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油氣工業(yè)對閥門技術(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)，積極應對石油、天i然氣工業(yè)市場的變化。如果要在市場上保持領i先或不被落下，閥門制造商則要不斷更新閥門的設計、制造、服務、銷售的技術(shù)和過程。事實是石油公司對閥門廠商的要求越來越多：在提供合理價格的基礎上，先進的閥門廠商必須擅長解決石油公司面對的問題，在工作環(huán)境更惡劣，環(huán)保要求更嚴格的情況下，延展閥門產(chǎn)品的性能，提供更多的服務能力。閥門是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有截止、調(diào)節(jié)、導流、防止逆流、穩(wěn)壓、分流或溢流泄壓等功能。

( 1 )金屬密封世界市場對石油、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角落，原i油的提取對設備提出了新要求。例如，超深井技術(shù)對設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目，尤其在原i油每桶達到30美元時。現(xiàn)在高濃度的瀝青烯以及其他的雜質(zhì)對原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)時也要保證絕i對密封。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、大學合作，希望開發(fā)出下一代“超硬”涂層。而市場上稱為平衡閥的產(chǎn)品，僅是附加了流量測試功能的一種手動調(diào)節(jié)閥。

( 2 )防“爆i炸減壓” 2002 年，美國石油學會標準 API 6D 規(guī)定：設計壓力高于 ASME Class 600等級的閥門產(chǎn)品必須設計防“爆i炸減壓”。爆i炸減壓指閥門內(nèi)的壓力迅速下降時，由于高壓作用滲透在密封中的 CO 2因壓力降低迅速膨脹，在閥門關閉過程中造成密封爆皮和斷裂，從而導致閥門失效的現(xiàn)象。一家石油公司在深海平臺上第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，開發(fā)了防“爆i炸減壓”密封和防“爆i炸減壓”閥門以應對苛刻的環(huán)境要求。例如，常用的定期維護就是預防性維護，它根據(jù)不同設備的運行情況制定相應的維護時間表，在設備還沒有出現(xiàn)故障時就進行維護。

( 3 )含硫原i油的腐蝕走高的原i油價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)，對設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(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。當供回水壓差超過設定值時，閥門開始工作調(diào)節(jié)，直至供回水的壓差穩(wěn)定在設定值狀態(tài)下2，靜態(tài)平衡閥是早前主流的設計方案，因為那時候水系統(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)定了對閥門飛逸性排放設計的要求，制造商重新設計了普通閥門和特殊閥門的填料、密封排列以適應更新的標準。但是新標準太籠統(tǒng)，要求太嚴格，所以還有很多石油企業(yè)制定了自己的排放標準，例如許多北美公司都參照API 622 標準的規(guī)定。閥門飛逸性排放標準的進一步完善需要閥門制造商、用戶、標準制訂者三方相互合作，相互借鑒經(jīng)驗，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 )提前磨損和設備疲勞為追求經(jīng)濟利益，許多煉油企業(yè)都超負荷運行。其結(jié)果是沒完沒了地增容生產(chǎn)設備和改造系統(tǒng)。企業(yè)對設備的期望大大超出了設計的初衷，這就要求閥門制造商未雨綢繆，主動參與用戶的諸項工作，避免生產(chǎn)過程不合理設計對閥門可靠性、壽命和安全的不良影響。比如，應用在熱力循環(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)驗的閥門制造者會合理安排閥門，減小問題發(fā)生的可能性。當設備、容器或管路內(nèi)的壓力升高超過允許值時，閥門自動開啟，繼而全量排放，以防止設備、容器或管路和壓力繼續(xù)升高。

( 6 )預防性維護石油企業(yè)為了確保生產(chǎn)，要求安排設備維護周期。隨著閥門測試系統(tǒng)，電子硬件、軟件的發(fā)展，閥門的預防性維護已經(jīng)由一個智能化的概念變?yōu)榱爽F(xiàn)實。一小部分精通自動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，提供閥門預防性維護時間。隔膜閥：是指在閥體和閥蓋內(nèi)裝有一撓性膜或組合隔膜，其關閉件是與隔膜相連接的一種壓縮裝置。

( 7 )自動執(zhí)行機構(gòu)煉油過程自動化是大勢所趨，這中間的控制技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了相當長的一段時間。閥門制造商在閥門上安裝自動執(zhí)行機構(gòu)以達到自動控制生產(chǎn)的要求。自動執(zhí)行機構(gòu)技術(shù)得到極大發(fā)展。另一方面，生產(chǎn)執(zhí)行機構(gòu)的廠商也向用戶提供安裝著執(zhí)行機構(gòu)的閥門產(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，使選型簡化、使用簡化、品種簡化。于是，執(zhí)行機構(gòu)與閥門一體化的趨勢對單一的生產(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。

( 8 )管線球閥天i然氣運輸管道工程對閥門來說是一個非常龐大而有潛力的市場。對長輸管線的監(jiān)測非常重要。有的公司開發(fā)了智能裝置，用戶可用來對管線進行探測。比如“smart pig”技術(shù)。這種機器人可以探測出管壁厚度，甚至腐蝕點。但是探測裝置對管線有通徑的要求，所以通徑球閥成為了長輸管線公司的首i選產(chǎn)品。向下閉合式閥門（如截止閥）適于這一用途，因為它的閥座尺寸與關閉件的行程之間成正比關系。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，以適應管線伸縮、轉(zhuǎn)向、地區(qū)環(huán)境變化的要求。i重要的一點是，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。

平衡閥門：

平衡閥是一種特殊功能的閥門，閥門本身無特殊之處，只在于使用功能和場所有區(qū)別。 在某些行業(yè)中，由于介質(zhì)（各類可流動的物質(zhì)）在管道或容器的各個部分存在較大的壓力差或流量差，為減小或平衡該差值，在相應的管道或容器之間安設閥門，用以調(diào)節(jié)兩側(cè)壓力的相對平衡，或通過分流的方法達到流量的平衡，該閥門就叫平衡閥。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世紀初始已有八十年的歷史，先后產(chǎn)生了十個大類的調(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)球閥問世。40年代：出現(xiàn)定位l器，調(diào)節(jié)閥新品種進一步產(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，三通閥代替兩臺單座閥投入系統(tǒng)。60年代：在國內(nèi)對上述產(chǎn)品進行了系列化的改進設計和標準化、規(guī)范化后，國內(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，國外開始推出了第八種結(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)閥問世（第九大類結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥品種）。這一時期套筒閥在國外被廣泛應用。70年代末，國內(nèi)聯(lián)合設計了套筒閥，使中國有了自己的套筒閥產(chǎn)品系列。80年代：改革開放期間，中國成功引進了石化裝置和調(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，其使用越來越廣。80年代末，調(diào)節(jié)閥又一重大進展是日本的Cv3000和精小型調(diào)節(jié)閥，它們在結(jié)構(gòu)方面，將單彈簧的氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)改為多彈簧式薄膜執(zhí)行機構(gòu)，閥的結(jié)構(gòu)只是改進，不是改變。它的突出特點是使調(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)閥重點是在可靠性、特殊疑難l產(chǎn)品的攻關、改進、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)閥作為自動化控制系統(tǒng)的一部分，其維護應與自動化儀表和其他設備同時進行。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，使選型簡化、使用簡化、品種簡化；在重量上的突破——比主導產(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、動作的可靠性等。該產(chǎn)品的問世，使中國的調(diào)節(jié)閥技術(shù)和應用水平達到了九十年代末先進水平；它是對調(diào)節(jié)閥的重大突破；尤其是電子式全功能超輕型閥，必將成為下世紀調(diào)節(jié)閥的主流。

調(diào)節(jié)閥日常維護工作內(nèi)容分為巡回檢查和定期維護兩部分，定期維護工作如下。

定期維護工作內(nèi)容如下：1、定期對調(diào)節(jié)閥外部進行清潔工作。2、定期對調(diào)節(jié)閥填料函和其他密封部件進行調(diào)整，必要時應更換密封部件，保持靜、動密封點的密封性。3、定期對需潤滑的部件添加潤滑油。4、定期對氣源或液壓過濾系統(tǒng)進行排污和清潔工作。但是探測裝置對管線有通徑的要求，所以通徑球閥成為了長輸管線公司的首i選產(chǎn)品。5、定期檢查各連接點的連接情況，腐蝕情況，必要時應更換連接件。