥膜頭頂部上方應有不小于2mm的凈空。調節閥與旁路閥上下布置時應措開位置；    （7）切斷閥應選用閘閥，旁路閥應選用截止閥，但旁路閥公稱直徑大于150mm時，可選用閘閥，兩個切斷閥與調節閥不直布置成直線；  

（8）在調節閥入口側與調節閥上游的切斷閥之間管道的低點應設排液閥，排液閥可選閘閥；    （9）介質中含有固體顆粒的管道上的調節閥應與旁路閥布置在同一個平面上或將旁路閥布置在調節閥的下方；  

 （10）低溫、高溫管道上的調節閥組的兩個支架中應有一個是固定支架，另一個是滑動支架； 
  （11）調節閥應安裝在環境溫度不高于60℃，不低于-40℃的地方，并遠離振動源；  

 （12）在一個區域內有較多的調節閥組時，應考慮形式一致，整齊、美觀及操作方便；  

（13）調節閥與隔斷閥的直徑不同時，異徑管應靠近調節間安裝；  

（14）要注意工藝過程對調節閥位置有無特殊要求。

1.1 調節閥
調節閥作為調節閥組的核心元件其種類繁多，國內常按原理、作用和結構將其劃分為九個大類：單座調節閥；雙座調節閥；套筒調節閥；角形調節閥；三通調節閥；隔膜閥；蝶閥；球閥；偏心旋轉閥。前6種為直行程，后三種為角行程。按驅動能源又可分為：氣動調節閥；電動調節閥；液動調節閥和混合型調節閥。
不同使用環境的調節閥可選用不同的執行機構，執行機構可分為氣動執行機構、電動執行機構和液動執行機構。調節閥的安裝應遵循國家有關標準，按照設計圖紙和設計文件的規定嚴格執行。例如，建筑安裝工程質量檢驗評定標準、工業自動化儀表施工及驗收規范、電氣設備安裝工程施工及驗收規范等;安裝所需的設備、輔助設備及主要材料應符合現行國家標準的有關規定。
1.2 安裝前的檢驗
調節閥及附件從出廠到安裝前，在運輸途中受到運輸工具所激發的隨機振動和裝卸時受到的各種沖擊，以及在運輸和儲存過程中，環境的溫度、濕度等變化，這些都可能造成調節閥及附件的性能發生變化。因此，有必要在安裝前進行部分性能的檢驗。
調節閥安裝前的檢驗主要包括下列內容：外觀、靜態特性、泄漏量、空載全行程時間、耐壓強度、絕緣性能、氣密性和密封性等，其中前5項為必檢項目。當然，對檢驗的場所也有一定的要求。例如：環境溫度要求在10～35℃;空氣相對濕度不大于75%;場地有足夠的空間，且光線充足或有照明條件;周圍不能有劇烈的振源和強磁場干擾;電源、氣源符合要求等。
1.1.1 氣動執行機構
氣動執行機構的開關動作都通過氣源來驅動執行，復位則可由彈簧復位。其執行機構和調節機構是統一的整體，有薄膜式、活塞式、撥叉式和齒輪齒條式。氣動執行機構有結構簡單、動作平穩可靠且安全防爆等優點，在發電廠、化工，煉油等對安全要求較高的生產過程中有廣泛的應用。
1.1.2 電動執行機構
電動執行機構以單相交流電源為動力，接受統一的標準直流信號，輸出相應的轉角位移來實現控制，具有高度的穩定性和恒定的推力，控制精度比氣動執行機構高，但是不具有氣動執行機構的本質安全性，當用于危險場所時，需考慮設置防爆、安全等措施。
1.1.3 液動執行機構
液動執行機構由液體壓力啟閉或調節閥門，運行起來非常平穩，響應快，所以能實現高精度的控制，當需要異常的抗偏離能力和高的推力以及快的形成速度時，一般選用液動執行機構。
執行機構的形式和大小將決定調節閥組的占地空間和安裝形式，這是配管設計人員在配管過程中需要特別注意的，在未收到廠家資料的時候要留有足夠的空間余量，以確保在收到資料后管道的修改量為zui小。
1.2 切斷閥
切斷閥宜選用閘閥或者球閥，其作用有：
①用于調節閥檢修時切斷管線，啟用旁路閥，使裝置在調節閥檢修的時間內繼續運行。
②用于輔助配合調節閥的調節。
③用于調節閥失效時的手動調節，以及氣源、電源缺失時的應急處理。
1.3 旁路閥
旁路閥宜選用截止閥，但旁路公稱直徑＞150mm時可選用閘閥。旁路閥在調節閥不能正常投用的狀態下，可以人工手動調節流量，從而保證裝置的連續性生產，同時也不耽誤調節閥維修。旁路閥安裝時應盡量靠近一次儀表，以方便旁路閥手動操作時能觀察到一次儀表。
1.4 導淋閥
導淋閥一般選用閘閥或者球閥，其公稱直徑選取見表1。
表1 導淋閥公稱直徑

導淋閥用于維修調節閥或停車時排出管道及閥內流體，還用于外接流體沖洗閥門內部和管道。
不同的調節閥組，導淋閥的設置也是不同的：
①導淋閥置于調節閥入口處，這種形式用于調節閥為“事故開”的情況，調節閥前的導淋閥除了具有導淋功用外，還具有檢查調節閥是否出現堵塞的功用。
②導淋閥置于調節閥出口處，這種形式也用于調節閥為“事故開”的情況，對于腐蝕性物料，停工檢修時一般都需要置換，接在出口側是防止置換時，腐蝕氣體或者蒸汽反竄，損傷入口管道或者入口接通的設備。
③導淋閥置于調節閥入口/出口兩處，這種形式用于調節閥為“事故關”的情況，檢修時，調節閥前后可以充分地泄壓和排凝。

1.3 安裝注意事項
調節閥的安裝，必須確保安全性，確保使用性能，易于操作和維護，節約安裝費用。下面就針對這四點談一談安裝時需要注意的具體問題。
1.3.1 確保安全性
1)防止泄漏
安裝過程不允許調節閥產生泄漏。在使用過程中，如果在填料涵、法蘭墊片等部位形成縫隙或微孔就可能產生泄漏。如果流體介質的操作條件苛刻， T型過濾器比如高溫、高壓、流體有腐蝕性，那么損壞將加劇，泄漏的危險性就更大。防止泄漏的方法很多，在安裝過程中，填料的選擇、密封方法的選擇、選用密封性能好的調節閥等，都是必須考慮的因素。
2)安裝放泄閥
任何一個管路設計和安裝，在切斷時都不可避免地積有高壓流體，如果積聚流體的潛在能量很大，應在調節閥的兩側安裝放泄閥，這樣，在系統切斷之后，調節閥中殘留的高壓流體的能量能得到釋放，保護人員安全，有利于調節閥的維修，也可以考慮選用能限制流量的放泄閥。
3)安全的管線
在安裝調節閥前，全部安裝管件和管線都要吹掃干凈，因為管線中的砂粒、水垢、鐵屑等會損壞調節閥內表面，尤其是要求嚴格的密封面。當系統壓力波動嚴重時，建議在管線上安裝緩沖設施。如果被排放的流體是有害氣體或液體，那么排放流體用的管線必須連接到安全地點，也可以連接到安全的特定容器中，這樣可以保護人員不受傷害，同時也不會對環境造成污染。
1.3.2 確保使用性能
安裝調節閥時，要盡量保證其性能不受影響。這種影響會破壞調節閥選擇時所考慮的各種因素。
1)調節閥上、下游切斷閥和旁路閥的安裝
上、下游切斷閥與調節閥之間的直管段長度應考慮管路阻力和對流體流動狀態的影響。直管段長度長，有利于流體經切斷閥后的穩定，可使流體流動平穩，減少紊流影響，降低噪聲;直管段長度短，流體經切斷閥后還未穩定就進入調節閥，使噪聲增大，但直管段長度短有利于降低管路阻力，提高調節閥兩端壓降，使流量特性的畸變減小，有利于控制系統的穩定運行。因此，應權衡利弊，綜合考慮。按照經驗，通常上游側應有10D～20D的直管段，下游側有3D～5D的直管段(D為管道直徑)，必要時應設置整流裝置。
調節閥拆卸維修時，可用旁路閥對生產過程進行操作。當被控流量過大，用調節閥無法正常調節時，作為應急措施，也可用旁路閥作為調節閥的并行連接方案，對過程進行控制。為降低成本，大口徑調節閥安裝手輪執行機構，可代替旁路閥進行操作。旁路閥的安裝應便于操作，它與調節閥及上、下游切斷閥一起組成調節閥組。因此，安裝調節閥時應與切斷閥和旁路閥配套考慮，并同時完成施工安裝。旁路閥公稱直徑與管道公稱直徑相同，耐壓等級也與工藝耐壓等級一致。
2)泄放閥、放空閥、排污閥的安裝
為便于調節閥拆卸，在拆卸前必須進行閥前和閥后壓力的泄放，泄放閥應安裝在調節閥與上、下游切斷閥之間。放空閥和排污閥用于排放流體中夾帶的不凝氣體和冷凝液，假若安裝時被控流體是氣體或蒸汽時，為便于冷凝液的排放，排污閥宜安裝在調節閥組的zui低處;而被控流體是液體時，為便于不凝氣體的排放，放空閥宜安裝在調節閥組的zui高處。
3)調節閥與管道的連接
調節閥與管道的連接方式有螺紋連接、法蘭連接和焊接連接等區別。螺紋連接方式用于小口徑調節閥的安裝，必須同時安裝可拆卸的活動連接件;法蘭連接方式有普通式法蘭連接和夾持式連接兩種，管道連接法蘭的公稱直徑應與調節閥的通徑一致， 封頭耐壓等級也應與調節閥的耐壓等級一致，法蘭面與管道軸線的垂直度允許偏差為l°;盡量避免采用焊接連接方式。調節閥連接時，不應使連接管道內部出現新的凸出物，例如，密封墊、焊接縫等不應在管道內凸出。同時，應注意調節閥內流體的流向應與閥體上標注的箭頭方向一致，特殊情況下可不受此限制。
4)執行機構的安裝
通常，執行機構與調節閥閥體直接連接，但液動執行機構、長行程執行機構等與調節閥閥體分開時，安裝執行機構時應注意執行機構的連桿和機械活動部件應靈活，無松動或卡扭等現象;連桿長度合適，保證在全行程范圍內動作穩定、靈活可*;手輪執行機構有側裝和頂裝兩種，安裝時應留有操作空間，手輪操作應靈活，沒有卡死或扭轉現象，有手輪轉動方向與閥開度關系的標注，限位裝置應調整合適，起到保護作用;液動執行機構應低于控制器安裝，如果必須高于控制器安裝時，其高度差應不超過1.0m，并且應在管路集氣處安裝排氣閥，*近控制器處安裝自動切斷閥。
5)閥門定位器的安裝
閥門定位器的閥位檢測裝置與調節閥閥桿或閥軸直接連接，因此，安裝時應保證反饋信號能夠正確、及時地反映閥位信號和變化。通常，閥門定位器與調節閥配套供應，由制造廠完成兩者的連接。當生產過程控制需要添加閥門定位器時， 壓力表緩沖管應保證閥門定位器閥位檢測裝置動作的正確、可*和靈活，反饋桿支點的機械間隙應盡量小，閥門定位器的信號管線應正確連接，氣源管線和輸出管線、輸入管線應標記;閥門定位器的閥位顯示信號應有利于操作和維護人員觀測。
6)其他附件的安裝
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥其他附件包括閥位傳感器、電磁閥、限位開關、繼動器、電氣轉換器等，安裝應符合產品說明書有關規定。
7)球形閥和所有的直行程調節閥都要盡可能垂直安裝，即執行機構安裝在調節閥的上方，因為在垂直安裝的情況下，執行機構在調節閥的正上方，此時的安裝位置關系zui容易保證上閥蓋連接件的彎曲位移和受到的應力zui小，導向件的變形量也zui小。要盡可能避免水平安裝，當然在垂直管道上安裝調節閥時則不可避免，這時就一定要考慮執行機構的自重、系統振動和熱膨脹等影響，可以考慮添加吊桿或支撐來消除影響。
8)角行程調節閥的安裝，如球閥和蝶閥，閥軸水平安裝比較理想，這樣可以防止管道低處流體所含污物進入閥軸的轉動軸承，同時調節閥打開方向要有利于排開流體中的固體顆粒，即蝶閥的閥板和球閥的球芯轉動時應該從底部向上轉動。

1.3.3 易于操作和維護
調節閥的安裝位置要考慮人員操作的方便性。 耐磨管道操作人員要能看到指示器的顯示數據，能看到儲罐的玻璃液位計，并能手動調節液位，能看到管道的壓力表或閥桿的位移刻度，能用某些參數指示器來預估參數變化等。除此之外，還必須考慮到調節閥在現場維修和日常拆卸的可能性，維修費用的高低在很大程度上取決于人員接近調節閥的方便程度。尤其是安裝位置高的調節閥，更應該考慮這一點。當然，方便操作固然重要，但也要考慮到日后維護的可能性。
1)如果需要拆卸帶有閥桿和閥芯的頂部組件，調節閥的上方應留有足夠的空間;如果需要拆卸底部法蘭和閥桿、閥芯的部件，調節閥的底部應留有一定的空間;如果需要拆卸調節閥附件，如手輪、閥門定位器、保位閥等，調節閥的側面應留有相應的空間。根據經驗，拆卸用的空間，通常調節閥頂部與上方障礙物之間zui小距離為450mm，調節閥底部與下方障礙物之間zui小zui距離為500mm，側面zui小距離為350 mm。
2)為了拆卸閥體法蘭上的螺栓，在設計用大小頭連接調節閥入口和出口配管時必須考慮這一間隙尺寸。比如大口徑調節閥，或者是安裝在高空的調節閥，否則，維修時拆卸調節閥將非常困難。
1.3.4 節約安裝費用
在設計和安裝調節閥時，都力求在保證滿足使用要求的同時使成本zui低，這時必須考慮調節閥、管件和管線、輔助設備三個方面。后兩項都是為了實現調節閥的功能，我們要力求這兩項zui省，當然，這主要在數量和規格上下功夫。在安裝中，約有20%~30%的費用是這兩項產生的。例如， 可調縮孔為了適應設備連續生產的需要，許多工業系統都安裝有切斷閥和旁路閥，切斷閥用來隔斷調節閥，維修時需要用到旁路閥，多增加一個切斷閥或旁路閥，就要增加相應的連接管線，這些都會增加費用;而有的配管方案，只需一個切斷閥就能起到維修時隔斷調節閥的全部作用，這樣的配管方案會節約一些安裝費用。
2 調節閥組的安裝形式
2.1 調節閥組安裝形式Ⅰ
安裝形式Ⅰ是調節閥組zui為常見的安裝形式，如圖1所示，閥組布置緊湊，所占空間小，維修方便，整套閥組放空簡便。此形式需保證旁路閥高度＜2000mm，且旁路閥和調節閥錯開布置。

2、調節閥的調試

儀表設備在安裝過程中受到搬運或裝配引起的機械應力的作用，會使其性能發生變化，一般來說，這種影響比較小。但為了可*起見，調節閥安裝后，在生產開車前應進行現場調試，分線路調試和系統調試兩個步驟。
2.1 線路調試
線路調試用于檢查連接調節閥的信號線路、氣源管線或液壓管線的連接是否正確。
1)調節閥輸入信號的連接
通常，與閥門定位器一起檢查。調節閥輸入信號來自控制器，從控制器輸出一個起點信號，檢查調節閥是否在起點位置;輸出一個終點信號，檢查調節閥是否在終點位置。為此， 罩型通氣管應檢查供氣氣源壓力、過濾減壓器工作、液壓系統供給的油壓、供電是否正常，輸出信號是否正確等，并在測量范圍內至少取5點檢查輸入信號與閥位之間是否滿足所需關系。應檢查氣開、氣關的作用方式是否正確，是否滿足生產過程的工藝要求。
2)調節閥輸出信號的連接
調節閥輸出信號是閥位信號，可以是模擬量信號或數字量信號。應在檢查調節閥輸入信號的同時，檢查閥位信號是否正確。采用HART或智能電氣閥門定位器時，應檢查閥位狀態信息能否正確傳輸。調節閥全行程運行過程中應注意閥芯和閥座是否有機械振動和異常噪音。
3)手輪機構調試
檢查手輪機構能否正確轉動和動作，限位和鎖定裝置是否好用。
4)當出現偏差超過允許偏差極*，應進行相應的調試。例如，改變閥位開關的位置，檢查接線或管路是否有泄漏等。

2.2 系統調試
調節閥是控制系統的終端執行元件，運行前需進行系統調試。系統調試工作應與工藝操作配合進行。
1)負反饋調試
控制系統應滿足負反饋要求，應將控制器、檢測變送單元、調節閥(包括閥門定位器)和被控對象一起考慮，并設置控制器的正、反作用。負反饋準則是控制系統開環總增益為正。設置好控制器正、反作用后，可在控制器測量端模擬輸入信號，使其增加或減小， 籃式過濾器觀測控制器輸出變化是否符合作用方式的要求，并檢查調節閥的動作方向是否正確，是否能夠使被控變量向減小方向變化。
2)調節閥壓降的檢查
調節閥壓降檢查在進行清水模擬調試時進行。在調節閥全行程運行過程中，檢查調節閥兩端壓降的變化，是否有空化或閃蒸現象發生，流量變化情況如何，是否符合當初設計的流量特性等。
3)響應時間的檢查
一些控制系統對調節閥的響應時間有嚴格要求，這時應檢查調節閥的響應時間。在控制器輸出信號改變時開始計時，到調節閥閥位到達zui終穩態位置的63%所需的時間即為響應時間，其時間應滿足工藝生產過程的操作要求。

圖1 安裝形式
2.2 調節閥組安裝形式Ⅱ
安裝形式Ⅱ是調節閥組常見的安裝形式，如圖2所示，閥組布置緊湊，旁路閥維修方便，閥組放空簡便。與形式Ⅰ比較，占地稍大，此種形式常用于使用安裝形式Ⅰ時，旁路閥不能與調節閥錯開的情況。

圖2 安裝形式Ⅱ
2.3 調節閥組安裝形式Ⅲ
安裝形式Ⅲ占地較大，易于操作和檢修，常用于旁路閥高度＞2000mm的情況。此形式不宜用于易凝，有腐蝕性的介質，如圖3所示。

圖3 安裝形式Ⅲ
2.4 調節閥組安裝形式Ⅳ
安裝形式Ⅳ易于操作和檢修，可用于兩側空間有限，調節閥執行機構頂部高度超過2000mm，閥組操作面后方有空間的情況，此形式可將旁路的高度降到2000mm以下，旁路上宜設置支架，如圖4所示。

圖4 安裝形式Ⅳ
2.5 調節閥組安裝形式Ⅴ
安裝形式Ⅴ占地大，閥門易于操作，兩個切斷閥與調節閥在同一直管上給維修帶來不便，旁路比較長，且旁路閥比較高，必要時需在旁路上做支架，宜至少有一個支架靠近調節閥，如圖5所示。

圖5 安裝形式Ⅴ
2.6 調節閥組安裝形式Ⅵ
安裝形式Ⅵ占地大，閥門易于操作，兩個切斷閥與調節閥在同一直管上給維修帶來不便，且不能用于易凝，有腐蝕性的介質，宜至少有一個支架靠近調節閥，如圖6所示。

圖6 安裝形式Ⅵ
2.7 調節閥組安裝形式Ⅶ
安裝形式Ⅶ占地大，閥門易于操作，兩個切斷閥與調節閥在同一直管上給維修帶來不便，含有固體顆粒的管道或者低溫管道閥門不允許布置在立管上時可采用此形式，如圖7所示。

圖7 安裝形式Ⅶ
2.8 調節閥組安裝形式Ⅷ
安裝形式Ⅷ占地大，旁路閥需緊靠進口三通以方便操作和檢修，減少死角。在上下空間受限的情況下，可考慮此形式，如圖8所示。

圖8 安裝形式Ⅷ
2.9 調節閥組安裝形式Ⅸ
安裝形式Ⅸ布置緊湊，占地小，但調節閥位置較高，維修困難，使用于管徑較小的調節閥組。調節閥旁做一個支架以增加穩定性，如圖9所示。

圖9 安裝形式Ⅸ
3 調節閥組安裝形式的安裝實例
3.1 調節閥組在FLNG項目中的應用
某FLNG項目的調節閥組的設計模型，如圖10所示。此安裝形式是在調節閥組安裝形式二基礎上進行了少許變化，右側的支架生根在結構上，是為了盡量減少在船甲板上的焊接。

圖10 調節閥組在FLNG項目中的應用
3.2 調節閥組在PP項目中的應用
某PP項目的調節閥組的設計模型，如圖11所示。此安裝形式基于調節閥組安裝形式一，為了減少管線對設備管嘴的應力，也為了方便換熱器的檢修，以及讓出更多的檢修通道，調節閥組布置在換熱器的側面，并用斜管和換熱器管嘴連接。

圖11 調節閥組在PP項目中的應用
3.3 調節閥組在PA6項目中的應用
某PA6項目的調節閥組的設計模型，如圖12所示，此安裝形式基于調節閥組安裝形式IX，此安裝形式將導淋閥安裝在立管上，在高點設置了高點排空用于水壓試驗，設計比較合理。旁路閥傾斜安裝，不僅降低了調節閥的安裝高度，并且比水平安裝更方便操作。立管的支架為了避免影響通道，采用了單邊支耳，也可以將支耳置于平臺下面。

圖12 調節閥組在PA6項目中的應用
4 結語
調節閥組作為石油化工裝置的重要組成部分，決定著裝置的生產活動能否正常運行。其多變的使用環境使其安裝形式也變化多端，其安裝形式必須滿足工藝流程要求和管道介質特性；其安裝、操作和維修必須方便，在此前提下，在整個裝置或者某個區域內，使其安裝形式統一美觀，整齊緊湊是配管設計人員需要思考的問題。調節閥安裝和調試具有一定的技巧，上面只是作者在日常工作中摸索出來的一些基礎性經驗。當然，調節閥有氣動調節閥和電動調節閥之分，它們在安裝時會有不同的側重點，這需要廣大的專業技術人員在長期的實踐工作中不斷總結，不斷提高。隨著彈簧支吊架企業全面走向市場，企業生產經營管理將進一步深化，系統調節越顯重要。我們在選好調節閥后，如何正確安裝和調試就成了一個關鍵的問題。因此，自動化儀表專業人員在具備一定的專業知識的前提下，需要掌握一定的安裝技巧和方法，使調節閥發揮重要作用。與本文相關的產品有：固定比例式減壓閥在穩健醫療應用