高壓加氫裝置儀表選型安裝設計中的分析

梁婷婷

摘 要：高壓加氫裝置在操作過程中面臨高溫、高壓以及工藝繁瑣等因素，必須嚴格按照相關規范開展儀表的選型及安裝。筆者結合工程實踐，分析了高壓調節閥的選型、加氫裝置聯鎖系統的設計及安裝等問題，以期高壓加氫裝置在設計、安裝過程中的安全順利。

關鍵詞：高壓加氫裝置儀表；選型原則；選型安裝設計

中圖分類號：TE967 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）21-0275-02

由于高壓加氫裝置操作過程中，具有操作溫度高、壓強大、工藝多等特點，其需要引進的工藝設備、安裝的儀器儀表非常多。而儀表選型及安裝是設計安裝過程中必須高度重視的首要問題，雖然在選型安裝方面高壓加氫裝置儀表有著行業相關設計標準和原則，但是應當注意實際操作中的特殊環境。因為在這種高溫、高壓以及復雜的環境中，儀表選型及安裝將變得很是特殊且要求較高。筆者針對高壓加氫裝置儀表選型及安裝設計的特殊性進行分析及探討，旨在規避高壓加氫裝置儀表在工程設計中的不足，以期科學設計、規范安裝。

1 高壓加氫裝置儀表選型原則、方法及計算

1.1 高壓加氫裝置儀表選型原則

①儀表的選型要嚴格遵照工藝管線等級表要求。加氫裝置管線由于自身的材質、承受的壓力以及使用的介質等方面有諸多不同，導致工藝管線等級也多有差異。從這個意義上來說，科學的選擇儀表首先必須明確儀表測量處管線及其設備的相應等級。②儀表的選用要嚴格遵守相關規范。要確保儀表選型合適，規范加氫裝置儀表設計，必須知曉相關規范及其差異。比如，我國機械部標準BJ/T82.2-94溫度參考點為200℃，而美國法蘭標準ANSIB16.5溫度參考點基本上都高于426.7℃。③儀表選型要同工藝參數操作、儀表安裝統籌規劃。儀表本身有一定的局限性，其選型必須同工藝參數操作范圍一并規劃。同時，考慮到加氫裝置的特殊性，儀表選型要同儀表安裝一并規劃，因為即使單個儀表選型沒有差錯，但是若在儀表安裝過程中才發現不匹配，施工現場將很難及時改換且風險很大。

1.2 調節閥的選型

調節閥選用氣動薄膜或氣缸執行機構，一般情況下可采用直通或角型閥體，流量特性選擇等百分比，近似等百分比，線性。

口徑≤DN200（8″）的調節閥優先選用Globe調節閥（單座和套筒式），口徑≥DN250（10″）的調節閥或用于低壓差場合的調節閥，應采用雙偏心蝶閥或偏心旋轉閥；調節型蝶閥開度為0～60%；在要求泄漏量小、閥前后壓差較小的場合選用單座調節閥；在閥前后壓差較大、工藝介質不含固體顆粒的場合或因閥門壓降大引起較大噪聲的場合選用套筒調節閥；調節精度要求不高的場合可選用自力式調節閥；含有固體顆粒﹑高粘度的場合，應采用V型球閥或偏心旋轉閥；對于高壓差、閃蒸、空化、高噪聲等情況，可選用多級降壓閥等。

在調節閥流向上，通常采用流開方向，因為穩定性高。調節閥閥芯選擇正作用閥芯，底進側出調節閥流向為流開狀態，側進底出則截然相反。調節閥泄漏等級通常情況下采用美國標準ANSI/FCI 70-2IV級，而不采用中國國家標準GB/T-4213。調節閥填料通常情況下選擇V型聚四氟乙烯，壓力等級大于等于600LB或介質溫度大于220℃的調節閥填料采用石墨填料。在遇到緊急情況時調節閥儀表應采用氣動薄膜執行機構并處在安全的部位。為了規避風事故對儀表帶來的不利影響以及潛在的隱患應采取增加調節閥機械限位的手段。同時，為有效控制、消除噪音，應該選擇約束條件的原理對特殊閥芯設計防止汽蝕，消解空化作用，當然還可以采取低噪音控制閥減少噪音污染、消除傷害，確保工作噪聲不高于85dB。調節閥的材質要達到承受工藝介質腐蝕的要求，同時應達到工藝管道等級表的相關要求。各種材料的壓力-溫度等級應當達到ASMEB16.34相關標準。在發生磨損或閃蒸可能性較高的場所，對調節閥閥芯材質要求較高，必須選擇相應的材質并采取相關處理手段。在出現氣蝕的工況下，應當選擇防氣蝕結構。含有催化劑介質的調節閥閥內件對硬度以及耐磨度有較高要求，要選擇HRC硬度不低于55的硬質耐磨材料。根據介質腐蝕工況，部分閥門應進行NACE處理，與工藝介質接觸部件必須達到NACE MR0103相關標準的要求。在苛刻工況下，調節閥的材質要求更加嚴苛。在介質高溫易結焦的情況下，還應考慮閥門的在線沖洗，避免閥門內部介質結焦造成閥門無法動作。

1.3 調節閥的計算

根據調節閥的工藝條件實際情況分析計算其相應的一些數據，包括調節閥的CV值、閥門開度、噪聲情況等方面，按照分析計算情況并結合工藝介質參數，統籌關注流量情況（最大、最小和正常流量）以及調節質量兩方面要素，進而計算出調節閥的口徑以及閥芯內徑等方面的數據，最終合理選擇調節閥。為了減小管道應力，降低閥門流速，閥體尺寸不應小于上游工藝管道尺寸的1/2，且閥體尺寸不得超過上游工藝管道尺寸。雖然調節閥的固有流量特性主要包括等百分比、快開以及線性等三大類型，但是綜合考慮，筆者認為應當采用等百分比特性。因為具有等百分比流量特性的閥門有著明顯的優勢，比較適合以下幾種特殊場合：①小部分的壓力降留給控制閥而正常地相應大部分被系統自身吸收的場合；②壓力控制場合；③壓力降瞬間變化且預期較高的場合。在液位控制場合以及要求增益恒定的流體控制場合，一般情況下要求使用具有線性特性的閥門，而開/關場合則通常使用具備有快開流量特性的控制閥。依據調節閥的流量特性曲線確定閥門額定流量系數，一般情況下開度范圍在10～90%之間，過大或過小都不合適。常規條件下進行操作時，線性特性的調節閥開度最小不低于40%，最大不超過60%，等百分比特性的閥門開度最小不低于30%，最大不超過75%。特殊場合的調節閥（如放空、泵或壓縮機的最小回流控制等）可以不受上述相對行程范圍的限制。當混合物出現液、氣兩相流工況，閥門流通能力等于液相流通能力加和氣相流通能力再適當放大。

2 高壓加氫裝置連鎖系統的有關問題分析

2.1 高壓加氫裝置連鎖系統設計過程中有關注意事項

當按照邏輯圖進行設計時，首先應按照工藝正常時聯鎖輸入、輸出情況，合理選擇相應觸點，因為在這種情況下，常開觸點或常閉觸點并非完全等同于繼電器。在失電狀態下，繼電器的常開觸點是其斷開的觸點，而其常閉觸點則是相應狀態下閉合觸點。鑒于上述特點，倘若發生繼電器正常斷電的情況，繼電器常閉觸點或常開觸點之間的轉能夠被采用并做到同工藝正常時觸點型式相匹配，所以通常情況下，國內在進行加氫裝置連鎖系統設計過程中多選擇常開觸點。

2.2 高壓加氫裝置連鎖系統安裝過程中有關注意事項

高壓加氫裝置危險性高，主要體現在煉油設備中溫度高、壓力大、易燃爆等方面，一旦操作不當，極易出現安全事故。為了避免事故的發生，在加氫裝置設計之后的安裝過程，仍然不能放松警惕，必須把安全要素作為首要因素予以重視、規劃。筆者認為應當從以下幾個方面進行規避：①保障安全泄壓。等級壓力表取源閥后必須采用三通和截止閥設置壓力表的泄壓管線，確保測量引線安全泄壓。②正確采用壓力取源部件。通常情況下，多選擇3/4承插焊截止閥作為壓力取源部件，因為一旦發生儀表測量引線部位的踩踏情況，其質地柔軟有韌性而很難出現斷裂，保障了操作過程中的安全。③加蓋管帽防止泄漏。為避免高壓儀表測量引線放空閥在工作之后發生泄漏，應該在操作過程中在全部高壓儀表測量引線放空管上加蓋管帽。④選擇法蘭連接熱電偶。在工藝管道上開口進行分支管焊接，這樣可有效縮減焊口開口。同時，在焊接的過程中，應選取與熱電偶匹配法蘭直接著手焊接，并保持同熱電偶有效銜接，防止因采取螺紋出現高壓、火災等事故。⑤盡量減少開口數。在安裝高壓物位儀表時，要力求避開在高壓設備上進行儀表開口。同時，為了防止裝置同法蘭銜接時，發生誤差不易安裝的問題，必須把物位連通管與浮筒有效銜接，借助連通管解決裝置在生產過程中的微小誤差而產生的不易安裝問題，確保高壓加氫裝置連鎖系統能夠安全開展。

3 結 語

綜上所述，鑒于高壓加氫裝置在操作過程中面臨高溫、高壓以及工藝繁瑣等要素，必須嚴格按照相關規范開展儀表的選型及安裝，確保高壓加氫裝置在設計、安裝過程中的安全、穩定。

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收稿日期：2018-6-23