閥門(mén)泄露檢測(cè)技術(shù)在石化企業(yè)中的應(yīng)用

楊春雪

摘 要：通過(guò)分析與探討閥門(mén)泄露的原因，以及閥門(mén)泄露對(duì)環(huán)境和生產(chǎn)帶來(lái)的危害，結(jié)合石化生產(chǎn)的需求，著重介紹了聲發(fā)射和負(fù)壓波在線檢測(cè)閥門(mén)泄露的方法。最后，對(duì)閥門(mén)在線檢測(cè)方法在石化裝置中的應(yīng)用前景進(jìn)行了簡(jiǎn)要的探討和分析。

關(guān)鍵詞：閥門(mén)；泄露；密封；聲發(fā)射；負(fù)壓波

引言

隨著石油化工行業(yè)取得良好社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，相反對(duì)我們生活的環(huán)境也造成了相當(dāng)嚴(yán)重的影響。而石油化工行業(yè)中閥門(mén)泄露就是環(huán)境污染的一種代表性污染源，這主要取決于閥門(mén)在石油化工行業(yè)中的重要作用。在大部分的有毒、易燃易爆以及強(qiáng)腐蝕的石油化工行業(yè)中對(duì)閥門(mén)的使用量是相當(dāng)大的，而絕大多數(shù)我們所不能看到的閥門(mén)泄露故障是很平常的現(xiàn)象。這樣，閥門(mén)泄露必然會(huì)對(duì)原材料以及產(chǎn)品產(chǎn)生極大的浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)嚴(yán)重影響環(huán)境，甚至?xí)鸨?、火?zāi)、中毒等危害生命的重大事故。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在工業(yè)裝置中約五分之一的閥門(mén)都存在泄露問(wèn)題。而在近幾十年全世界范圍內(nèi)的百起爆炸事故中，有近三分之一的事故都是由閥門(mén)和管道泄露導(dǎo)致的。由此可以看出，對(duì)閥門(mén)泄露故障及時(shí)并且準(zhǔn)確地找出對(duì)石油化工行業(yè)的安全以及有效的生產(chǎn)是至關(guān)重要的。下面就石油化工裝置中引起閥門(mén)泄露的原因以及閥門(mén)泄露的主要檢測(cè)方法做重點(diǎn)探討。

1 閥門(mén)泄露的原因分析探討

1.1 閥門(mén)的分類(lèi)

閥門(mén)在石油化工行業(yè)中有著重要地位，是裝置中用量最多的設(shè)備。通過(guò)閥門(mén)的控制，可以將氣體和液體介質(zhì)按照生產(chǎn)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)或阻斷。石油化工生產(chǎn)中的閥門(mén)可以分為兩大類(lèi)：通用閥門(mén)和專(zhuān)用閥門(mén)。通用閥門(mén)包括：減壓閥、蝶閥、球閥、閘閥、截止閥、止回閥、安全閥等等；專(zhuān)用閥門(mén)則包括各種專(zhuān)用裝置中所使用的滑閥、高溫蝶閥、四通切換閥、堵焦閥、高溫裂解平板閘閥、低溫閥、固體閥門(mén)、高溫高壓角式截止閥和節(jié)流閥等。

1.2 閥門(mén)泄露的原因分析

閥門(mén)泄露分為兩種，即外漏和內(nèi)漏。閥門(mén)的內(nèi)漏就是指閥座和閥芯之間的密封面關(guān)閉不嚴(yán)，從而使流體流過(guò)閥門(mén)后無(wú)法完全截?cái)喽a(chǎn)生內(nèi)漏現(xiàn)象。閥門(mén)的外漏就是指管道內(nèi)的介質(zhì)通過(guò)填料由內(nèi)向外的泄露現(xiàn)象。通常情況下，閥門(mén)的外漏會(huì)閥門(mén)的內(nèi)漏更為嚴(yán)重，閥門(mén)的外漏會(huì)對(duì)原材料以及產(chǎn)品產(chǎn)生極大的浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)嚴(yán)重影響環(huán)境，甚至?xí)鸨?、火?zāi)、中毒等危害生命的重大事故。

1.2.1 閥門(mén)外漏的原因及分析

閥門(mén)的外漏現(xiàn)象常出現(xiàn)在閥體、閥桿、填料函以及閥體的連接部位。閥體外部泄露的產(chǎn)生源于閥體的制造形式。大部分的閥門(mén)都是鑄造而成的，所以容易產(chǎn)生砂眼是必然的。但閥體通過(guò)砂眼向外泄露的流量比較小，因此產(chǎn)生的影響比較小，而且這種砂眼可以通過(guò)水壓試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)。閥桿外部泄露的產(chǎn)生源于閥桿的設(shè)計(jì)和選材。閥桿的上下動(dòng)作會(huì)使閥門(mén)打開(kāi)和關(guān)閉，因此如果在閥桿的設(shè)計(jì)和選型上有問(wèn)題的話，就有可能在使用過(guò)程中出現(xiàn)閥桿卡住從而無(wú)法完全關(guān)閉閥門(mén)而導(dǎo)致外漏的現(xiàn)象。這種情況導(dǎo)致的外漏量一般會(huì)比較大。因此對(duì)裝置和周?chē)h(huán)境產(chǎn)生的影響比較大。填料函外部泄露的產(chǎn)生源于：（1）填料壓蓋松動(dòng)；（2）密封填料不嚴(yán)密；（3）填料的材料選擇不當(dāng)或有質(zhì)量問(wèn)題；（4）填料老化或已磨損這四個(gè)方面。閥體連接處外部泄露的產(chǎn)生源于：（1）墊片的類(lèi)型、材質(zhì)或尺寸的選擇不當(dāng)；（2）法蘭密封面有質(zhì)量問(wèn)題；（3）螺栓連接部位松動(dòng)；（4）因管道尺寸選擇不合理而導(dǎo)致在閥體連接處產(chǎn)生過(guò)大的載荷這四個(gè)方面。

1.2.2 閥門(mén)內(nèi)漏的原因及分析

閥門(mén)的內(nèi)漏現(xiàn)象常出現(xiàn)在閥門(mén)密封、閥板、密封面以及管道內(nèi)介質(zhì)。閥門(mén)的密封不嚴(yán)會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)的小流量滲漏，這主要取決于閥門(mén)的設(shè)計(jì)選型和制造工藝。閥板或密封面變形也會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)的小流量滲漏。閥門(mén)密封面的損傷也會(huì)使其密封不嚴(yán)，導(dǎo)致小流量滲漏，也會(huì)同時(shí)伴有大流量滲漏，這主要取決于閥門(mén)的制造、運(yùn)輸、檢驗(yàn)、安裝和使用過(guò)程。工藝管道中的介質(zhì)如果含有大量的固體雜質(zhì)，會(huì)使閥門(mén)無(wú)法完全關(guān)閉，從而不同程度上會(huì)有大流量或小流量的滲漏。

綜合以上對(duì)閥門(mén)泄露原因的分析，我們可以看出，閥門(mén)的內(nèi)漏往往都是小流量的滲漏，極少會(huì)有出現(xiàn)大流量滲漏的情況，因此對(duì)工藝裝置和周?chē)h(huán)境產(chǎn)生的影響還比較小。而閥門(mén)的外漏大部分都會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。閥門(mén)的外漏不但會(huì)對(duì)原材料及產(chǎn)品產(chǎn)生極大的浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)嚴(yán)重影響環(huán)境甚至引起火災(zāi)、爆炸、中毒等重大事故。

2 閥門(mén)泄露的檢測(cè)方法

現(xiàn)有的閥門(mén)泄露檢測(cè)方法很多，但卻沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的分類(lèi)方法?，F(xiàn)就比較公認(rèn)的三種分類(lèi)方法進(jìn)行討論：

2.1 根據(jù)檢測(cè)的參數(shù)將檢測(cè)方法分為直接檢測(cè)法和間接檢測(cè)法。直接檢測(cè)法即用檢測(cè)器來(lái)對(duì)閥門(mén)外圍所泄露的氣體或液體進(jìn)行檢測(cè)，從而判斷是否是閥門(mén)的泄露導(dǎo)致。間接檢測(cè)法即通過(guò)對(duì)流過(guò)閥門(mén)介質(zhì)的壓力、流量等運(yùn)行參數(shù)的變化來(lái)判斷是否存在閥門(mén)泄露情況。

2.2 根據(jù)檢測(cè)裝置所處的不同位置將檢測(cè)方法分為內(nèi)部檢測(cè)法和外部檢測(cè)法。

2.3 基于硬件和軟件的檢測(cè)方法?；谟布臋z測(cè)方法有直接觀察法、光纖檢漏法、油溶性壓力管法、紅外線檢漏法等?；谲浖臋z測(cè)方法有負(fù)壓波法、質(zhì)量平衡法、統(tǒng)計(jì)檢漏法、壓力點(diǎn)分析法和聲發(fā)射法等。

3 閥門(mén)檢測(cè)技術(shù)在石油化工裝置中的應(yīng)用

閥門(mén)泄露故障及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)對(duì)石油化工行業(yè)安全以及有效的生產(chǎn)是至關(guān)重要的。而現(xiàn)有的閥門(mén)檢測(cè)手段還都是較為簡(jiǎn)單的，例如將閥門(mén)進(jìn)行整體的拆卸和檢測(cè)維護(hù)，而這種閥門(mén)檢測(cè)技術(shù)不但影響正常的生產(chǎn)運(yùn)行，還會(huì)由于閥門(mén)長(zhǎng)期處于一種沒(méi)有日常保養(yǎng)而隱含隱患的情況。而閥門(mén)在線檢測(cè)技術(shù)以其突出的優(yōu)點(diǎn)：非常有效的檢測(cè)出閥門(mén)是否存在泄露以及泄露的位置和泄露的程度使得這種技術(shù)勢(shì)必會(huì)代替閥門(mén)的整體拆卸而成為企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。現(xiàn)就閥門(mén)在線檢測(cè)的其中兩種方法進(jìn)行分析和討論：聲發(fā)射法和負(fù)壓波法

3.1 聲發(fā)射檢測(cè)法

聲發(fā)射也叫應(yīng)力波發(fā)射，是材料中局域源能量快速釋放而產(chǎn)生瞬態(tài)彈性波的現(xiàn)象。當(dāng)閥門(mén)由于密封性能不好而進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，因從密封面噴射出的介質(zhì)形成對(duì)密封面產(chǎn)生彈性波的紊流，這種彈性波就是泄露聲發(fā)射信號(hào)。這種信號(hào)的強(qiáng)弱與流體的流量、速度、閥前壓力、閥前后壓差、管道布置等因素有關(guān)。當(dāng)這種彈性波信號(hào)一旦傳送到材料的表面，聲發(fā)射探測(cè)器就會(huì)探測(cè)到這種信號(hào)，同時(shí)將其轉(zhuǎn)成電信號(hào)，并且進(jìn)行放大和處理，進(jìn)而達(dá)到在線檢測(cè)閥門(mén)泄露的目的。聲發(fā)射在線檢測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)在于其高靈敏度、無(wú)需拆卸閥門(mén)、方便和可以用于難于接近的閥門(mén)。

3.2 負(fù)壓波檢測(cè)法

負(fù)壓波檢測(cè)法是利用泄露點(diǎn)兩端的傳感器根據(jù)液體泄露時(shí)瞬間產(chǎn)生的壓力降和負(fù)壓波在傳播到上下游的時(shí)間差來(lái)達(dá)到在線檢測(cè)閥門(mén)泄露的目的。負(fù)壓波檢測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)在于其高準(zhǔn)確度、小施工量、低成本、安裝和維護(hù)方便。

綜上所述，在石化生產(chǎn)中閥門(mén)泄露這個(gè)重大事故的隱患是對(duì)企業(yè)的效益、安全以及環(huán)境都有重要影響的不容忽視的問(wèn)題。因此對(duì)閥門(mén)泄露故障及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)對(duì)石油化工行業(yè)安全以及有效的生產(chǎn)是至關(guān)重要的。目前，閥門(mén)在線檢測(cè)技術(shù)已日趨成熟，而正因?yàn)樗苡行У膮^(qū)分閥門(mén)泄露的情況，為閥門(mén)提供預(yù)知性維修手段，所以在不久的將來(lái)有著突出優(yōu)點(diǎn)的聲發(fā)射和負(fù)壓波閥門(mén)泄露在線檢測(cè)技術(shù)必將得到廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]陸培文.閥門(mén)使用手冊(cè)[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]王訓(xùn)鉅.閥門(mén)使用維修手冊(cè)[M].北京：中國(guó)石化出版社，1999.

[3]戴光，王新穎，張穎，叢蕊.承壓閥門(mén)內(nèi)漏聲學(xué)檢測(cè)方法[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2003（3）.

[4]陳讓曲，趙聲玉.閥門(mén)的泄露與控制[J].通用機(jī)械，2005，（2）：11.