油氣工業(yè)對(duì)閥門技術(shù)的影響

雖然百年來石油、天i然氣開發(fā)和輸送所涉及的閥門產(chǎn)品范圍基本上沒什么變化，但閥門制造商一直不斷地更新閥門技術(shù)，積極應(yīng)對(duì)石油、天i然氣工業(yè)市場的變化。如果要在市場上保持領(lǐng)i先或不被落下，閥門制造商則要不斷更新閥門的設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)、銷售的技術(shù)和過程。不應(yīng)隨意變動(dòng)平衡閥開度管網(wǎng)系統(tǒng)安裝完畢，并具備測試條件后，使用專用智能儀表對(duì)全部平衡閥進(jìn)行調(diào)試整定，并將各閥門開度鎖定，使管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)水力工況平衡。事實(shí)是石油公司對(duì)閥門廠商的要求越來越多：在提供合理價(jià)格的基礎(chǔ)上，先進(jìn)的閥門廠商必須擅長解決石油公司面對(duì)的問題，在工作環(huán)境更惡劣，環(huán)保要求更嚴(yán)格的情況下，延展閥門產(chǎn)品的性能，提供更多的服務(wù)能力。

( 1 )金屬密封世界市場對(duì)石油、天i然氣需求量迅猛增長，開發(fā)原i油的足跡也踏遍了地球每一個(gè)角落，原i油的提取對(duì)設(shè)備提出了新要求。例如，超深井技術(shù)對(duì)設(shè)備提出了超低溫和超高壓的挑戰(zhàn)。超重質(zhì)原i油的提取是贏利的可選項(xiàng)目，尤其在原i油每桶達(dá)到30美元時(shí)。現(xiàn)在高濃度的瀝青烯以及其他的雜質(zhì)對(duì)原i油的輸送和加工造成了困難。通常輸油管道上用的軟密封球閥則不能適應(yīng)工況的要求了，這要求閥門廠商開發(fā)金屬密封球閥，并能適應(yīng)溫度、壓力的變化，甚至在輸送固體介質(zhì)(氫氧化物、焦炭等)時(shí)也要保證絕i對(duì)密封。而金屬密封技術(shù)得益于表面噴涂技術(shù)的發(fā)展。閥門廠商們希望使用這一技術(shù)保持市場的領(lǐng)i先地位，并把噴涂技術(shù)列入發(fā)展戰(zhàn)略，他們和研究所、大學(xué)合作，希望開發(fā)出下一代“超硬”涂層。調(diào)節(jié)并通常分為直通單座式和直通雙座式兩種，后者具有流通能力大、不平衡力小和操作穩(wěn)定的特點(diǎn)，所以通常特別適用于大流量、高壓降和泄漏少的場合。

( 2 )防“爆i炸減壓” 2002 年，美國石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn) API 6D 規(guī)定：設(shè)計(jì)壓力高于 ASME Class 600等級(jí)的閥門產(chǎn)品必須設(shè)計(jì)防“爆i炸減壓”。爆i炸減壓指閥門內(nèi)的壓力迅速下降時(shí)，由于高壓作用滲透在密封中的 CO 2因壓力降低迅速膨脹，在閥門關(guān)閉過程中造成密封爆皮和斷裂，從而導(dǎo)致閥門失效的現(xiàn)象。一家石油公司在深海平臺(tái)上第i一次發(fā)現(xiàn)閥門爆i炸減壓現(xiàn)象，閥門失效后該公司不得不停止作業(yè)數(shù)周更換閥門，結(jié)果損失慘重。從此以后，石油公司要求閥門廠商提供的高壓閥門必須帶有防“爆i炸減壓”配置。很快，閥門廠商迅速做出反應(yīng)，開發(fā)了防“爆i炸減壓”密封和防“爆i炸減壓”閥門以應(yīng)對(duì)苛刻的環(huán)境要求。如果壓力過低會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行倒空，壓力過高導(dǎo)致耐壓等級(jí)較低的元件（如散熱器）的壓力破壞。

( 3 )含硫原i油的腐蝕走高的原i油價(jià)格使得煉油公司把目光放在了含硫原i油上，投資開發(fā)含硫原i油市場利潤豐厚，在長期供貨合同中也有價(jià)格競爭優(yōu)勢。但是含硫原i油中含有H 2 S 等腐蝕介質(zhì)，對(duì)設(shè)備的耐腐蝕性提出了新挑戰(zhàn)。閥門制造商可以提供 ISO15156 規(guī)定許可的材料，也可提供試驗(yàn)(按ISO15156 規(guī)定)數(shù)據(jù)以證明閥門材料的耐腐蝕性和長壽命，終用戶便把這些閥門制造商列入耐腐蝕閥門供貨商名單。50年代：球閥得到較大的推廣使用，三通閥代替兩臺(tái)單座閥投入系統(tǒng)。

( 4 )飛逸性排放 ISO15848規(guī)定了對(duì)閥門飛逸性排放設(shè)計(jì)的要求，制造商重新設(shè)計(jì)了普通閥門和特殊閥門的填料、密封排列以適應(yīng)更新的標(biāo)準(zhǔn)。但是新標(biāo)準(zhǔn)太籠統(tǒng)，要求太嚴(yán)格，所以還有很多石油企業(yè)制定了自己的排放標(biāo)準(zhǔn)，例如許多北美公司都參照API 622 標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。閥門飛逸性排放標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步完善需要閥門制造商、用戶、標(biāo)準(zhǔn)制訂者三方相互合作，相互借鑒經(jīng)驗(yàn)，三方共同解決。降低磨損和減少浪費(fèi)∶由于保證水流量不會(huì)超過原來設(shè)計(jì)，保障所有設(shè)備的耐用性，避免流量過大而造成的銅管損耗。

( 5 )提前磨損和設(shè)備疲勞為追求經(jīng)濟(jì)利益，許多煉油企業(yè)都超負(fù)荷運(yùn)行。其結(jié)果是沒完沒了地增容生產(chǎn)設(shè)備和改造系統(tǒng)。企業(yè)對(duì)設(shè)備的期望大大超出了設(shè)計(jì)的初衷，這就要求閥門制造商未雨綢繆，主動(dòng)參與用戶的諸項(xiàng)工作，避免生產(chǎn)過程不合理設(shè)計(jì)對(duì)閥門可靠性、壽命和安全的不良影響。比如，應(yīng)用在熱力循環(huán)系統(tǒng)中的閥門容易造成零件熱疲勞，擁有工業(yè)流程經(jīng)驗(yàn)的閥門制造者會(huì)合理安排閥門，減小問題發(fā)生的可能性。平衡閥是一種具有數(shù)字鎖定特殊功能的調(diào)節(jié)型閥門，平衡閥(15張)采用直流型閥體結(jié)構(gòu)，具有更好的等百分比流量特性，能夠合理地分配流量，有效地解決供熱（空調(diào)）系統(tǒng)中存在的室溫冷熱不均問題。

( 6 )預(yù)防性維護(hù)石油企業(yè)為了確保生產(chǎn)，要求安排設(shè)備維護(hù)周期。隨著閥門測試系統(tǒng)，電子硬件、軟件的發(fā)展，閥門的預(yù)防性維護(hù)已經(jīng)由一個(gè)智能化的概念變?yōu)榱爽F(xiàn)實(shí)。一小部分精通自動(dòng)化控制的閥門制造商提供數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，量化閥門操作過程，提供閥門預(yù)防性維護(hù)時(shí)間。(1)金屬密封世界市場對(duì)石油、天i然氣需求量迅猛增長，開發(fā)原i油的足跡也踏遍了地球每一個(gè)角落，原i油的提取對(duì)設(shè)備提出了新要求。

( 7 )自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)煉油過程自動(dòng)化是大勢所趨，這中間的控制技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了相當(dāng)長的一段時(shí)間。閥門制造商在閥門上安裝自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以達(dá)到自動(dòng)控制生產(chǎn)的要求。自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)技術(shù)得到極大發(fā)展。另一方面，生產(chǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的廠商也向用戶提供安裝著執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥門產(chǎn)品。于是，執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥門一體化的趨勢對(duì)單一的生產(chǎn)商形成了挑戰(zhàn)，畢竟用戶希望找一家企業(yè)解決問題更容易，避免發(fā)生扯皮現(xiàn)象。采用平衡閥可以吸收網(wǎng)路的壓力波動(dòng)，以及克服內(nèi)擾（被控環(huán)路內(nèi)部的阻力變化），以維持施加于被控環(huán)路上壓差恒定。

( 8 )管線球閥天i然氣運(yùn)輸管道工程對(duì)閥門來說是一個(gè)非常龐大而有潛力的市場。對(duì)長輸管線的監(jiān)測非常重要。有的公司開發(fā)了智能裝置，用戶可用來對(duì)管線進(jìn)行探測。比如“smart pig”技術(shù)。這種機(jī)器人可以探測出管壁厚度，甚至腐蝕點(diǎn)。但是探測裝置對(duì)管線有通徑的要求，所以通徑球閥成為了長輸管線公司的首i選產(chǎn)品。另一方面，長輸管線要求閥門的壁厚盡量薄，閥門材料具有很高的屈服韌性、耐腐蝕性，以適應(yīng)管線伸縮、轉(zhuǎn)向、地區(qū)環(huán)境變化的要求。i重要的一點(diǎn)是，長輸管線的管理者要求購買的閥門壽命一定要長于管線本身的壽命。最i重要的一點(diǎn)是，長輸管線的管理者要求購買的閥門壽命一定要長于管線本身的壽命。

平衡閥的調(diào)節(jié)原理

平衡閥相當(dāng)于一個(gè)局部阻力可以改變的節(jié)流元件，對(duì)不可壓縮流體，由流量方程式可得：式中：Q－－流經(jīng)平衡閥的流量 ξ－－平衡閥的阻力系數(shù) P1－－閥前壓力P2－－閥后壓力 F－－平衡閥接管截面積 ρ－－流體的密度由上式可以看出，當(dāng)F一定（即對(duì)某一型號(hào)的平衡閥），閥門前后壓降P1-P2不變時(shí)，流量Q僅受平衡閥阻力影響而變化。ξ增大（閥門關(guān)小時(shí)），Q減??；這些閥門是靠管路中介質(zhì)本身的流動(dòng)產(chǎn)生的力自動(dòng)開啟和關(guān)閉的，屬于一種自動(dòng)閥門。反之，ξ減?。ㄩy門開大時(shí)），Q增大。平衡閥就是以改變閥芯的開度來改變阻力系數(shù)，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。靜態(tài)平衡閥的使用場合靜態(tài)平衡閥操作復(fù)雜，調(diào)節(jié)時(shí)需配備智能儀表，即使有專業(yè)的技術(shù)人員用戶流量的藕合現(xiàn)象也很難使用戶 [1] 平衡閥達(dá)到平衡狀態(tài)。利用閥門KV值及閥門曲線來確定閥門開度的方靜態(tài)平衡閥是常用的老水力平衡產(chǎn)品，它適合以熱源為主變流量的系統(tǒng)。調(diào)節(jié)時(shí)各用戶間流量相互藕合作用，真正的把龐大的熱用戶調(diào)節(jié)平衡是很難實(shí)現(xiàn)的。

調(diào)節(jié)閥日常檢查和保養(yǎng)工作包括下列內(nèi)容：1、消除應(yīng)力。由于安裝或組合不當(dāng)造成各種應(yīng)力。例如，高溫介質(zhì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，安裝時(shí)緊．固力不平衡造成應(yīng)力等。應(yīng)力的不平衡作用在調(diào)節(jié)閥上，使調(diào)節(jié)閥閥桿、導(dǎo)向件變形，不能正確與閥座對(duì)中造成泄漏，變差增大等。因此，在日常維修中應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力的維修工作。2、清除鐵銹和污物。經(jīng)常檢查調(diào)節(jié)閥連接管道內(nèi)有無鐵銹、焊渣、污物等，發(fā)現(xiàn)后應(yīng)及時(shí)清除。因?yàn)檫@些污物會(huì)造成調(diào)節(jié)閥閥芯和閥座的磨損，影響調(diào)節(jié)閥的正常運(yùn)行。通常，可在調(diào)節(jié)閥前加裝過濾網(wǎng)等過濾裝置，并定期清洗。3、檢查調(diào)節(jié)閥支撐。調(diào)節(jié)閥支撐使調(diào)節(jié)閥的各部件處于不受重力等影響的位置。如果支撐不當(dāng)會(huì)造成調(diào)節(jié)閥閥桿與閥座不能對(duì)中，使變差增大，密封性能下降。因此，應(yīng)檢查調(diào)節(jié)閥支撐是否合適。4、清除氣源、液壓油等供應(yīng)能源的污物。氣源、液壓源是調(diào)節(jié)閥運(yùn)行的能量來源。儀用壓縮空氣、液壓油中所含的雜質(zhì)會(huì)堵塞節(jié)流孔和管道，造成故障。因此，定期檢查氣源、液壓油，定期對(duì)過濾裝置進(jìn)行排污十分重要。5、齒輪傳動(dòng)裝置的檢查。對(duì)手輪機(jī)構(gòu)、電動(dòng)執(zhí)行器和液動(dòng)執(zhí)行器的齒輪傳動(dòng)裝置應(yīng)定期檢查，添加潤滑劑，防止咬卡現(xiàn)象發(fā)生。應(yīng)檢查制動(dòng)和限位裝置是否靈活好用。6、填料函檢查。應(yīng)檢查填料的磨損情況和壓緊力，定期更換填料函，保證填料能夠在起到密封的同時(shí)，減少其摩擦力的影口向。對(duì)無油潤滑的填料函不應(yīng)添加潤滑油。7、安全運(yùn)行的檢查。對(duì)在爆l炸性危險(xiǎn)場所使用的調(diào)節(jié)閥和有關(guān)附件應(yīng)檢查其安全運(yùn)行情況例如，密封蓋是否擰緊，安全柵的運(yùn)行情況，電源供應(yīng)情況等，保證調(diào)節(jié)閥及有關(guān)附件能夠安全運(yùn)行。8、運(yùn)輸和保管。調(diào)節(jié)閥在運(yùn)輸和保管期間，應(yīng)用專用支架固定，防止松動(dòng)；安裝在調(diào)節(jié)閥上的有關(guān)附件，如閥門定l位器、手輪機(jī)構(gòu)等應(yīng)牢固，應(yīng)防止與調(diào)節(jié)閥連接的反饋桿等部件受到外力損傷；各連接接口應(yīng)用塑料膜封套，防止外物侵入；平衡閥的作用是為了調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)，各個(gè)分配點(diǎn)的（如每一個(gè)樓座）的預(yù)定流量。調(diào)節(jié)閥的連接口可用配套法蘭和盲板密封，也可采用黏性紙密封，防止外物侵入。運(yùn)輸時(shí)應(yīng) 加裝牢固的木箱，并采取防風(fēng)沙、雨水和粉塵等惡劣運(yùn)輸環(huán)境條件的影響。運(yùn)輸和保管的環(huán)境條件應(yīng)滿足產(chǎn)品說明書要求。