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化工调节阀组安装调试
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之前介绍化工装置调节阀故障维护，现在介绍化工调节阀组安装调试现代石油化工装置的生产取决于流动着的液体和气体的正确分配和控制，这些分配和控制都需要控制元件去完成，而调节阀正是这些控制元件中使用的一种形式，因此调节阀的使用越来越广，作用越来越突出。在实际工程中，调节阀常常以调节阀组的形式出现，作为流量、压力的控制调节单元分布在装置的各个部分，合理的布置调节阀组，对工厂的正常运行至关重要。从配管设计人员的角度对石油化工装置中常见的调节阀组安装形式进行了讨论,并结合项目实践分析了各种安装形式的优点和缺点,对提高设计质量和速度,形成统一、正确的调节阀组安装形式具有借鉴意义。
1 化工调节阀组安装调试调节阀组的组成
调节阀组一般由调节阀、切断阀、旁路阀和导淋阀四部分组成。如下图这种截止阀串调节阀再串截止阀，再并联截止阀。这种连接有什么必要性啊？与单用调节阀有什么区别啊？
调节阀组安装的一般要求 调节阀组安装的一般要求有哪些？（石油化工）
（1）调节阀的安装位置应满足工艺流程设计的要求，并应靠近与其有关的一次指示仪表，便于在用旁路阀手动操作时能观察一次仪表；
（2）调节阀应布置在地面或平台上且便于操作和维修处；
（3）调节阀应正立垂直安装于水平管道上，特殊情况下方可水平或倾斜安装，但须加支撑； （4）调节阀组（包括调节阀、旁路阀、切断阀和排液阀）立面安装时，调节阀应安装在旁路的下方。公称直径小于25mm的调节阀，也可安装在旁路的上方；
（5）调节阀底距地面或平台面的净空不应小于4oomm.对于反装阀芯的单双座调节阀，宜在阀体下方留出抽阀芯的空间；
（6）调节阀膜头顶部上方应有不小于2mm的净空。调节阀与旁路阀上下布置时应措开位置； （7）切断阀应选用闸阀，旁路阀应选用截止阀，但旁路阀公称直径大于150mm时，可选用闸阀，两个切断阀与调节阀不直布置成直线；
（8）在调节阀入口侧与调节阀上游的切断阀之间管道的低点应设排液阀，排液阀可选闸阀； （9）介质中含有固体颗粒的管道上的调节阀应与旁路阀布置在同一个平面上或将旁路阀布置在调节阀的下方；
（10）低温、高温管道上的调节阀组的两个支架中应有一个是固定支架，另一个是滑动支架；
（11）调节阀应安装在环境温度不高于60℃，不低于-40℃的地方，并远离振动源；
（12）在一个区域内有较多的调节阀组时，应考虑形式一致，整齐、美观及操作方便；
（13）调节阀与隔断阀的直径不同时，异径管应靠近调节间安装；
（14）要注意工艺过程对调节阀位置有无特殊要求。
1.1 调节阀
调节阀作为调节阀组的核心元件其种类繁多，国内常按原理、作用和结构将其划分为九个大类：单座调节阀；双座调节阀；套筒调节阀；角形调节阀；三通调节阀；隔膜阀；蝶阀；球阀；偏心旋转阀。前6种为直行程，后三种为角行程。按驱动能源又可分为：气动调节阀；电动调节阀；液动调节阀和混合型调节阀。
不同使用环境的调节阀可选用不同的执行机构，执行机构可分为气动执行机构、电动执行机构和液动执行机构。调节阀的安装应遵循国家有关标准，按照设计图纸和设计文件的规定严格执行。例如，建筑安装工程质量检验评定标准、工业自动化仪表施工及验收规范、电气设备安装工程施工及验收规范等;安装所需的设备、辅助设备及主要材料应符合现行国家标准的有关规定。
1.2 安装前的检验
调节阀及附件从出厂到安装前，在运输途中受到运输工具所激发的随机振动和装卸时受到的各种冲击，以及在运输和储存过程中，环境的温度、湿度等变化，这些都可能造成调节阀及附件的性能发生变化。因此，有必要在安装前进行部分性能的检验。
调节阀安装前的检验主要包括下列内容：外观、静态特性、泄漏量、空载全行程时间、耐压强度、绝缘性能、气密性和密封性等，其中前5项为必检项目。当然，对检验的场所也有一定的要求。例如：环境温度要求在10～35℃;空气相对湿度不大于75%;场地有足够的空间，且光线充足或有照明条件;周围不能有剧烈的振源和强磁场干扰;电源、气源符合要求等。
1.1.1 气动执行机构
气动执行机构的开关动作都通过气源来驱动执行，复位则可由弹簧复位。其执行机构和调节机构是统一的整体，有薄膜式、活塞式、拨叉式和齿轮齿条式。气动执行机构有结构简单、动作平稳可靠且安全防爆等优点，在发电厂、化工，炼油等对安全要求较高的生产过程中有广泛的应用。
1.1.2 电动执行机构
电动执行机构以单相交流电源为动力，接受统一的标准直流信号，输出相应的转角位移来实现控制，具有高度的稳定性和恒定的推力，控制精度比气动执行机构高，但是不具有气动执行机构的本质安全性，当用于危险场所时，需考虑设置防爆、安全等措施。
1.1.3 液动执行机构
液动执行机构由液体压力启闭或调节阀门，运行起来非常平稳，响应快，所以能实现高精度的控制，当需要异常的抗偏离能力和高的推力以及快的形成速度时，一般选用液动执行机构。
执行机构的形式和大小将决定调节阀组的占地空间和安装形式，这是配管设计人员在配管过程中需要特别注意的，在未收到厂家资料的时候要留有足够的空间余量，以确保在收到资料后管道的修改量为zui小。
1.2 切断阀
切断阀宜选用闸阀或者球阀，其作用有：
①用于调节阀检修时切断管线，启用旁路阀，使装置在调节阀检修的时间内继续运行。
②用于辅助配合调节阀的调节。
③用于调节阀失效时的手动调节，以及气源、电源缺失时的应急处理。
1.3 旁路阀
旁路阀宜选用截止阀，但旁路公称直径＞150mm时可选用闸阀。旁路阀在调节阀不能正常投用的状态下，可以人工手动调节流量，从而保证装置的连续性生产，同时也不耽误调节阀维修。旁路阀安装时应尽量靠近一次仪表，以方便旁路阀手动操作时能观察到一次仪表。
1.4 导淋阀
导淋阀一般选用闸阀或者球阀，其公称直径选取见表1。
表1 导淋阀公称直径
导淋阀用于维修调节阀或停车时排出管道及阀内流体，还用于外接流体冲洗阀门内部和管道。
不同的调节阀组，导淋阀的设置也是不同的：
①导淋阀置于调节阀入口处，这种形式用于调节阀为“事故开”的情况，调节阀前的导淋阀除了具有导淋功用外，还具有检查调节阀是否出现堵塞的功用。
②导淋阀置于调节阀出口处，这种形式也用于调节阀为“事故开”的情况，对于腐蚀性物料，停工检修时一般都需要置换，接在出口侧是防止置换时，腐蚀气体或者蒸汽反窜，损伤入口管道或者入口接通的设备。
③导淋阀置于调节阀入口/出口两处，这种形式用于调节阀为“事故关”的情况，检修时，调节阀前后可以充分地泄压和排凝。
1.3 安装注意事项
调节阀的安装，必须确保安全性，确保使用性能，易于操作和维护，节约安装费用。下面就针对这四点谈一谈安装时需要注意的具体问题。
1.3.1 确保安全性
1)防止泄漏
安装过程不允许调节阀产生泄漏。在使用过程中，如果在填料涵、法兰垫片等部位形成缝隙或微孔就可能产生泄漏。如果流体介质的操作条件苛刻， T型过滤器比如高温、高压、流体有腐蚀性，那么损坏将加剧，泄漏的危险性就更大。防止泄漏的方法很多，在安装过程中，填料的选择、密封方法的选择、选用密封性能好的调节阀等，都是必须考虑的因素。
2)安装放泄阀
任何一个管路设计和安装，在切断时都不可避免地积有高压流体，如果积聚流体的潜在能量很大，应在调节阀的两侧安装放泄阀，这样，在系统切断之后，调节阀中残留的高压流体的能量能得到释放，保护人员安全，有利于调节阀的维修，也可以考虑选用能限制流量的放泄阀。
3)安全的管线
在安装调节阀前，全部安装管件和管线都要吹扫干净，因为管线中的砂粒、水垢、铁屑等会损坏调节阀内表面，尤其是要求严格的密封面。当系统压力波动严重时，建议在管线上安装缓冲设施。如果被排放的流体是有害气体或液体，那么排放流体用的管线必须连接到安全地点，也可以连接到安全的特定容器中，这样可以保护人员不受伤害，同时也不会对环境造成污染。
1.3.2 确保使用性能
安装调节阀时，要尽量保证其性能不受影响。这种影响会破坏调节阀选择时所考虑的各种因素。
1)调节阀上、下游切断阀和旁路阀的安装
上、下游切断阀与调节阀之间的直管段长度应考虑管路阻力和对流体流动状态的影响。直管段长度长，有利于流体经切断阀后的稳定，可使流体流动平稳，减少紊流影响，降低噪声;直管段长度短，流体经切断阀后还未稳定就进入调节阀，使噪声增大，但直管段长度短有利于降低管路阻力，提高调节阀两端压降，使流量特性的畸变减小，有利于控制系统的稳定运行。因此，应权衡利弊，综合考虑。按照经验，通常上游侧应有10D～20D的直管段，下游侧有3D～5D的直管段(D为管道直径)，必要时应设置整流装置。
调节阀拆卸维修时，可用旁路阀对生产过程进行操作。当被控流量过大，用调节阀无法正常调节时，作为应急措施，也可用旁路阀作为调节阀的并行连接方案，对过程进行控制。为降低成本，大口径调节阀安装手轮执行机构，可代替旁路阀进行操作。旁路阀的安装应便于操作，它与调节阀及上、下游切断阀一起组成调节阀组。因此，安装调节阀时应与切断阀和旁路阀配套考虑，并同时完成施工安装。旁路阀公称直径与管道公称直径相同，耐压等级也与工艺耐压等级一致。
2)泄放阀、放空阀、排污阀的安装
为便于调节阀拆卸，在拆卸前必须进行阀前和阀后压力的泄放，泄放阀应安装在调节阀与上、下游切断阀之间。放空阀和排污阀用于排放流体中夹带的不凝气体和冷凝液，假若安装时被控流体是气体或蒸汽时，为便于冷凝液的排放，排污阀宜安装在调节阀组的zui低处;而被控流体是液体时，为便于不凝气体的排放，放空阀宜安装在调节阀组的zui高处。
3)调节阀与管道的连接
调节阀与管道的连接方式有螺纹连接、法兰连接和焊接连接等区别。螺纹连接方式用于小口径调节阀的安装，必须同时安装可拆卸的活动连接件;法兰连接方式有普通式法兰连接和夹持式连接两种，管道连接法兰的公称直径应与调节阀的通径一致， 封头耐压等级也应与调节阀的耐压等级一致，法兰面与管道轴线的垂直度允许偏差为l°;尽量避免采用焊接连接方式。调节阀连接时，不应使连接管道内部出现新的凸出物，例如，密封垫、焊接缝等不应在管道内凸出。同时，应注意调节阀内流体的流向应与阀体上标注的箭头方向一致，特殊情况下可不受此限制。
4)执行机构的安装
通常，执行机构与调节阀阀体直接连接，但液动执行机构、长行程执行机构等与调节阀阀体分开时，安装执行机构时应注意执行机构的连杆和机械活动部件应灵活，无松动或卡扭等现象;连杆长度合适，保证在全行程范围内动作稳定、灵活可*;手轮执行机构有侧装和顶装两种，安装时应留有操作空间，手轮操作应灵活，没有卡死或扭转现象，有手轮转动方向与阀开度关系的标注，限位装置应调整合适，起到保护作用;液动执行机构应低于控制器安装，如果必须高于控制器安装时，其高度差应不超过1.0m，并且应在管路集气处安装排气阀，*近控制器处安装自动切断阀。
5)阀门定位器的安装
阀门定位器的阀位检测装置与调节阀阀杆或阀轴直接连接，因此，安装时应保证反馈信号能够正确、及时地反映阀位信号和变化。通常，阀门定位器与调节阀配套供应，由制造厂完成两者的连接。当生产过程控制需要添加阀门定位器时， 压力表缓冲管应保证阀门定位器阀位检测装置动作的正确、可*和灵活，反馈杆支点的机械间隙应尽量小，阀门定位器的信号管线应正确连接，气源管线和输出管线、输入管线应标记;阀门定位器的阀位显示信号应有利于操作和维护人员观测。
6)其他附件的安装
上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀,气动截止阀,电动蝶阀,气动蝶阀其他附件包括阀位传感器、电磁阀、限位开关、继动器、电气转换器等，安装应符合产品说明书有关规定。
7)球形阀和所有的直行程调节阀都要尽可能垂直安装，即执行机构安装在调节阀的上方，因为在垂直安装的情况下，执行机构在调节阀的正上方，此时的安装位置关系zui容易保证上阀盖连接件的弯曲位移和受到的应力zui小，导向件的变形量也zui小。要尽可能避免水平安装，当然在垂直管道上安装调节阀时则不可避免，这时就一定要考虑执行机构的自重、系统振动和热膨胀等影响，可以考虑添加吊杆或支撑来消除影响。
8)角行程调节阀的安装，如球阀和蝶阀，阀轴水平安装比较理想，这样可以防止管道低处流体所含污物进入阀轴的转动轴承，同时调节阀打开方向要有利于排开流体中的固体颗粒，即蝶阀的阀板和球阀的球芯转动时应该从底部向上转动。
1.3.3 易于操作和维护
调节阀的安装位置要考虑人员操作的方便性。 耐磨管道操作人员要能看到指示器的显示数据，能看到储罐的玻璃液位计，并能手动调节液位，能看到管道的压力表或阀杆的位移刻度，能用某些参数指示器来预估参数变化等。除此之外，还必须考虑到调节阀在现场维修和日常拆卸的可能性，维修费用的高低在很大程度上取决于人员接近调节阀的方便程度。尤其是安装位置高的调节阀，更应该考虑这一点。当然，方便操作固然重要，但也要考虑到日后维护的可能性。
1)如果需要拆卸带有阀杆和阀芯的顶部组件，调节阀的上方应留有足够的空间;如果需要拆卸底部法兰和阀杆、阀芯的部件，调节阀的底部应留有一定的空间;如果需要拆卸调节阀附件，如手轮、阀门定位器、保位阀等，调节阀的侧面应留有相应的空间。根据经验，拆卸用的空间，通常调节阀顶部与上方障碍物之间zui小距离为450mm，调节阀底部与下方障碍物之间zui小zui距离为500mm，侧面zui小距离为350 mm。
2)为了拆卸阀体法兰上的螺栓，在设计用大小头连接调节阀入口和出口配管时必须考虑这一间隙尺寸。比如大口径调节阀，或者是安装在高空的调节阀，否则，维修时拆卸调节阀将非常困难。
1.3.4 节约安装费用
在设计和安装调节阀时，都力求在保证满足使用要求的同时使成本zui低，这时必须考虑调节阀、管件和管线、辅助设备三个方面。后两项都是为了实现调节阀的功能，我们要力求这两项zui省，当然，这主要在数量和规格上下功夫。在安装中，约有20%~30%的费用是这两项产生的。例如， 可调缩孔为了适应设备连续生产的需要，许多工业系统都安装有切断阀和旁路阀，切断阀用来隔断调节阀，维修时需要用到旁路阀，多增加一个切断阀或旁路阀，就要增加相应的连接管线，这些都会增加费用;而有的配管方案，只需一个切断阀就能起到维修时隔断调节阀的全部作用，这样的配管方案会节约一些安装费用。
2 调节阀组的安装形式
2.1 调节阀组安装形式Ⅰ
安装形式Ⅰ是调节阀组zui为常见的安装形式，如图1所示，阀组布置紧凑，所占空间小，维修方便，整套阀组放空简便。此形式需保证旁路阀高度＜2000mm，且旁路阀和调节阀错开布置。
2、调节阀的调试
仪表设备在安装过程中受到搬运或装配引起的机械应力的作用，会使其性能发生变化，一般来说，这种影响比较小。但为了可*起见，调节阀安装后，在生产开车前应进行现场调试，分线路调试和系统调试两个步骤。
2.1 线路调试
线路调试用于检查连接调节阀的信号线路、气源管线或液压管线的连接是否正确。
1)调节阀输入信号的连接
通常，与阀门定位器一起检查。调节阀输入信号来自控制器，从控制器输出一个起点信号，检查调节阀是否在起点位置;输出一个终点信号，检查调节阀是否在终点位置。为此， 罩型通气管应检查供气气源压力、过滤减压器工作、液压系统供给的油压、供电是否正常，输出信号是否正确等，并在测量范围内至少取5点检查输入信号与阀位之间是否满足所需关系。应检查气开、气关的作用方式是否正确，是否满足生产过程的工艺要求。
2)调节阀输出信号的连接
调节阀输出信号是阀位信号，可以是模拟量信号或数字量信号。应在检查调节阀输入信号的同时，检查阀位信号是否正确。采用HART或智能电气阀门定位器时，应检查阀位状态信息能否正确传输。调节阀全行程运行过程中应注意阀芯和阀座是否有机械振动和异常噪音。
3)手轮机构调试
检查手轮机构能否正确转动和动作，限位和锁定装置是否好用。
4)当出现偏差超过允许偏差极*，应进行相应的调试。例如，改变阀位开关的位置，检查接线或管路是否有泄漏等。
2.2 系统调试
调节阀是控制系统的终端执行元件，运行前需进行系统调试。系统调试工作应与工艺操作配合进行。
1)负反馈调试
控制系统应满足负反馈要求，应将控制器、检测变送单元、调节阀(包括阀门定位器)和被控对象一起考虑，并设置控制器的正、反作用。负反馈准则是控制系统开环总增益为正。设置好控制器正、反作用后，可在控制器测量端模拟输入信号，使其增加或减小， 篮式过滤器观测控制器输出变化是否符合作用方式的要求，并检查调节阀的动作方向是否正确，是否能够使被控变量向减小方向变化。
2)调节阀压降的检查
调节阀压降检查在进行清水模拟调试时进行。在调节阀全行程运行过程中，检查调节阀两端压降的变化，是否有空化或闪蒸现象发生，流量变化情况如何，是否符合当初设计的流量特性等。
3)响应时间的检查
一些控制系统对调节阀的响应时间有严格要求，这时应检查调节阀的响应时间。在控制器输出信号改变时开始计时，到调节阀阀位到达zui终稳态位置的63%所需的时间即为响应时间，其时间应满足工艺生产过程的操作要求。
图1 安装形式
2.2 调节阀组安装形式Ⅱ
安装形式Ⅱ是调节阀组常见的安装形式，如图2所示，阀组布置紧凑，旁路阀维修方便，阀组放空简便。与形式Ⅰ比较，占地稍大，此种形式常用于使用安装形式Ⅰ时，旁路阀不能与调节阀错开的情况。
图2 安装形式Ⅱ
2.3 调节阀组安装形式Ⅲ
安装形式Ⅲ占地较大，易于操作和检修，常用于旁路阀高度＞2000mm的情况。此形式不宜用于易凝，有腐蚀性的介质，如图3所示。
图3 安装形式Ⅲ
2.4 调节阀组安装形式Ⅳ
安装形式Ⅳ易于操作和检修，可用于两侧空间有限，调节阀执行机构顶部高度超过2000mm，阀组操作面后方有空间的情况，此形式可将旁路的高度降到2000mm以下，旁路上宜设置支架，如图4所示。
图4 安装形式Ⅳ
2.5 调节阀组安装形式Ⅴ
安装形式Ⅴ占地大，阀门易于操作，两个切断阀与调节阀在同一直管上给维修带来不便，旁路比较长，且旁路阀比较高，必要时需在旁路上做支架，宜至少有一个支架靠近调节阀，如图5所示。
图5 安装形式Ⅴ
2.6 调节阀组安装形式Ⅵ
安装形式Ⅵ占地大，阀门易于操作，两个切断阀与调节阀在同一直管上给维修带来不便，且不能用于易凝，有腐蚀性的介质，宜至少有一个支架靠近调节阀，如图6所示。
图6 安装形式Ⅵ
2.7 调节阀组安装形式Ⅶ
安装形式Ⅶ占地大，阀门易于操作，两个切断阀与调节阀在同一直管上给维修带来不便，含有固体颗粒的管道或者低温管道阀门不允许布置在立管上时可采用此形式，如图7所示。
图7 安装形式Ⅶ
2.8 调节阀组安装形式Ⅷ
安装形式Ⅷ占地大，旁路阀需紧靠进口三通以方便操作和检修，减少死角。在上下空间受限的情况下，可考虑此形式，如图8所示。
图8 安装形式Ⅷ
2.9 调节阀组安装形式Ⅸ
安装形式Ⅸ布置紧凑，占地小，但调节阀位置较高，维修困难，使用于管径较小的调节阀组。调节阀旁做一个支架以增加稳定性，如图9所示。
图9 安装形式Ⅸ
3 调节阀组安装形式的安装实例
3.1 调节阀组在FLNG项目中的应用
某FLNG项目的调节阀组的设计模型，如图10所示。此安装形式是在调节阀组安装形式二基础上进行了少许变化，右侧的支架生根在结构上，是为了尽量减少在船甲板上的焊接。
图10 调节阀组在FLNG项目中的应用
3.2 调节阀组在PP项目中的应用
某PP项目的调节阀组的设计模型，如图11所示。此安装形式基于调节阀组安装形式一，为了减少管线对设备管嘴的应力，也为了方便换热器的检修，以及让出更多的检修通道，调节阀组布置在换热器的侧面，并用斜管和换热器管嘴连接。
图11 调节阀组在PP项目中的应用
3.3 调节阀组在PA6项目中的应用
某PA6项目的调节阀组的设计模型，如图12所示，此安装形式基于调节阀组安装形式IX，此安装形式将导淋阀安装在立管上，在高点设置了高点排空用于水压试验，设计比较合理。旁路阀倾斜安装，不仅降低了调节阀的安装高度，并且比水平安装更方便操作。立管的支架为了避免影响通道，采用了单边支耳，也可以将支耳置于平台下面。
图12 调节阀组在PA6项目中的应用
4 结语
调节阀组作为石油化工装置的重要组成部分，决定着装置的生产活动能否正常运行。其多变的使用环境使其安装形式也变化多端，其安装形式必须满足工艺流程要求和管道介质特性；其安装、操作和维修必须方便，在此前提下，在整个装置或者某个区域内，使其安装形式统一美观，整齐紧凑是配管设计人员需要思考的问题。调节阀安装和调试具有一定的技巧，上面只是作者在日常工作中摸索出来的一些基础性经验。当然，调节阀有气动调节阀和电动调节阀之分，它们在安装时会有不同的侧重点，这需要广大的专业技术人员在长期的实践工作中不断总结，不断提高。随着弹簧支吊架企业全面走向市场，企业生产经营管理将进一步深化，系统调节越显重要。我们在选好调节阀后，如何正确安装和调试就成了一个关键的问题。因此，自动化仪表专业人员在具备一定的专业知识的前提下，需要掌握一定的安装技巧和方法，使调节阀发挥重要作用。与本文相关的产品有：固定比例式减压阀在稳健医疗应用
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