空分装置中控制阀的内漏测试

摘 要：空分装置中控制阀在使用中内漏时有发生，它直接影响阀门截断介质的能力和设备的正常运行，文章从常用的测试标准来分析内漏测试。

关键词：空分装置；控制阀；内漏测试

空分装置中常用的控制阀有常温阀（主要应用在冷箱外），低温阀（主要应用在冷箱内及冷箱外低温液体管道），高温阀（主要应用在汽化器、汽轮机、蒸汽喷射器入口的蒸汽阀），仪表工程师根据工艺要求的密封等级选择合理的密封方式，在许多现场，控制阀出现内漏，内漏是指启闭件与阀座密封面的接触处泄漏，也就是我们常说的关不严，泄漏量是指在规定的试验条件下和阀门关闭情况下，流过阀门的流体流量。泄漏量是衡量阀门内漏的指标，内漏的主要原因大多有以下几种：

（1）设计时：执行机构扭矩/推力太小、选用的垫片不合适；密封件受温变形；阀门长时间在小开度下工作，流速过高导致阀内件损坏。

（2）组装时：阀座密封面未要求装配；阀座松动。

（3）安装调试时：阀门在安装焊接时造成软密封面的烫伤；管道中的杂质在吹扫时附着在阀座的密封面上，使得密封面不光洁；或密封面被杂质刮伤引起密封面凹陷。

（4）运行时：密封面磨损或腐蚀；软密封材料长期使用后硬化；小开度时被高速流体冲坏。

尽管内漏原因很多，但在使用调节阀时原则上应避免内漏，希望阀门在关闭时，阀芯和阀座之间的密封面的泄漏量越小越好，有的工艺条件甚至要求调节阀不能泄漏。我们在设计、选型、制造、安装、调试过程中应尽可能避免以上可能性的发生，当阀门在调试运行后才发现阀门内漏，不仅耗费人力去拆卸和维修，还影响项目进度，所以尽可能在工厂发货前就能发现问题所在。涉及到阀门内漏且我们常用的标准有：

1 IEC60534-4（Industrial-process control valve-inspection and routine testing）

由国际电工委员会制定；定义了两种测试程序：

试验程序1：试验介质压力为3barg～4barg，如果测试压力低于3.5barg，那么应在买方规定的最大工作差压±5%内。

试验程序2：试验差压在买方规定的控制阀前后的最大工作差压±5%内。

2 FCI 70-2（Fluid controls institute standard control valve seat leakage）

由美国流体控制学会制定；定义了四种测试程序：

试验方法1：试验介质为温度10～51℃的干净空气或水，试验压力为3～4barg，或者最大工作差压的±5%。

试验方法2：试验介质为温度10～52℃的干净的水，试验压力为最大工作差压的±5%之内，在室温下不超过ANSIB16.1、B16.5或B16.34所规定的最大工作压力，或者根据个别协定的某些较低压力。

试验方法3：试验介质为温度10～52℃的干净空气或氮气，试验压力为3.5barg，或者最大工作差压的±5%。

试验方法4：试验介质为温度10～52℃的干净空气或氮气，试验压力阀门最大关闭压差或3.5barg，选择较小的数值。

从上述的IEC60534-4和FCI 70-2的标准中，我们可以看到有低压测试（3～4bar）和高压测试（最大阀门关闭压力），通常买方购买时如果没有特殊定义，阀门供应商出于成本及试验安全考虑，会按照3.5bar对阀门进行内漏测试。但实际应用中，介质压力可能远远大于测试所用的3.5bar，对于大部分阀门（除上进底出的阀门外）来说，随着压力升高，泄漏量肯定增大，那么我们可以根据IEC60534-4中的备注3计算泄露量做参考，和实际工况下的泄漏量来做比较。

考虑到调节阀泄漏量标准IEC60534-4&FCI 70-2只是对调节阀在常温下的密封性能要求，常温下即使阀门密封性能良好，但是并不能保证在低温下的密封性能，可根据工艺使用特点要求供应商做低温测试，目的是检查阀门在低温下的密封性能，低温测试用的是-196℃液氮，通入氦气做测试，常用的低温泄露测试标准有：BS6364（英国阀门标准）；EN1626（Cryogenic vessels-valves for cryogenic service）；EN12567（Isolating valves for LNG）；JB/T 7749 （低温阀门技术条件）。

3 BS6364（英国阀门标准）

标准中定义：阀座密封试验应当阀体和阀盖的温度到达-196℃，用氦庠诼载密封封顶额定压力（1.1*PS）下进行，测试时按要求增压，对于金属密封控制阀，最大允许泄漏量应为100mm3/s*DN；对于软密封阀门，在试验持续时间内应无可见泄露。但标准中没有对泄露等级进行定义。

4 EN12567（Isolating valves for LNG）

虽然是液化天然气的隔断阀的测试要求，但其中的低温内漏测试标准可以拿来借鉴。在阀体和阀盖的温度到达-196℃和1.1*PS的试验压力下用氦气做测试，泄露量不超过表1中数值的两倍。

Lmax是在试验压力和温度的条件下的最大液体泄漏量mm3/min，折算成气体就是：

QG：气体泄漏量（标况下），单位mm3/min；

CEXP：膨胀系数（在标况下气体体积与在试验条件下液体体积的比率）

对于高温阀门，因为测试条件所限，尚无标准描述高温下的内漏测试条件和合格标准。实际应用中，判定阀门内漏的方法是：阀门关闭4-6小时后，用红外线测温仪表测量阀杆（靠近阀体）或阀体下游150mm处金属温度，如大于70℃，则认定为“内漏”。

为了避免内漏问题在现场发生，我们可以根据实际工况压力要求供应商做压力测试或低温测试，但高压测试和低温测试费用往往昂贵，且影响交货周期。笔者认为对于下列阀门内漏测试显得尤为重要：

（1）冷热隔绝的阀门：如果阀门关闭不严，损失冷量。

（2）涉及安全的六级密封阀门。

（3）产品放空的阀门：如果阀门关闭不严，装置产品浪费，使得用户蒙受经济损失。

（4）需要经常检修设备的前后阀门：设备检修时需要将前后阀门密封关闭。

在进行检测时，要在阀前保持一定的流体压力，在阀后测量泄漏量，并且应注意以下几点：

（1）利用输入到阀前的带压力流体把阀座密封面上的赃物、尘土、油污冲刷掉。

（2）执行机构或阀门定位器通途试验气压之后，使阀门动作数次，把阀门关闭。

（3）在阀前试验压力达到稳定后，才能测量泄漏量。

（4）空分装置中的氧阀不能用水压做内漏测试。

（5）考虑到试压安全，内漏测试不要与功能测试一起做。

5 结束语

在不影响使用的情况下，对阀门的密封性能提出过高的要求是不必要的，导致提高成本，造成不必要的浪费。

作者简介：张燕（1981-），女，工作于林德工程（杭州）有限公司。