設計工裝與改進設備完成調節閥檢驗

【摘 要】 本文介紹了調節閥的檢驗試驗要求及具體操作；針對檢驗過程中遇到的操作問題，提出如何利用現有裝置，制作胎具和改造設備，滿足對強度和泄漏量的檢驗，以達到滿足工期要求，節約資金。

【關鍵詞】 調節閥 檢驗 強度 泄漏量 胎具

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2017.01.005

調節閥由執行機構和閥門組成，在石化行業的自動控制中廣泛使用。按其執行機構使用的動力，調節閥可以分為氣動調節閥、電動調節閥和液動調節閥等；按閥門結構分，調節閥一般為截止閥、球閥和蝶閥。調節閥由于其自身的結構特點和使用工況要求，檢驗項目與普通閥門有很大區別。

受某石化公司國家重點工程項目部的委托，我所對其整個工程的所有調節閥安裝前進行檢驗?，F階段有關調節閥的國家和行業標準較少，委托方要求以設計文件或出廠技術條件作為主要檢驗依據，并參考GB/T 4213-2008《氣動調節閥》的相關內容。檢驗的項目包括：行程試驗、膜頭氣密性試驗、閥門強度試驗和泄漏量試驗等。其中泄漏量試驗十分重要，是調節閥安裝前的試驗重點和在線功能安全的保障基礎，也是此次委托方所重點關注的檢驗項目。

1 檢驗項目及要求

1.1 行程試驗

由于行業本質安全的要求，石化行業調節閥以氣動和電動為主。氣動閥在行程檢驗中通入額定儀表風，電動閥輸入4-20mA直流信號。帶閥門定位器的取0、50%和100%三點，查看定位器上的顯示裝置和信號進行對比，并查看閥門實際開度是否相符。以GB/T 4213-2008《氣動調節閥》表1或技術文件作為判定指標。

1.2 膜頭氣密性試驗

將0.1MPa的儀表風輸入薄膜氣室，切斷氣源，保持5min氣室壓力下降不得大于2.5kPa。

1.3 閥門強度試驗

閥門全開狀態下用5℃-40℃含防銹劑的水，按調節閥的入口方向輸入，試驗壓力為公稱壓力的1.5倍，保壓時間不低于3min，不應有肉眼可見的泄漏。試驗方法與常規閥門基本一致。

1.4 泄漏量試驗

在閥門完全關閉的情況下通入5℃-40℃試驗用清潔氣體或水，施加一定的壓力（一般為0.35MPa），測量其泄漏量。泄漏量不得超過委托方要求的最大泄漏量，如未做要求，則按表1進行計算：

閥額定容量應按下式計算：

2 實際操作中遇到的問題

2.1 使用現有試驗設備對多種閥門進行試壓

我所現有臥式抱爪式閥門試驗機，以試驗閘閥和截止閥為主，但調節閥以截止閥、球閥和蝶閥居多，按照相關閥門試驗要求，試驗設備不應有施加影響閥門的外力，因此截止閥、閘閥等法蘭式閥門進行試驗時都采用抱爪式，淘汰了以前廣泛使用的萬能型對夾式試驗設備。

截止閥、球閥和蝶閥等不同結構的閥門需要不同類型的試壓設備，由于工期要求緊，閥門品種多，且規格涵蓋DN15至DN1200，無論從時間上還是從經濟角度都不可能配備所有的試驗設備，只能因地制宜，一機多用。

2.2 閥門結構和執行機構導致一些閥門無法裝卡

蝶閥和部分球閥由于自身結構限制，存在無法裝卡的問題。調節閥上薄膜氣室、閥門定位器等機構所占空間較大，限制和阻礙閥門試驗設備抱爪的裝卡。

2.3 現有設備無法進行液體泄漏量試驗

氣體泄漏量可利用原有設備連接氣源和緩沖罐進行測試，但液體泄漏量試驗更復雜一些，現有閥門試驗設備是為常規閥門試驗所設計的，所允許的壓力降很小，試驗過程中試壓液體一旦泄漏壓力將明顯下降。

而調節閥泄漏量試驗要求閥門在泄漏時仍能持續穩壓在0.35MPa左右，由于壓力試驗時不允許以連續加壓方式進行保壓，且部分調節閥泄漏量能達到20000ml/min以上，因此現有閥門試驗設備都無法滿足試驗要求。

由于調節閥兼具儀表和機械特征，一般認為調節閥的檢驗屬于儀表范疇，但儀表技術人員通常并不具備試壓能力。以往現場安裝時由安裝單位儀表專業技術人員對行程進行試驗，強度和泄漏量試驗等項目由制造廠家進行保證，因此調節閥檢驗的實際操作細節可供借鑒的經驗很少；在廣泛咨詢國內主要閥門試壓設備制造廠家時，也未能找到適用的泄漏量試驗專用設備。

3 解決方案

3.1 設計專用工裝解決一機多用和無法裝卡的問題

為了經濟有效地利用現有設備，保證臥式抱爪式試驗設備能完成對球閥和蝶閥的試壓，同時解決因閥門結構限制和執行機構障礙導致的裝卡困難，我們設計了以下工裝胎具，分別為法蘭短節和封頭，如圖1和圖2所示。

蝶閥強度試驗時，閥門兩側通過法蘭短節與抱爪連接；泄漏量試驗時，閥門一側與法蘭短節相連接。部分結構長度受限的球閥和執行器元件結構尺寸過大的閥門均可通過法蘭短節與試壓設備進行連接。

當蝶閥尺寸過大超出試壓設備裝卡能力時，采用圖2的試壓封頭和電動試壓泵等設備進行試壓。

由于壓力等級不同，閥門的螺栓數量和中心孔直徑也存在差別，為了減少胎具數量，可以在連接法蘭上設置兩至三組螺栓孔或者加工槽型孔。需要注意的是，上述胎具均屬于受壓元件，需要按照GB 150.1～4-2011的相關規定進行設計和制造，并按照受壓元件進行登記管理。

3.2 改造原有設備，滿足液體泄漏量試驗要求

前述可知，泄漏量試驗是調節閥檢驗中非常重要的項目，此前鮮有檢驗，項目部對此非常重視。2010年承接項目之初在咨詢相關閥門試驗設備制造廠家無果的情況下，我們自己動手，解決了這個難題。

我們在常規閥門試驗設備上增加一套低壓大流量系統，主要包括低壓水泵、調壓閥、單向閥和壓力表等，如圖3虛線框部分所示。

這種設計的優點在于：①不會與原試驗功能相互影響。閥門在進行強度試驗時，高壓水泵通過水路給閥門加壓，由于高低壓系統交匯處均設置了單向閥，因此高壓水不會串入低壓部分；在進行泄漏量試驗時，由于高壓系統的單向閥阻擋，低壓系統的壓力水也不會串入高壓系統，保證了系統安全；②結構簡單、投入小，便于改造。改造時增加的主要設備價格低廉，充分利用了原管線，只在局部對管線進行了改造；③方便操作，安全可靠。新增系統單獨設立控制機構，避免了高低壓試驗時的誤操作。

在調節閥強度試驗合格后，放凈閥門中留存的試壓水，操縱氣源或電源關閉閥門，氣開式執行機構信號壓力為零，氣關式保持在信號上限值的120%；啟動電源關閉電動調節閥閥瓣。設置調壓閥至0.35MPa，啟動低壓大流量水泵，當調節閥泄漏量穩定后，水泵仍然在正常工作，壓力仍然保持在設定值，此時可直接測量調節閥的實際泄漏量。由于低壓大流量水泵的工作特性，保證了調節閥泄漏量即使達到2×104ml/min以上時也能保持所需要的壓力。

泄漏的液體采用量杯量筒等進行收集測量，有些泄漏量要求極嚴的閥門采用醫用注射器收集泄漏的水滴。

實踐證明，改造后效果極佳，完全能滿足泄漏量要求。隨著業務量的增加，我們訂作了相關設備，在常規閥門試驗設備上增加泄漏量試驗功能，閥門試壓設備制造廠家也吸取經驗，開發新品種，受到市場歡迎。

通過采取上述措施，我們充分利用了現有設備，圓滿解決了調節閥檢驗中遇到的困難，高質量保工期地完成任務，受到了業主高度評價，其他大中型企業聞訊后紛紛委托我們進行調節閥檢驗，三年里我們共檢驗調節閥四千余臺，創造了較大的經濟效益和良好的社會效益。

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