梁婷婷

摘 要：高壓加氫裝置在操作過(guò)程中面臨高溫、高壓以及工藝繁瑣等因素，必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范開(kāi)展儀表的選型及安裝。筆者結(jié)合工程實(shí)踐，分析了高壓調(diào)節(jié)閥的選型、加氫裝置聯(lián)鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及安裝等問(wèn)題，以期高壓加氫裝置在設(shè)計(jì)、安裝過(guò)程中的安全順利。

關(guān)鍵詞：高壓加氫裝置儀表；選型原則；選型安裝設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TE967 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）21-0275-02

由于高壓加氫裝置操作過(guò)程中，具有操作溫度高、壓強(qiáng)大、工藝多等特點(diǎn)，其需要引進(jìn)的工藝設(shè)備、安裝的儀器儀表非常多。而儀表選型及安裝是設(shè)計(jì)安裝過(guò)程中必須高度重視的首要問(wèn)題，雖然在選型安裝方面高壓加氫裝置儀表有著行業(yè)相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和原則，但是應(yīng)當(dāng)注意實(shí)際操作中的特殊環(huán)境。因?yàn)樵谶@種高溫、高壓以及復(fù)雜的環(huán)境中，儀表選型及安裝將變得很是特殊且要求較高。筆者針對(duì)高壓加氫裝置儀表選型及安裝設(shè)計(jì)的特殊性進(jìn)行分析及探討，旨在規(guī)避高壓加氫裝置儀表在工程設(shè)計(jì)中的不足，以期科學(xué)設(shè)計(jì)、規(guī)范安裝。

1 高壓加氫裝置儀表選型原則、方法及計(jì)算

1.1 高壓加氫裝置儀表選型原則

①儀表的選型要嚴(yán)格遵照工藝管線等級(jí)表要求。加氫裝置管線由于自身的材質(zhì)、承受的壓力以及使用的介質(zhì)等方面有諸多不同，導(dǎo)致工藝管線等級(jí)也多有差異。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，科學(xué)的選擇儀表首先必須明確儀表測(cè)量處管線及其設(shè)備的相應(yīng)等級(jí)。②儀表的選用要嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范。要確保儀表選型合適，規(guī)范加氫裝置儀表設(shè)計(jì)，必須知曉相關(guān)規(guī)范及其差異。比如，我國(guó)機(jī)械部標(biāo)準(zhǔn)BJ/T82.2-94溫度參考點(diǎn)為200℃，而美國(guó)法蘭標(biāo)準(zhǔn)ANSIB16.5溫度參考點(diǎn)基本上都高于426.7℃。③儀表選型要同工藝參數(shù)操作、儀表安裝統(tǒng)籌規(guī)劃。儀表本身有一定的局限性，其選型必須同工藝參數(shù)操作范圍一并規(guī)劃。同時(shí)，考慮到加氫裝置的特殊性，儀表選型要同儀表安裝一并規(guī)劃，因?yàn)榧词箚蝹€(gè)儀表選型沒(méi)有差錯(cuò)，但是若在儀表安裝過(guò)程中才發(fā)現(xiàn)不匹配，施工現(xiàn)場(chǎng)將很難及時(shí)改換且風(fēng)險(xiǎn)很大。

1.2 調(diào)節(jié)閥的選型

調(diào)節(jié)閥選用氣動(dòng)薄膜或氣缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一般情況下可采用直通或角型閥體，流量特性選擇等百分比，近似等百分比，線性。

口徑≤DN200（8″）的調(diào)節(jié)閥優(yōu)先選用Globe調(diào)節(jié)閥（單座和套筒式），口徑≥DN250（10″）的調(diào)節(jié)閥或用于低壓差場(chǎng)合的調(diào)節(jié)閥，應(yīng)采用雙偏心蝶閥或偏心旋轉(zhuǎn)閥；調(diào)節(jié)型蝶閥開(kāi)度為0～60%；在要求泄漏量小、閥前后壓差較小的場(chǎng)合選用單座調(diào)節(jié)閥；在閥前后壓差較大、工藝介質(zhì)不含固體顆粒的場(chǎng)合或因閥門壓降大引起較大噪聲的場(chǎng)合選用套筒調(diào)節(jié)閥；調(diào)節(jié)精度要求不高的場(chǎng)合可選用自力式調(diào)節(jié)閥；含有固體顆粒﹑高粘度的場(chǎng)合，應(yīng)采用V型球閥或偏心旋轉(zhuǎn)閥；對(duì)于高壓差、閃蒸、空化、高噪聲等情況，可選用多級(jí)降壓閥等。

在調(diào)節(jié)閥流向上，通常采用流開(kāi)方向，因?yàn)榉€(wěn)定性高。調(diào)節(jié)閥閥芯選擇正作用閥芯，底進(jìn)側(cè)出調(diào)節(jié)閥流向?yàn)榱鏖_(kāi)狀態(tài)，側(cè)進(jìn)底出則截然相反。調(diào)節(jié)閥泄漏等級(jí)通常情況下采用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ANSI/FCI 70-2IV級(jí)，而不采用中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T-4213。調(diào)節(jié)閥填料通常情況下選擇V型聚四氟乙烯，壓力等級(jí)大于等于600LB或介質(zhì)溫度大于220℃的調(diào)節(jié)閥填料采用石墨填料。在遇到緊急情況時(shí)調(diào)節(jié)閥儀表應(yīng)采用氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)并處在安全的部位。為了規(guī)避風(fēng)事故對(duì)儀表帶來(lái)的不利影響以及潛在的隱患應(yīng)采取增加調(diào)節(jié)閥機(jī)械限位的手段。同時(shí)，為有效控制、消除噪音，應(yīng)該選擇約束條件的原理對(duì)特殊閥芯設(shè)計(jì)防止汽蝕，消解空化作用，當(dāng)然還可以采取低噪音控制閥減少噪音污染、消除傷害，確保工作噪聲不高于85dB。調(diào)節(jié)閥的材質(zhì)要達(dá)到承受工藝介質(zhì)腐蝕的要求，同時(shí)應(yīng)達(dá)到工藝管道等級(jí)表的相關(guān)要求。各種材料的壓力-溫度等級(jí)應(yīng)當(dāng)達(dá)到ASMEB16.34相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在發(fā)生磨損或閃蒸可能性較高的場(chǎng)所，對(duì)調(diào)節(jié)閥閥芯材質(zhì)要求較高，必須選擇相應(yīng)的材質(zhì)并采取相關(guān)處理手段。在出現(xiàn)氣蝕的工況下，應(yīng)當(dāng)選擇防氣蝕結(jié)構(gòu)。含有催化劑介質(zhì)的調(diào)節(jié)閥閥內(nèi)件對(duì)硬度以及耐磨度有較高要求，要選擇HRC硬度不低于55的硬質(zhì)耐磨材料。根據(jù)介質(zhì)腐蝕工況，部分閥門應(yīng)進(jìn)行NACE處理，與工藝介質(zhì)接觸部件必須達(dá)到NACE MR0103相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。在苛刻工況下，調(diào)節(jié)閥的材質(zhì)要求更加嚴(yán)苛。在介質(zhì)高溫易結(jié)焦的情況下，還應(yīng)考慮閥門的在線沖洗，避免閥門內(nèi)部介質(zhì)結(jié)焦造成閥門無(wú)法動(dòng)作。

1.3 調(diào)節(jié)閥的計(jì)算

根據(jù)調(diào)節(jié)閥的工藝條件實(shí)際情況分析計(jì)算其相應(yīng)的一些數(shù)據(jù)，包括調(diào)節(jié)閥的CV值、閥門開(kāi)度、噪聲情況等方面，按照分析計(jì)算情況并結(jié)合工藝介質(zhì)參數(shù)，統(tǒng)籌關(guān)注流量情況（最大、最小和正常流量）以及調(diào)節(jié)質(zhì)量?jī)煞矫嬉兀M(jìn)而計(jì)算出調(diào)節(jié)閥的口徑以及閥芯內(nèi)徑等方面的數(shù)據(jù)，最終合理選擇調(diào)節(jié)閥。為了減小管道應(yīng)力，降低閥門流速，閥體尺寸不應(yīng)小于上游工藝管道尺寸的1/2，且閥體尺寸不得超過(guò)上游工藝管道尺寸。雖然調(diào)節(jié)閥的固有流量特性主要包括等百分比、快開(kāi)以及線性等三大類型，但是綜合考慮，筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)采用等百分比特性。因?yàn)榫哂械劝俜直攘髁刻匦缘拈y門有著明顯的優(yōu)勢(shì)，比較適合以下幾種特殊場(chǎng)合：①小部分的壓力降留給控制閥而正常地相應(yīng)大部分被系統(tǒng)自身吸收的場(chǎng)合；②壓力控制場(chǎng)合；③壓力降瞬間變化且預(yù)期較高的場(chǎng)合。在液位控制場(chǎng)合以及要求增益恒定的流體控制場(chǎng)合，一般情況下要求使用具有線性特性的閥門，而開(kāi)/關(guān)場(chǎng)合則通常使用具備有快開(kāi)流量特性的控制閥。依據(jù)調(diào)節(jié)閥的流量特性曲線確定閥門額定流量系數(shù)，一般情況下開(kāi)度范圍在10～90%之間，過(guò)大或過(guò)小都不合適。常規(guī)條件下進(jìn)行操作時(shí)，線性特性的調(diào)節(jié)閥開(kāi)度最小不低于40%，最大不超過(guò)60%，等百分比特性的閥門開(kāi)度最小不低于30%，最大不超過(guò)75%。特殊場(chǎng)合的調(diào)節(jié)閥（如放空、泵或壓縮機(jī)的最小回流控制等）可以不受上述相對(duì)行程范圍的限制。當(dāng)混合物出現(xiàn)液、氣兩相流工況，閥門流通能力等于液相流通能力加和氣相流通能力再適當(dāng)放大。

2 高壓加氫裝置連鎖系統(tǒng)的有關(guān)問(wèn)題分析

2.1 高壓加氫裝置連鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中有關(guān)注意事項(xiàng)

當(dāng)按照邏輯圖進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)按照工藝正常時(shí)聯(lián)鎖輸入、輸出情況，合理選擇相應(yīng)觸點(diǎn)，因?yàn)樵谶@種情況下，常開(kāi)觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn)并非完全等同于繼電器。在失電狀態(tài)下，繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)是其斷開(kāi)的觸點(diǎn)，而其常閉觸點(diǎn)則是相應(yīng)狀態(tài)下閉合觸點(diǎn)。鑒于上述特點(diǎn)，倘若發(fā)生繼電器正常斷電的情況，繼電器常閉觸點(diǎn)或常開(kāi)觸點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)能夠被采用并做到同工藝正常時(shí)觸點(diǎn)型式相匹配，所以通常情況下，國(guó)內(nèi)在進(jìn)行加氫裝置連鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中多選擇常開(kāi)觸點(diǎn)。

2.2 高壓加氫裝置連鎖系統(tǒng)安裝過(guò)程中有關(guān)注意事項(xiàng)

高壓加氫裝置危險(xiǎn)性高，主要體現(xiàn)在煉油設(shè)備中溫度高、壓力大、易燃爆等方面，一旦操作不當(dāng)，極易出現(xiàn)安全事故。為了避免事故的發(fā)生，在加氫裝置設(shè)計(jì)之后的安裝過(guò)程，仍然不能放松警惕，必須把安全要素作為首要因素予以重視、規(guī)劃。筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行規(guī)避：①保障安全泄壓。等級(jí)壓力表取源閥后必須采用三通和截止閥設(shè)置壓力表的泄壓管線，確保測(cè)量引線安全泄壓。②正確采用壓力取源部件。通常情況下，多選擇3/4承插焊截止閥作為壓力取源部件，因?yàn)橐坏┌l(fā)生儀表測(cè)量引線部位的踩踏情況，其質(zhì)地柔軟有韌性而很難出現(xiàn)斷裂，保障了操作過(guò)程中的安全。③加蓋管帽防止泄漏。為避免高壓儀表測(cè)量引線放空閥在工作之后發(fā)生泄漏，應(yīng)該在操作過(guò)程中在全部高壓儀表測(cè)量引線放空管上加蓋管帽。④選擇法蘭連接熱電偶。在工藝管道上開(kāi)口進(jìn)行分支管焊接，這樣可有效縮減焊口開(kāi)口。同時(shí)，在焊接的過(guò)程中，應(yīng)選取與熱電偶匹配法蘭直接著手焊接，并保持同熱電偶有效銜接，防止因采取螺紋出現(xiàn)高壓、火災(zāi)等事故。⑤盡量減少開(kāi)口數(shù)。在安裝高壓物位儀表時(shí)，要力求避開(kāi)在高壓設(shè)備上進(jìn)行儀表開(kāi)口。同時(shí)，為了防止裝置同法蘭銜接時(shí)，發(fā)生誤差不易安裝的問(wèn)題，必須把物位連通管與浮筒有效銜接，借助連通管解決裝置在生產(chǎn)過(guò)程中的微小誤差而產(chǎn)生的不易安裝問(wèn)題，確保高壓加氫裝置連鎖系統(tǒng)能夠安全開(kāi)展。

3 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，鑒于高壓加氫裝置在操作過(guò)程中面臨高溫、高壓以及工藝繁瑣等要素，必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范開(kāi)展儀表的選型及安裝，確保高壓加氫裝置在設(shè)計(jì)、安裝過(guò)程中的安全、穩(wěn)定。

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收稿日期：2018-6-23