低泄漏阀门试验标准及应用

1、文章编号:100225855(2004 0220028203低泄漏阀门试验标准及应用高开科(苏州纽威阀门有限公司, 江苏苏州215129摘要介绍了低泄漏阀门的有关标准, 对标准中规定的泄漏率作了分析和比较, 并提出了满足低泄漏的阀门在设计中应予考虑的主要因素。关键词阀门; 低泄漏; 试验中图分类号:T -65文献标识码:AFugitive emission valve standards and applicationGAO Kai 2ke(N EWA Y Valve (Suzhou CO. , L TD , Suzhou 215129, China Abstract :This paper

2、introduces the different standards for fugitive emission valve. K ey w ords :valve ; low emission ; testing 1概述EPA method 21试验介质为可挥发性有机物甲随着人们对环保要求的日益严格, 对阀门的要求也日益提高, 阀门从满足基本的限制内漏、外漏和操控灵活的条件, 发展到现在需满足阀门对外界环境的微小的排放要求。这种要求, 靠常规的水压、气压试验不能判定, 需要借助更加科学的手段及精密的仪器来检测微小的外泄漏。阀门的这种微小的对外界环境的泄漏称为低泄漏(fugitive emis

3、 2sion 或low emission 。符合低泄漏要求的阀门在国外已被广泛的应用, 而且随着国外公司在中国的项目建造, 一些有毒介质及易燃或易爆介质的阀门已采用低泄漏阀门。2检测标准常用的检测阀门低泄漏的标准有美国环境保护机构EPA method 21-挥发性有机组分泄漏检测, 国际标准化组织ISO/CD 15848工业阀门:低泄漏测量、试验及资格认定程序, 壳牌石油公司SHELL M ESC SPE 77/312-工业阀门:低泄漏测量、分级系统、资格认定程序及开关阀和控制阀的型式认可和产品试验, 德国TA luft 法规。这些标准或法规对低泄漏阀门的检测方法和泄漏标准规定各有不同。211

4、EPA method 21烷(VOC , 使用仪器为VOC 监测仪, 泄漏率规定为0105%(Vol %, 此方法由于采用易燃气体甲烷, 使试验具有一定的危险性。212ISO/CD 15848ISO/CD 15848为ISO 的委员会草案标准(Committee draft , 它含ISO/CD 15848Part 1型式试验阀门的分级系统和资格认可程序; Part 2阀门产品接受试验。ISO/CD 15848规定的低泄漏阀门型式试验试验介质为97%的氦气或97%的甲烷, 试验仪器为氦质谱仪或VOC 监测仪。性能等级分紧固等级、耐久等级和温度等级(表1表4 。表1阀杆密封处紧固等级等级A B

5、C阀杆处泄漏(mg s -1m -1(s -110-6(=1176×10-8cm 3mm -1 d -4-63-1-1(s 10(=1176×10cm mm d -2-53-1-1(s (mm 阀体密封处泄漏01005%(v 01005%(v 01005%(v 表2开关阀耐久等级(机械循环等级CO1CO2CO3机械循环(全行程 次数50015002500热循环次数除室温外2次11作者简介:高开科(1969- , 男, 湖南省沅江市人, 总工程师, 长期从事阀门设计和研究工作。表8开关阀耐久等级(机械循环等级闸阀、截止阀CO -RS -SS -ML表3控制阀耐久等级(机械循环

6、等级CC1CC2CC3机械循环(全行程 次数2000040000100000热循环次数除室温外2次11型式试验机械循环(全行程 次数10050产品试验机械循环(全行程 次数25N 1A 1表4温度等级t 1t 2t 3t 4t 5止回阀、球阀CO -C2控制阀CC -1-196-46室温200400按ANSI/FCI91-1规定按ANSI/FCI 91-1规定ISO/CD 15848规定的低泄漏阀门产品接受试验低泄漏阀门产品接受试验是指产品出厂试验。试验介质为97%的氦气, 试验压力为016MPa , 试验温度为室温, 阀门机械循环5次, 试验仪器为氦质谱仪。性能等级仅指紧固等级(表5 。表5

7、阀杆密封处紧固等级等级A B C-29450T9表9温度等级管材设计温度温度范围/等级型式试验热循环/Class A =4产品试验热循环/Class A =3室温、150、275、450Class B =3室温、225、450Class C =2室温、450室温、175、350Class B =2室温、350Class C =1阀杆处泄漏/v 01005%0101%011%阀体密封处泄漏/v01005%01005%01005%室温注:温度等级分T1T10共10个等级, 限于篇幅, 本文仅列举WCB 材料温度等级214TA 2L U F TTA 2L U F T 法规5121614规定低泄漏按V

8、DI2440矿物炼油厂低泄漏控制, 试验介质为97%的氦气, 试验仪器为氦质谱仪(表10表10泄漏率温度范围/213SHELL M ESC SPE 77/312SHELL M ESC SPE 77/312是在ISO 15848基础上的修改和补充, 它也分型式试验和产品接受试验。SHELL M ESC SPE 77/312规定的低泄漏阀门型式试验试验介质为97%的氦气, 试验压力为温度循环规定温度下按ASM E B16134标准工作压力的111倍, 试验仪器为氦质谱仪。性能等级分紧固等级、耐久等级和温度等级。SHELL M ESC SPE 77/312规定的低泄漏阀门产品接受试验试验介质为97%

9、的氦气, 试验压力见表6, 试验仪器为氦质谱仪。性能等级分紧固等级、耐久等级和温度等级(表7表9 。表6产品接受试验的试验压力阀门压力等级PN110、PN116150LB 300LB 600LB 900LB 及以上泄漏率(mbar/s/m circ 110-4泄漏率(cm 3(s -1mm -1 d 311×10-7-5250>250-23低泄漏试验标准泄漏率比较EPA M ETHOD 21由于采用VOC 法, 它与氦质谱仪测定的泄漏率无明确的对应关系, 只能通过试验值来比较, 本文仅对ISO 15848、SPE 77/312、TA 2L U F T 要求的阀杆泄漏做一比较,

10、以比较各标准对泄漏要求的高低(表11 。表11各标准中阀杆直径与泄漏率的要求E 207cm -3/s标准10ISO (class A SHELL (class A TA 2LU FTISO/SHELL (class B ISO/SHELL (class C 11818311801800试验压力/MPa01611021021520%工作压力阀杆直径/mm20315356235035003051353935305300770120700700040表7型式试验和产品接受试验阀杆、阀体密封处紧固等级等级A B C阀杆处泄漏(Pa m 3s -1(s -101314×10-7(=1176&#

11、215;10-7cm 3mm -1 d -6-63-1-1(s 01314×10(=1176×10cm mm d (s -1-5(-53mm -1 阀体密封处泄漏01314×10-801314×10-7-6由表11可以看出ISO (class A 要求最高, 其次为SHELL (class A , 再次为TA 2L U F T 和ISO/SHELL (class B , 要求最低为ISO/SHELL(class C 。ISO (class A 要求比SHELL (class A 5结语高一个数量级, TA 2L U F T 的允许泄漏率约为SHELL (

12、class A 的两倍, ISO/SHELL (class B 要求比ISO (class A 低两个数量级, ISO/SHELL (class C 要求比ISO (class A 低三个数量级。4低泄漏阀门应考虑的因素低泄漏阀门代表了未来阀门发展的方向, 随着人类社会对环境要求的日益严格, 低泄漏阀门必将得到越来越广泛的应用。在中国无论是用户还是阀门制造商, 还未对低泄漏阀门引起足够的重视, N EWA Y 阀门通过了SHELL 公司的低泄漏阀门的低泄漏阀门主要针对阀门的外漏, 以下几点应予考虑。首先阀门的铸件能满足氦气试验的要求, 由于氦分子的分子量小, 易于渗透, 铸件的好坏是关键。其次

13、, 阀体与阀盖的密封常为垫片密封, 属静密封, 比较容易满足泄漏要求。再次, 阀杆处的密封常采用石墨填料结构, 由于阀杆处的密封为动密封, 阀杆在运动过程中容易将石墨颗粒从填料中带出, 需选用特制的低泄漏填料, 并控制填料与阀杆的间隙, 填料与填料箱的间隙, 压套与阀杆和填料箱的间隙, 并控制阀杆和填料箱的加工粗糙度, 这些控制手段是关键。一般来讲ISO 2class C 级可以用石墨填料满足阀杆密封, ISO 2class B 级可以用PTFE 及其他弹性密封件满足阀杆密封, ISO 2class A 级可以使用波纹管密封来达到。文章编号:100225855(2004 0220030201型

14、式认证, 必将为中国高质量的阀门走向世界树立一个良好的开端。参考文献1EPA Method 21Determination of Volatile Organic CompoundLeaks S .2ISO/CD 1584821Industrial valves 2Fugitive emissions 2Measure 2ment. Test and Qualification Procedures 2Part 1:Classification System and Qualification Procedures for Type Test of Fully As 2sembled Valv

15、es S .3ISO/CD 1584821Industrial valves 2Fugitive emissions 2Measure 2ment. Test and Qualification Procedures 2Part 2:Production Acceptance Test of Valves Assemblies S .4SHELL MESC SPE77/312INDUSTRIAL VALV ES :FugitiveEmission Measurement , Classfication System , Qualification Pro 2cedures and Prototype and Production tests of ON/OFF andControl Valve Assemblies S .5VDI 2440Emission Control Mineral Oil Refineries S .(收稿日期:2003112130