油氣工業(yè)對(duì)閥門(mén)技術(shù)的影響

雖然百年來(lái)石油、天i然氣開(kāi)發(fā)和輸送所涉及的閥門(mén)產(chǎn)品范圍基本上沒(méi)什么變化，但閥門(mén)制造商一直不斷地更新閥門(mén)技術(shù)，積極應(yīng)對(duì)石油、天i然氣工業(yè)市場(chǎng)的變化。如果要在市場(chǎng)上保持領(lǐng)i先或不被落下，閥門(mén)制造商則要不斷更新閥門(mén)的設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)、銷售的技術(shù)和過(guò)程。事實(shí)是石油公司對(duì)閥門(mén)廠商的要求越來(lái)越多：在提供合理價(jià)格的基礎(chǔ)上，先進(jìn)的閥門(mén)廠商必須擅長(zhǎng)解決石油公司面對(duì)的問(wèn)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(mén)產(chǎn)品的性能，提供更多的服務(wù)能力。閥門(mén)是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有截止、調(diào)節(jié)、導(dǎo)流、防止逆流、穩(wěn)壓、分流或溢流泄壓等功能。

( 1 )金屬密封世界市場(chǎng)對(duì)石油、天i然氣需求量迅猛增長(zhǎng)，開(kāi)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)?，F(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(mén)廠商開(kāi)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(mén)廠商們希望使用這一技術(shù)保持市場(chǎng)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(kāi)發(fā)出下一代“超硬”涂層。而市場(chǎng)上稱為平衡閥的產(chǎn)品，僅是附加了流量測(cè)試功能的一種手動(dòng)調(diào)節(jié)閥。

( 2 )防“爆i炸減壓” 2002 年，美國(guó)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(mén)產(chǎn)品必須設(shè)計(jì)防“爆i炸減壓”。爆i炸減壓指閥門(mén)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(mén)關(guān)閉過(guò)程中造成密封爆皮和斷裂，從而導(dǎo)致閥門(mén)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(mén)爆i炸減壓現(xiàn)象，閥門(mén)失效后該公司不得不停止作業(yè)數(shù)周更換閥門(mén)，結(jié)果損失慘重。從此以后，石油公司要求閥門(mén)廠商提供的高壓閥門(mén)必須帶有防“爆i炸減壓”配置。很快，閥門(mén)廠商迅速做出反應(yīng)，開(kāi)發(fā)了防“爆i炸減壓”密封和防“爆i炸減壓”閥門(mén)以應(yīng)對(duì)苛刻的環(huán)境要求。例如，常用的定期維護(hù)就是預(yù)防性維護(hù)，它根據(jù)不同設(shè)備的運(yùn)行情況制定相應(yīng)的維護(hù)時(shí)間表，在設(shè)備還沒(méi)有出現(xiàn)故障時(shí)就進(jìn)行維護(hù)。

( 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(kāi)發(fā)含硫原i油市場(chǎng)利潤(rùn)豐厚，在長(zhǎng)期供貨合同中也有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。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(mén)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(mén)材料的耐腐蝕性和長(zhǎng)壽命，終用戶便把這些閥門(mén)制造商列入耐腐蝕閥門(mén)供貨商名單。當(dāng)供回水壓差超過(guò)設(shè)定值時(shí)，閥門(mén)開(kāi)始工作調(diào)節(jié)，直至供回水的壓差穩(wěn)定在設(shè)定值狀態(tài)下2，靜態(tài)平衡閥是早前主流的設(shè)計(jì)方案，因?yàn)槟菚r(shí)候水系統(tǒng)大多都是同程管路，而且是定流量的水系統(tǒng)，所以用靜態(tài)平衡閥。

( 4 )飛逸性排放 ISO15848規(guī)定了對(duì)閥門(mén)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(mén)和特殊閥門(mén)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(mén)飛逸性排放標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步完善需要閥門(mén)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。如果用戶回水管安裝平衡閥調(diào)網(wǎng)，則P2近似等于P1，P3壓力線近乎平行P1。

( 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(méi)完沒(méi)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(mén)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(guò)程不合理設(shè)計(jì)對(duì)閥門(mén)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(mén)容易造成零件熱疲勞，擁有工業(yè)流程經(jīng)驗(yàn)的閥門(mén)制造者會(huì)合理安排閥門(mén)，減小問(wèn)題發(fā)生的可能性。當(dāng)設(shè)備、容器或管路內(nèi)的壓力升高超過(guò)允許值時(shí)，閥門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟，繼而全量排放，以防止設(shè)備、容器或管路和壓力繼續(xù)升高。

( 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(mén)測(cè)試系統(tǒng)，電子硬件、軟件的發(fā)展，閥門(mén)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(mén)制造商提供數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，量化閥門(mén)操作過(guò)程，提供閥門(mén)預(yù)防性維護(hù)時(shí)間。隔膜閥：是指在閥體和閥蓋內(nèi)裝有一撓性膜或組合隔膜，其關(guān)閉件是與隔膜相連接的一種壓縮裝置。

( 7 )自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)煉油過(guò)程自動(dòng)化是大勢(shì)所趨，這中間的控制技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。閥門(mén)制造商在閥門(mén)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(mén)產(chǎn)品。功能上的突破——唯l一具備全功能的產(chǎn)品，故此，可由一種產(chǎn)品代替眾多功能上不齊全的產(chǎn)品，使選型簡(jiǎn)化、使用簡(jiǎn)化、品種簡(jiǎn)化。于是，執(zhí)行機(jī)構(gòu)與閥門(mén)一體化的趨勢(shì)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(wèn)題更容易，避免發(fā)生扯皮現(xiàn)象。

( 8 )管線球閥天i然氣運(yùn)輸管道工程對(duì)閥門(mén)來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常龐大而有潛力的市場(chǎng)。對(duì)長(zhǎng)輸管線的監(jiān)測(cè)非常重要。有的公司開(kāi)發(fā)了智能裝置，用戶可用來(lái)對(duì)管線進(jìn)行探測(cè)。比如“smart pig”技術(shù)。這種機(jī)器人可以探測(cè)出管壁厚度，甚至腐蝕點(diǎn)。但是探測(cè)裝置對(duì)管線有通徑的要求，所以通徑球閥成為了長(zhǎng)輸管線公司的首i選產(chǎn)品。向下閉合式閥門(mén)（如截止閥）適于這一用途，因?yàn)樗拈y座尺寸與關(guān)閉件的行程之間成正比關(guān)系。另一方面，長(zhǎng)輸管線要求閥門(mén)的壁厚盡量薄，閥門(mén)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(zhǎng)輸管線的管理者要求購(gòu)買的閥門(mén)壽命一定要長(zhǎng)于管線本身的壽命。

平衡閥門(mén)：

平衡閥是一種特殊功能的閥門(mén)，閥門(mén)本身無(wú)特殊之處，只在于使用功能和場(chǎng)所有區(qū)別。 在某些行業(yè)中，由于介質(zhì)（各類可流動(dòng)的物質(zhì)）在管道或容器的各個(gè)部分存在較大的壓力差或流量差，為減小或平衡該差值，在相應(yīng)的管道或容器之間安設(shè)閥門(mén)，用以調(diào)節(jié)兩側(cè)壓力的相對(duì)平衡，或通過(guò)分流的方法達(dá)到流量的平衡，該閥門(mén)就叫平衡閥。從這一觀念出發(fā)一切用于水力工況平衡的閥門(mén)如調(diào)節(jié)閥、減壓閥、自力式流量控制閥、自力式壓差控制閥都應(yīng)看成水力工況平衡用閥——平衡閥。

調(diào)節(jié)閥的發(fā)展

自20世紀(jì)初始已有八十年的歷史，先后產(chǎn)生了十個(gè)大類的調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品、自力式閥和定位l器調(diào)節(jié)閥等，調(diào)節(jié)閥和控制閥的發(fā)展歷程如下：20年代：原始的穩(wěn)定壓力用的調(diào)節(jié)閥問(wèn)世。30年代：以“V”型缺口的雙座閥和單座閥為代表產(chǎn)品V型調(diào)節(jié)球閥問(wèn)世。40年代：出現(xiàn)定位l器，調(diào)節(jié)閥新品種進(jìn)一步產(chǎn)生，出現(xiàn)隔膜閥、角型閥、蝶閥、球閥等。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)。60年代：在國(guó)內(nèi)對(duì)上述產(chǎn)品進(jìn)行了系列化的改進(jìn)設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化后，國(guó)內(nèi)才才有了完整系列產(chǎn)品。我們還在大量使用的單座閥、雙座閥、角型閥、三通閥、隔膜閥、蝶閥、球閥七種產(chǎn)品仍然是六十年代水平的產(chǎn)品。這時(shí)，國(guó)外開(kāi)始推出了第八種結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)閥——套筒閥。70年代：又一種新結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品——偏心旋轉(zhuǎn)閥問(wèn)世（第九大類結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥品種）。這一時(shí)期套筒閥在國(guó)外被廣泛應(yīng)用。70年代末，國(guó)內(nèi)聯(lián)合設(shè)計(jì)了套筒閥，使中國(guó)有了自己的套筒閥產(chǎn)品系列。80年代：改革開(kāi)放期間，中國(guó)成功引進(jìn)了石化裝置和調(diào)節(jié)閥技術(shù)，使套筒閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥得到了推廣使用，尤其是套筒閥，大有取代單、雙座閥之勢(shì)，其使用越來(lái)越廣。80年代末，調(diào)節(jié)閥又一重大進(jìn)展是日本的Cv3000和精小型調(diào)節(jié)閥，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)方面，將單彈簧的氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)改為多彈簧式薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，閥的結(jié)構(gòu)只是改進(jìn)，不是改變。它的突出特點(diǎn)是使調(diào)節(jié)閥的重量和高度下降30%，流量系數(shù)提高30%。90年代：90年代的調(diào)節(jié)閥重點(diǎn)是在可靠性、特殊疑難l產(chǎn)品的攻關(guān)、改進(jìn)、提高上。到了90年代末，由華林公司推出了第十種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品——全功能超輕型閥。它突出的特點(diǎn)是在可靠性上、功能上和重量上的突破。調(diào)節(jié)閥作為自動(dòng)化控制系統(tǒng)的一部分，其維護(hù)應(yīng)與自動(dòng)化儀表和其他設(shè)備同時(shí)進(jìn)行。功能上的突破——唯l一具備全功能的產(chǎn)品，故此，可由一種產(chǎn)品代替眾多功能上不齊全的產(chǎn)品，使選型簡(jiǎn)化、使用簡(jiǎn)化、品種簡(jiǎn)化；在重量上的突破——比主導(dǎo)產(chǎn)品單座閥、雙座閥、套筒閥輕70～80%，比精小型閥還輕40～50%；可靠性的突破l——解決了傳統(tǒng)調(diào)節(jié)閥等各種不可靠性因素，如密封的可靠性、定位的可靠性、動(dòng)作的可靠性等。該產(chǎn)品的問(wèn)世，使中國(guó)的調(diào)節(jié)閥技術(shù)和應(yīng)用水平達(dá)到了九十年代末先進(jìn)水平；它是對(duì)調(diào)節(jié)閥的重大突破；尤其是電子式全功能超輕型閥，必將成為下世紀(jì)調(diào)節(jié)閥的主流。

調(diào)節(jié)閥日常維護(hù)工作內(nèi)容分為巡回檢查和定期維護(hù)兩部分，定期維護(hù)工作如下。

定期維護(hù)工作內(nèi)容如下：1、定期對(duì)調(diào)節(jié)閥外部進(jìn)行清潔工作。2、定期對(duì)調(diào)節(jié)閥填料函和其他密封部件進(jìn)行調(diào)整，必要時(shí)應(yīng)更換密封部件，保持靜、動(dòng)密封點(diǎn)的密封性。3、定期對(duì)需潤(rùn)滑的部件添加潤(rùn)滑油。4、定期對(duì)氣源或液壓過(guò)濾系統(tǒng)進(jìn)行排污和清潔工作。但是探測(cè)裝置對(duì)管線有通徑的要求，所以通徑球閥成為了長(zhǎng)輸管線公司的首i選產(chǎn)品。5、定期檢查各連接點(diǎn)的連接情況，腐蝕情況，必要時(shí)應(yīng)更換連接件。