浅谈调节阀检查试验

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

2、试车和生产能否正常进行，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

3、验压力是工作压力的 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(mi n)公称压力(P)试验压力(MPa)试验时间(mi n)PG1.62.53150210PG4.06.03300510PG6.410360010102.2 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

4、断阀使用空气。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 540C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 540C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 60T(15.6C)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

5、系是：Cv= 1.17CKv= 1.01C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)SH35ANSISH35ANSISH35ANSISH3521ANSI B16.10421B16.121 B16.121 B16.11999199904199904199904nn水或水或AA0.5%C0.5%G气体空气出出水或水或BA0.1%C0.1%C；气体空气IVV水或水或AA0.01%C0.01%C气体空气VV水

6、水BB-71.8x101235x10-m/min/bar/inxDxch(阀座直径)P(D 为阀座直径， P 为前 后压差，kPa气体空气或氮气AC见卜表见卜表其中，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：1/2A1 试验介质为常温水时，Q=Cvx( P) x1.4245x 允许泄漏率A2 试验介质为空气时A2.1 当厶 PPi/2 时，Q=CvxP1x2.424456x允许泄漏率A2.2 当厶 PvP1/2 时，Q=Cvx P(P1+P2)1/2x

7、 2.79445X允许泄漏率A3 试验介质为氮气时A3.1 当厶 PP2 时，Q=CvxP1x2.446166X允许泄漏率1/2A3.2 当厶 PvP1/2 时，Q=Cvx P(P1+P2)x2.83734x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，kPaVI 级泄漏量对照如下表1。表 1SH3521- 1999ANSI B16.104规格 DN(mm)泄漏量(ml/mi n)泄漏量（气泡数/min）规格 DN(in ch)泄漏量(ml/mi n)泄漏量（气泡数/min）250.15110.151400.30211/20

8、.302500.45320.453650.60421/20.604800.90630.9061001.701141.70111504.002764.00272006.754586.7545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

9、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值设计规定值1Cv=1.17C=3.7851/mi n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 )n水，A133.25CV出水A26.65 CVIV水A2.665 CVV水B1235x10 m/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

10、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O.IMPa 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SH3521- 1999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

11、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

12、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，

13、 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

14、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

15、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 的计算可以明确为调节阀输入信号从零点到满量程（或反之 ）脉冲变化的瞬间计时到阔位稳定在要求的位置所经历的时间。4 检查试验项目的扩展调节闭类型不同，在实际工作中检查的内容也应该适当的增加，有些也可以 适当进行修改，以达到合理的自的。4.1 定位器抗冲击的稳定性调节阀是通过调节流量从而达到调节其它参数的目的，有些场台要求调节闹 对外界干扰抵抗能力强， 电磁干扰可以通过单端接地等措施消除。 但现场检查和操 作时， 有可能对调节阀的阀体或信号管路以及定位器等产生冲击， 从而造成处于平 衡状态的调节阀短时间失去平衡

16、， 出现波动， 对正在进行的控制造成影响， 所以应 对此进行检查，检查的方法如下：在试验过程中， 将调节阀处于某一开度 （ 不能在 0% 和 100% 位置，否则现象 不明显 ） ，用手轻拍定位器和信号管路的任意位置，模仿可能出现的震动环境，定 位器输出应该未受影响， 阀杆不产生上下移动， 否则应加固。 对于定位器与定位器 连成一体而本身未加固定的调节阀，方法是将定位器的过滤器减压阀安装在膜头 上，连接管路到定位器，使定位器与调节阀合一，即增加了支点，又加强了定位器 后面的容器容积，对因过滤器减压阀容量小造成的震动有益。判定标准是，对于出现补气现象或振动冲击造成的调节闹闹位变化不得超过 1%

17、。4.2 贯穿试验的全过程对调节阀性能指标的检验是一个连续过程，作业过程中任何环节错误都有可 能引起试验过程的连续性和结果， 甚至影响回路的过程控制无法达到自的， 所以应 严格要求。比如：试验前要充分清洗调节阀阀腔内部，防止杂物残留，否则会引起阀芯与阁 座之间关闭不严，出现泄漏量超标，甚至影响阀芯导向部位动作不良。空气配管接口及电气配线接口的塞子和盖等， 在性能试验中可以拆下， 必 须及时恢复。直到配管工程和配线工程开始时打开。 临时接头连接处为了防止漏气 而使用的密封材料在拆卸时要清除干净， 防止进入气管路而堵塞放大器。 调试过程 完成后， 必须拧紧定位器， 附件以及配线端子箱上的盖子盖紧，

18、 防止因雨水或周围 液体的侵入而导致漏电、附件故障，引起触电事故，达到防水和隔爆目的。调节阀在调试过程中，强度和泄漏试验完成后，必须用压缩空气或者氮气 吹扫干净，使内部不含有水滴， 调校完成后必须将连接法兰口密封好， 防止进入水 和油等杂质。手轮应在没有气源情况下操作，操作结束后手轮必须回到规定位置，否则 自动控制时达不到规定的行程。超过规定位置，用力过大时有可能损坏手动机构。5 常见故障、异常的判别方法及措施在调节阀检查试验过程中，可能出现一些问题，如装配问题、泄漏问题等, 除了要检查试验程序是否正确外，有时需要从调节阀本体进行解决。比如振荡是调节阀调试中经常出现的一种现象，造成振荡的原因有多种，一般可以通过调整加以解决。对于由于定位器放大倍数大而调节阀本身膜头气室小而 产生的振荡，除了从定位器解决外，也可以从管路上解决，如增加管路的容量。常 用的解决方法是在确保行程时间达到设计要求的前提下，增加一个阻尼器，也就是一个接头，改变阻尼器的内径可以改变信号流量，达到减缓膜头内压力的变化速度，从而改变调节过程中振荡的固有频率，达到防止振荡的目的。以下是调节阀检查试验中常见的问题和对策表故障状态原因措施没有动作（动作迟缓）供气压力低供规定的压力空气配管堵塞或泄漏清扫、加固连接部分、再配管膜片紧固部分空气泄漏加固、拆卸、整修推杆部分空气泄漏拆卸、更换