石油化工裝置閥門應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢研究

    閥門是石油化工裝置中重要的壓力管道元件之一，其中工藝閥門用量比較大,主要起到啟閉、節(jié)流等作用。工藝閥門是管道元件中相對較復(fù)雜的、技術(shù)含量相對較高的由多個(gè)零部件裝配而成的機(jī)械產(chǎn)品。
1.技術(shù)要求 

     1.1裝置大型化對閥門的要求

     隨著裝置的大型化，工藝管道的規(guī)格也越來越大，隨之帶來閥門的數(shù)量也越來越多，同時(shí)閥門的規(guī)格也越來越大。以某項(xiàng)目380萬t/a連續(xù)重整裝置為例，工藝閥門的數(shù)量、規(guī)格等參數(shù)見表1。

     從連續(xù)重整裝置(380萬t/a)工藝閥門統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出,一套大型連續(xù)重整裝置的工藝閥門約6000余臺，閥門最大規(guī)格達(dá)到DN1400。需要說明的是，由于產(chǎn)品方案和工藝技術(shù)的存在著一些差異, 對于不同項(xiàng)目這些數(shù)據(jù)會(huì)有所不同, 但大致的比例關(guān)系和趨勢基本相同。大規(guī)格閥門的應(yīng)用，對管道布置、閥門選型、閥門設(shè)計(jì)、制造、安裝、維護(hù)、使用等都帶來了一系列挑戰(zhàn)。其中，管道（DN1400）中的介質(zhì)具有高溫、毒性、易燃等特性，所以要求閥門關(guān)閉時(shí)，必須保證閥門的密封可靠且要求雙向密封，不允許介質(zhì)泄漏。

     考慮到工況系統(tǒng)的要求，在管道上采用了閘閥，但由于閘閥安裝尺寸大、高自重，給管道布置帶來了很多困難，而如果能采用耐高溫、密封性能可靠的蝶閥將使上述情況得到緩解。從表2列出的同規(guī)格閘閥與蝶閥自重與尺寸對比的數(shù)據(jù)可知，在同等條件下，蝶閥的結(jié)構(gòu)長度、閥門高度以及自重都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于閘閥。與閘閥相比，蝶閥具有節(jié)省材料、安裝空間小、操作簡單的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)其生產(chǎn)成本低，更符合節(jié)能減排及降低投資的要求。隨著裝置的大型化的發(fā)展趨勢，需要閥門設(shè)計(jì)、制造、使用等單位加強(qiáng)溝通、交流和技術(shù)攻關(guān)，開發(fā)出既能滿足工況使用要求，操作輕便，同時(shí)投資經(jīng)濟(jì)的的高性能閥門。

     1.2裝置對閥門的質(zhì)量要求

     隨著閥門行業(yè)整體制造能力的提高，閥門的質(zhì)量整體上取得了較大的進(jìn)步。但是，通過調(diào)查近期幾個(gè)大型石化項(xiàng)目的供貨情況，閥門質(zhì)量仍然存在一些問題。

     主要集中在幾個(gè)方面：

    （1）閥體、閥蓋等鑄件外觀質(zhì)量差，存在超標(biāo)缺陷。

    （2）螺栓、墊片等外購零件化學(xué)成分、機(jī)械性能等不符合要求。

    （3）閥門密封面材料與技術(shù)附件不一致。

    （4）閥門密封面泄漏。

    （5）閥桿填料處泄漏。

    （6）操作扭矩過大，發(fā)生卡塞甚至無法操作的情況。

    （7）閥門標(biāo)志、標(biāo)識信息不完整、不清晰。

    （8）包裝防護(hù)不良導(dǎo)致運(yùn)輸、儲存過程中造成機(jī)械損傷、銹蝕或異物進(jìn)入閥腔。

    （9）閥門實(shí)物與交貨資料不符，產(chǎn)品質(zhì)量缺乏可追溯性。

     閥門出現(xiàn)質(zhì)量問題的原因既有技術(shù)因素也有質(zhì)量管理因素，總體來看，管理因素是主要因素，閥門出現(xiàn)的質(zhì)量問題多數(shù)緣于企業(yè)的管理工作沒有做到位。因此，閥門制造企業(yè)需應(yīng)進(jìn)一步提高質(zhì)量意識，加強(qiáng)全過程質(zhì)量管理，形成自身完善的質(zhì)量管理體系，以確保提供優(yōu)質(zhì)的閥門產(chǎn)品。

     1.3對閥門使用提供服務(wù)的要求

     新型石化系統(tǒng)裝置具有的特點(diǎn)：

    （1）生產(chǎn)規(guī)模大、資金投入高。

    （2）工程量大，建設(shè)工期短。

    （3）產(chǎn)品采購價(jià)格較低，供貨周期短，但產(chǎn)品質(zhì)量要求較高。

    （4）專業(yè)固定人員較少，且流動(dòng)性大。

    （5）項(xiàng)目投產(chǎn)后，裝置運(yùn)行負(fù)荷大，運(yùn)行周期長。

    （6）停工時(shí)間短，專業(yè)檢修人員缺乏。

     分析新型石化系統(tǒng)裝置的要求和特點(diǎn)，閥門企業(yè)必須具有快速響應(yīng)能力和較強(qiáng)的主動(dòng)服務(wù)意識。由于新建裝置缺少專業(yè)的閥門維修、保養(yǎng)人員和專業(yè)技術(shù)支持，閥門的使用種類多、數(shù)量大，因此提供專業(yè)的閥門維保服務(wù)成為新的需求，同時(shí)也給閥門制造企業(yè)帶來了新的機(jī)遇。

     另外，目前石化裝置投用后的閥門更換和維修，更多的是依靠裝置操作中的經(jīng)驗(yàn)來判斷，缺乏科學(xué)性、系統(tǒng)性和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，存在維修更換不及時(shí)或造成生產(chǎn)、安全事故的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也存在維修更換過度，造成不必要的浪費(fèi)的情況。因此如果能夠提供在役閥門的檢測、評估服務(wù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題，甚至提前預(yù)警，做到有計(jì)劃、有重點(diǎn)的檢修、更換閥門，既能保證安全生產(chǎn)又節(jié)省了費(fèi)用。

     因此，閥門企業(yè)在提供閥門產(chǎn)品的同時(shí)，再向閥門產(chǎn)品檢測、維保服務(wù)延伸，由閥門制造企業(yè)提供服務(wù)將會(huì)具有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和技術(shù)優(yōu)勢，同時(shí)可以成為閥門制造業(yè)未來的發(fā)展趨勢和新的業(yè)務(wù)增長點(diǎn)。

     石化行業(yè)的特殊性決定了其對閥門的特殊要求會(huì)不斷增加，同時(shí)對質(zhì)量的要求也不斷的提高。石化行業(yè)還提出了環(huán)境更加優(yōu)美、操作更加人性化、運(yùn)行成本更低以及工廠數(shù)字化智能化的需求。隨著對健康、安全、環(huán)境的重視和要求的提高，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對有毒物、易燃介質(zhì)、揮發(fā)性有機(jī)物介質(zhì)管道用閥門的泄漏提出了更高的要求，如標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20801.3-2020 壓力管道規(guī)范[3]規(guī)定，用于GC1級（毒性、易燃性）以及揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）的閥門應(yīng)采用低逸散結(jié)構(gòu)，控制閥桿填料處的泄漏，且符合ISO 15848-1(型式試驗(yàn))和GB/T 26481（閥門檢驗(yàn)）的相應(yīng)要求。這是我國工業(yè)管道國家標(biāo)準(zhǔn)首次對閥桿填料處的泄漏提出低泄漏要求，石油化工系統(tǒng)裝置將按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對閥門提出對應(yīng)的低泄漏要求。

     目前，新的石化裝置向著大型化發(fā)展，裝置的操作、維保的編制更為科學(xué)合理，所以，在閥門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、操作機(jī)構(gòu)選用時(shí)，除保證使用質(zhì)量外，也應(yīng)考慮人性化操作的需求，提供操作輕便、快捷的閥門。

     近年來，石化行業(yè)提出了建設(shè)數(shù)字化項(xiàng)目、智能化工廠的目標(biāo)，新建的項(xiàng)目大多要求數(shù)字化交付。閥門作為數(shù)量最多的承壓設(shè)備，是石化項(xiàng)目數(shù)字化交付的重要組成部分，需要承擔(dān)相應(yīng)的產(chǎn)品數(shù)字化交付服務(wù)和資料。

     由于管道工廠化預(yù)制、模塊化施工具有節(jié)省材料，提高效率，縮短工期，施工環(huán)境好，施工質(zhì)量優(yōu)等優(yōu)勢，成為近年來石化項(xiàng)目建設(shè)管道施工的發(fā)展方向。閥門企業(yè)可結(jié)合自身產(chǎn)品特點(diǎn)，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，提供具有特色的模塊化撬裝集成產(chǎn)品和服務(wù)，如部分疏水閥制造企業(yè)，已經(jīng)從提供單一的疏水閥發(fā)展到可以提供蒸汽集成伴熱站，這些產(chǎn)品的集成和服務(wù)適應(yīng)了石化裝置的要求，提高了產(chǎn)品的附加值。