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1、浅谈调节阀检查试验 1 前言 调节阀是石油化工行业中应用最多的装置之一，它安装在工艺管道上，调节阀响应外部输入信号，并与其成比例的方式，使阀杆移动至对应位置，通过改变阀芯与阀座之间的间隙实现节流，改变流体通过的流通面积，达到控制流量的目的，从而控制系统的压力、温度和液位等。 根据国家标准自动化仪表工程施工及验收规范GB50093-2002“仪表试验”中11.1.1规定“仪表在安装和使用前，应进行检查、校准和试验，确认符合设计文件要求以及产品技术文件所规定的技术性能”和11.1.8条“仪表校准和试验的条件、项目、方法应符合产品技术文件的规定和设计文件要求”。 调节阀性能的好坏直接关系到装置试车和
2、生产能否正常进行，对调节阀的检验是检查其性能指标的重要手段。有时因为参数模糊或标准不一，造成检定结论不同。检验的程序和手段以及内容应该符合有关规范的规定，对规范中没有规定的项目也应视不同的阀门类型而扩展。 2 国内外规范标准对检查项目的比较 随着引进装置和技术的加快，国内常用的一些技术参数与国外参数有时容易混乱。在规范中，对调节阀的检验规定了检查项目，包括阀体压力试验、阀座密封试验、膜头(气缸)泄漏、行程和全行程时间等项目。 2.1 阀体压力试验 阀体压力试验是检验阀体耐压，包括铸体本身是否有砂眼、机械连接部位是否严密以及有无变形是由专门的部门、专用的设备进行的，试验用的介质是洁净水，试验压力
3、是工作压力的1.5倍，在规定时间内无泄漏为合格。国内外常用阀门强度试验压力一览表国内阀门国外阀门公称压力(MPa)试验压力(MPa)试验时间(min)公称压力(P)试验压力(MPa)试验时间(min)PG1.62.53150210PG4.06.03300510PG6.41036001010 2.2 阀座密封试验 阀座密封试验是为了检查阀座和阀芯之间的严密性，调节阀的结构形式决定了其阀芯与阀座的密封等级，密封检查是在调节阀完全关闭的前提下，实际上是检查阀座的泄漏量：在规定的实验条件下，试验流体通过一个装配好的处于关闭状态下的阀门的数量，使用的介质根据实验的程序选定，一般使用洁净水，切断阀使用空气
4、。 要清楚调节阀的泄漏计算方法，首先必须要明确流量系数这个概念，在国内和国外表示方法和定义的不同以及它们之间的关系。 调节阀流量系数的符号在国内为C和Kv，分别是用工程单位制(MKS制)和国际单位制(SI制)表示，定义分别是调节阀全开的前提下： C温度540的水，在1kg/cm2压降下，1小时内流过调节阀的立方米数。 Kv温度540的水，在105Pa压降下，每小时内流过调节阀的立方米数。 国外一般采用英制单位，表示符号为Cv，同样在全开的条件下： Cv温度60(15.6)的水，在11b/in2(7kPa)压降下每分钟内流过调节阀的美加仑数。 三者之间的关系是： Cv1.17C Kv1.01C
5、另外，Fisher公司使用Cg和Cs分别表示气体和蒸汽的流量系数。 如石化集团公司行业标准SH3521-1999与美国ANSI B16.104-1976对调节阀的泄漏量分级比较：泄漏量等级试验介质试验程序最大阀座泄漏量(L/h)SH35211999ANSI B16.104SH35211999ANSI B16.104SH35211999ANSI B16.104SH35211999ANSI B16.104水或气体水或空气AA0.5%C0.5%Cv水或气体水或空气BA0.1%C0.1%Cv水或气体水或空气AA0.01%C0.01%Cv水水BB1.8x10-7xDxP(D为阀座直径，P为前后压差，kP
6、a5x10-12m3/min/bar/inch(阀座直径)气体空气或氮气AC见下表见下表 其中，C和Cv是按照“额定容量”计算的，与前面讲的流量系数和流通能力不同，指 调节阀全开情况下，对应所加的前, , 后压差时的流量，这个流量与前后差压不成正比。 简化后的调节阀泄漏量计算公式如下： A1试验介质为常温水时，Q=Cvx(P)1/2x1.4245x允许泄漏率 A2 试验介质为空气时 A2.1 当PP1/2时，Q=CvxP1x2.424456x允许泄漏率 A2.2 当PP1/2时，Q=CvxP(P1+P2)1/2x 2.79445x允许泄漏率 A3 试验介质为氮气时 A3.1 当PP1/2时，Q
7、=CvxP1x2.446166X允许泄漏率 A3.2 当PP1/2时，Q=CvxP(P1+P2)1/2x2.83734x允许泄漏率 其中：Q 泄漏量，升/分钟； P1阀前绝对压力，kPa； P阁前后压差，kPa； P2 阀后绝对压力，kPa。 VI级泄漏量对照如下表1。表1SH35211999ANSI B16.104规格DN(mm)泄漏量(ml/min)泄漏量(气泡数/min)规格DN(inch)泄漏量(ml/min)泄漏量(气泡数/min)250.15110.151400.30211/20.302500.45320.453650.60421/20.604800.90630.9061001.7
8、01141.70111504.002764.00272006.754586.7545 气体泄漏试验需要采取排水取气法，在VI级泄漏量试验中，用一根6mm(国外用1/4英寸，相当6.3毫米)外径x1mm(国外为0.032英寸，相当0.8mm)壁厚的管子沉没于水中，沉没深度处于510mm(国外为1/81/4英寸，相当36mm)的范围内，管子轴线应垂直于水表面。 A、B、C三种程序比较如下表2。表2程序名称使用介质试验压力执行机构信号压力A空气或水0.35MPa与阀允许压差二者较小值气开阀为零，气关阀为信号上限值增加上20kPaB水最大工作压差设计规定值C空气或氮气0.35MPa与阀允许压差二者较小
9、值设计规定值 1Cv=1.17C=3.7851/min 如果使用水作为试验介质，则ANSI B16.104简化后的允许泄漏量计算公式为如下表3。 表3泄漏量等级试验介质试验程序最大阀座泄漏量(ml/min)水, A133.25CV水A26.65 CV水A2.665 CV水B5x10-12m3/min/bar/inch(阀座直径) 在实际操作中，直接将Cv数值带入就可以计算出调节阀的泄漏量了(用毫升/分钟表示)。使用水作试验时，应仔细消除阀体和管路内的气穴。同时，需要先在阀体内充满水，加到要求的压力后等泄漏量稳定时再进行测量。 2.3 膜头气密试验 膜头气密试验差异较大，在过去的国家规范中，膜头
10、气密的压力是气源压力，后更改为气动信号上限加上20kPa，而现在在石化行业标准中降低到0.1MPa的仪表空气，下面是现执行的SH3521-1999与国外标准的比较如下表4。表4标准试验介质试验压力检查时间合格标准SH35211999空气0.1MPa3min 压力不下降国外标准空气气源压力的1.5倍3min压力不下降 2.4 其它指标 包括全行程时间、行程试验方法与项目基本相同。 3 规范项目操作中的体会 规范中对检试验的要求是指导性的，在具体的操作中有时也会由于特殊情况而需要相应的改变操作方法，下面就本人在实际工作中的一点体会加以说明。 3.1 膜头密封试验 膜头气密试验是检查与信号管路终端连
11、接的气室的密封性，造成密封性差的原因主要包括橡胶模片有裂纹穿孔、与阀杆连接用于固定膜片的螺母未拧紧造成渗漏、上下膜头盖压接膜片处螺栓未拧紧的泄漏以及反作用调节阀中阀杆与下膜头气室的密封环处漏气等原因。 如果是进口调节阀，而且带有阀门定位器，那么鉴于国外调节阔气密试验压力较国内要求高。为了不破坏原有管路的密封，可以不拆卸管路。进行定量的膜头密封试验。而是改用过程检验的定量方法进行，也就是如果定位器有切换开关。可以通过切换开关向膜头通入气源压力，如果没有切换开关的情况，则向定位器输入量程点信号，使定位器输出信号压力的最大值，用肥皂水检查调节阀各处连接的密封点一膜头周边和通大气部分，对于反作用调节阀
12、同时检查密封环与推杆连接处的密封。 对于采用Siemens公司的SIPART PS等智能节能型定位器本身、管路及膜头的密封性检查也可以采取另外一种方法，就是输入一个信号(如75%)，使调节阀处于某一个点停留3分钟，检查输出是否变化，即瞬间震动，然后重新平衡，因为如果管路或膜头漏气，由于采用不耗气型放大器，那么泄漏的压力不会及时得到补充，而是要到因泄漏造成的压力下降到引起阀杆出现变化，放大器的平衡机构检测到这个变化而采取补气过程，此时需要经过23个上下周期才能达到重新的平衡造成的。为了使可能存在的这种现象更加明显，应该将输入信号放在靠近满量程处，如70%以上。这样因为管路和膜头压力大，如果有泄漏
13、则现象明显，这对于小膜头调节阀尤其重要。 3.2 带有行程显示的智能阀门定位器灵敏度测试 灵敏度是调节阀的又一个性能指标，按照规范要求，灵敏度用百分表测定，使调节阀薄膜气室处于分别为对应12.5%、50%和87.5%位置的信号压力上，增加或降低信号压力，测定使阀杆开始移动的压力变化值，旦不得超过信号范围的1.5%，有阀门定位器的调节阀压力变化值不得超过0.3%。 对于带有行程显示的智能阀门定位器灵敏度测试可以不使用百分表等标准仪器，而改用定位器的行程指示，由于行程显示是通过将阀杆的机械位移变化量转换电阻值的变化，这种变化被采集到定位器的微处理器中，按照预先设置的量程值进行运算处理，将其在显示器上显示出来，灵敏度较高，指示能精确到0.1%，完全能够满足灵敏度测试的要求。 3.3 全行程时间的测试 国家规范中要求，事故切断阀必须进行全行程时间试验，对于试验的方法也有明确的规定。规定中对调节阀的测试是通过操作电磁阀来测试行程时间的，对切断阀和调节阀没有详细区分。 切断阀的测试应该使用设计选型确定的电磁阀本身，因为不同的电磁阀充排气速度不同，测试切断阀行程时间是整体效果，而不是单纯的阀门本体。动作时间的计算可以
