儀表閥門對安全儀表系統(tǒng)可靠性的影響分析

1、<p>　　儀表閥門對安全儀表系統(tǒng)可靠性的影響分析</p><p>　　摘要：通過對儀表閥門的定義、分類、作用、失效因素及選型標準的介紹，結合工程中一些典型應用，系統(tǒng)地分析了儀表閥門選型的重要參數(shù)和安全儀表系統(tǒng)可能存在的“短板”，指出在儀表閥門選型及應用中應該遵循系統(tǒng)、科學及創(chuàng)新的原則。文章對于全面提高安全儀表系統(tǒng)可靠性具有一定的實用價值。 </p><p>　　關鍵詞：儀表閥門

2、；選擇；安全儀表系統(tǒng)；可靠性 </p><p><b>　　一、概述 </b></p><p>　　隨著技術的不斷進步，考慮到石油產品易燃、易爆或有毒介質的特性，其對于儀表自動化水平具有較高的要求.為了保證人員及財產安全，避免因為生產失誤等原因釀成災難性的事故，應該把安全問題放在首位。具有安全保障的安全儀表系統(tǒng)（簡稱SIS）在越來越多的大型石油生產裝置中得到配置，其中

3、，SIS系統(tǒng)最重要的要求就是性能可靠?，F(xiàn)場儀表閥門是SIS的重要組成部分，一個現(xiàn)代化的石油化工裝置的控制系統(tǒng)中會廣泛用到各式各樣的閥門，跑、冒、滴、漏現(xiàn)象經常容易出現(xiàn)，往往是由于設計選型或使用維修不當造成，輕者影響產品質量，增加能耗，腐蝕設備，重者甚至造成安全儀表系統(tǒng)故障而給生產裝置、人員和環(huán)境帶來重大損失，因此人們在追求不斷提高SIS系統(tǒng)的可靠性來保障安全生產的同時，也應該關注儀表閥門等輔助材料的質量控制，這樣才能發(fā)揮安全儀表系統(tǒng)的整

4、體性能。 </p><p>　　二、安全儀表系統(tǒng)及儀表閥門的定義與作用 </p><p>　　（一）SIS系統(tǒng)的作用及構成 </p><p>　　對于裝置安全保障的SIS系統(tǒng)來說，繼電器、控制系統(tǒng)（PLC或DCS）、電磁閥和現(xiàn)場檢測儀表，以及相應的開關等等組成了SIS系統(tǒng)，其中，整個系統(tǒng)最為重要的要求就是可靠性。SIS是系統(tǒng)化的概念，更關注整體性，從命名就可以看出來

5、，SIS關注回路，關注系統(tǒng)整體，包括安全型的現(xiàn)場檢測器件（變送器，儀表，傳感器）和安全型的現(xiàn)場執(zhí)行器件（安全關斷閥，泄壓閥，保護器）等。從廣義上講，SIS的硬件系統(tǒng)不僅包括SIS控制器及IO，還應包括所有跟控制器接口的其他輸入部件，例如獲得TUV SIL認證的傳感器，變送器，檢測裝置；以及所有輸出部件和現(xiàn)場設備，如獲得TUV SIL認證的執(zhí)行器（液壓安全執(zhí)行器，氣動安全執(zhí)行器，電動型安全執(zhí)行器）。有些嚴格的現(xiàn)場，要求閥門本體也必須有相關

6、認證（NPT核級證書等）。 </p><p>　?。ǘ﹥x表閥門的定義及作用 </p><p>　　對于流體管路的控制裝置的閥門來說，為了保護正常運行管路設備，接通或切斷管路介質的流通是其基本功能，同時，還能夠調節(jié)壓力和流量以及改變流向等等。 </p><p>　　對于儀表系統(tǒng)中常用的管路附件的儀表閥門來說，除了具有閥門改變介質通路和流向，控制輸送介質的一般功能外，

7、還具有取樣、測量、效驗等輔助功能。儀表閥門最重要的技術性能指標之一則是密封性能。對于閥門的密封來說，主要包括三處，一是開啟件與閥座兩密封面間，二是填料與閥桿和填料位置，三是閥體與閥蓋的連接位置。內漏指的就是前一處的失效問題，也就是所謂的關不嚴，這對于閥門截斷介質的能力及儀表測量精度具有一定影響。外漏則是指后兩處的失效，物料損失，環(huán)境污染則往往是外漏事故的產生后果。外漏現(xiàn)象尤其在燃易爆、有毒或有放射的介質中根本不允許，因此，可靠的密封性能

8、對于儀表閥門來說必不可少。 </p><p>　　三、SIS系統(tǒng)的可靠性要求及儀表閥門失效因素 </p><p>　?。ㄒ唬㏒IS系統(tǒng)的可靠性要求 </p><p>　　在高安全性能要求的石油裝置系統(tǒng)中，可靠性較高的SIS系統(tǒng)中的可靠性問題顯得尤為重要。在可靠性工程理論的支撐下，隨機事件的故障分布按照一定規(guī)律。在系統(tǒng)總故障中，95%是來自外部故障，只有5%故障發(fā)生在

9、控制器系統(tǒng)。根據(jù)上述分析，外部設備的選擇應該在系統(tǒng)設計時特別注意，只有這樣才能提高整體SIS系統(tǒng)的可靠性，這就要求技術人員選擇系統(tǒng)時要考慮包括選擇高質量的儀表閥門對整體控制系統(tǒng)的影響。以提高對現(xiàn)場儀表和I/O卡的維修能力，提高運行水平。 </p><p>　?。ǘ╅y門失效的原因及對策 </p><p>　　內部泄漏和外部泄露是閥門失效的兩種形式。外部泄漏比內部泄露往往造成更為嚴重的后果。

10、在石油工業(yè)中，原材料及能源的浪費往往是由于閥門外漏造成的，環(huán)境污染、甚至涉及到人身重大安全事故也有可能發(fā)生，這樣就會給造成嚴重損失。 </p><p>　　1.閥門外漏的原因分析 </p><p>　?。?）閥桿在某個位置被咬死往往是由于選材不當或工藝落后所造成，這樣的閥桿泄漏往往是由于閥門無法關閉或關閉不嚴造成介質泄漏。 </p><p>　　（2）介質的泄漏往往

11、是由于鑄造閥體的砂眼等鑄造缺陷， 閥體泄漏的原因經常容易通過水壓試驗發(fā)現(xiàn)。 </p><p>　?。?）閥桿泄漏的原因主要是選材不當或工藝落后引起閥桿在某個位置被咬死，使閥門無法關閉或關閉不嚴造成介質泄漏。 </p><p>　?。?）上部填料泄漏的原因通常是由于經常開關時閥桿與填料之間的磨損產生間隙不能及時補償而泄露。 </p><p>　　（5）閥體連接處泄漏系

12、指閥體與閥蓋之間的密封失效泄露。另外根據(jù)接口連接方式不同，可能會由于螺紋密封和卡套連接時質量或安裝問題造成泄露。 </p><p>　　2.閥門內漏的原因分析 </p><p>　　內漏往往是由于閥門關閉不嚴形成的，發(fā)生位置往往是在閥座密封面。其原因主要分析如下： </p><p>　?。?）介質的泄漏常常是由于閥門的制造工藝存在問題密封不嚴而導致，如果用于測量將會

13、造成誤差或流量損失。 </p><p>　?。?）閥頭與閥座密封面磨損造成密封不嚴，也會引起泄漏損失。 </p><p>　?。?）由于制造，運輸、安裝和使用中，損傷了閥門的密封面導致閥門泄漏。 </p><p>　?。?）由于吹掃或過濾不嚴而介質內含有固體雜質造成閥座關閉不嚴，從而引起介質泄漏。 </p><p>　　3.防止泄露的典型對策

14、 </p><p>　　分析造成閥門泄漏的關鍵問題，就是上述分析的閥體連接部位密封的泄漏（外漏）和閥門上部填料密封的泄漏（外漏）問題，應該高度重視對閥門的合理選擇。 </p><p>　?。?）防止填料泄漏（外漏）的對策。傳統(tǒng)的填料設計需要較大的力來擠壓填料而產生密封。這就要求有較大的力（或扭矩）作用于球閥。高扭矩不但開關費力也必然導致密封表面的快速磨損和產品使用壽命的縮短。維修和更換填料

15、操作比較麻煩。這里，我們可以選用某品牌的加活載2件式填料設計，其優(yōu)點在于填料可以沿上下或向里外滑動。因此填料螺母只要給予一個較小的力，就能產生密封，延長壽命。閥桿彈簧在填料上產生活負載，補償溫度，壓力及磨損。特別是當閥桿的V形填料磨損時，楔形填料在彈簧力作用下產生相對運動，重新達到密封。不會引起泄漏，因此，一般來說我們是不需要重新緊固填料螺母。即使要進行維修，操作也是非常簡單，便于在線維修，取得了良好的效果。 </p>&

16、lt;p>　?。?）防止閥體連接部位泄漏的對策。由通過設計補償式閥座，在高壓時，球被壓迫向下游，壓平下錯閥座，形成密封。上游閥座隨球運動維持密封；在低壓時，錐形碟片彈簧加載的閥座壓在球面上形成密封。維持密封，密封性質需要滿足的要求分析如下：①滿足多次拆卸后依然密封的要求；②能適應在急劇變化溫度和壓力工作條件下工作；③對振動和沖擊載荷不敏感等；④結構簡單、緊湊，金屬消耗量少。 </p><p>　?。?）防止

17、閥桿、閥座泄露的對策。閥桿和閥座是閥門中重要的受力及磨損零部件，閥桿材料必須具有足夠的強度和韌性且能耐腐蝕和擦傷，一般應對其表面進行強化處理。目前，除采用最好的材料和工藝外，在結構上也應該設計獨特，比如，其閥桿采用下密封結構防止介質腐蝕，同時閥桿螺紋鍍銀減少扭力增加閥桿的壽命，另外還有一個特點是其閥頭采用無旋轉球頭設計從而在閥頭與閥座間防止非軸向旋轉，產生的是平滑的閥座密封，這樣可以允許重復的垂直壓緊關閉，減少潛在的閥座密封泄漏，延長閥

18、門的使用壽命，減少停車損失。 </p><p><b>　　四、結語 </b></p><p>　　隨著現(xiàn)代流程工業(yè)自動化和遠距離流體輸送的發(fā)展，未來閥門將向高參數(shù)、節(jié)能、自控及模塊化結構方向發(fā)展，并將通過不斷采用新材料和新工藝，來提高閥門的使用壽命，從而保證裝置和系統(tǒng)的安全運行。投用SIS系統(tǒng)的目的是在保障人身安全前提下，使生產設備安全、平穩(wěn)、長效運行。通過可靠性的

19、分析，我們可以明確SIS是系統(tǒng)化的概念，性能可靠不但依賴于控制器內部，更依賴于包括現(xiàn)場儀表閥門配件等所有外部設備，因此要高度重視系統(tǒng)中每個組成部件的質量。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]楊剛.煉油裝置儀表測量管路用閥門種類的選用[J].石油化工自動化，2010（6）. </p><p>　　[2]