阀门泄露检测技术在石化企业中的应用

杨春雪

摘 要：通过分析与探讨阀门泄露的原因，以及阀门泄露对环境和生产带来的危害，结合石化生产的需求，着重介绍了声发射和负压波在线检测阀门泄露的方法。最后，对阀门在线检测方法在石化装置中的应用前景进行了简要的探讨和分析。

关键词：阀门；泄露；密封；声发射；负压波

引言

随着石油化工行业取得良好社会效益和经济效益的同时，相反对我们生活的环境也造成了相当严重的影响。而石油化工行业中阀门泄露就是环境污染的一种代表性污染源，这主要取决于阀门在石油化工行业中的重要作用。在大部分的有毒、易燃易爆以及强腐蚀的石油化工行业中对阀门的使用量是相当大的，而绝大多数我们所不能看到的阀门泄露故障是很平常的现象。这样，阀门泄露必然会对原材料以及产品产生极大的浪费，同时也会严重影响环境，甚至会引起爆炸、火灾、中毒等危害生命的重大事故。根据统计数据显示，在工业装置中约五分之一的阀门都存在泄露问题。而在近几十年全世界范围内的百起爆炸事故中，有近三分之一的事故都是由阀门和管道泄露导致的。由此可以看出，对阀门泄露故障及时并且准确地找出对石油化工行业的安全以及有效的生产是至关重要的。下面就石油化工装置中引起阀门泄露的原因以及阀门泄露的主要检测方法做重点探讨。

1 阀门泄露的原因分析探讨

1.1 阀门的分类

阀门在石油化工行业中有着重要地位，是装置中用量最多的设备。通过阀门的控制，可以将气体和液体介质按照生产需要进行调节或阻断。石油化工生产中的阀门可以分为两大类：通用阀门和专用阀门。通用阀门包括：减压阀、蝶阀、球阀、闸阀、截止阀、止回阀、安全阀等等；专用阀门则包括各种专用装置中所使用的滑阀、高温蝶阀、四通切换阀、堵焦阀、高温裂解平板闸阀、低温阀、固体阀门、高温高压角式截止阀和节流阀等。

1.2 阀门泄露的原因分析

阀门泄露分为两种，即外漏和内漏。阀门的内漏就是指阀座和阀芯之间的密封面关闭不严，从而使流体流过阀门后无法完全截断而产生内漏现象。阀门的外漏就是指管道内的介质通过填料由内向外的泄露现象。通常情況下，阀门的外漏会阀门的内漏更为严重，阀门的外漏会对原材料以及产品产生极大的浪费，同时也会严重影响环境，甚至会引起爆炸、火灾、中毒等危害生命的重大事故。

1.2.1 阀门外漏的原因及分析

阀门的外漏现象常出现在阀体、阀杆、填料函以及阀体的连接部位。阀体外部泄露的产生源于阀体的制造形式。大部分的阀门都是铸造而成的，所以容易产生砂眼是必然的。但阀体通过砂眼向外泄露的流量比较小，因此产生的影响比较小，而且这种砂眼可以通过水压试验进行检测。阀杆外部泄露的产生源于阀杆的设计和选材。阀杆的上下动作会使阀门打开和关闭，因此如果在阀杆的设计和选型上有问题的话，就有可能在使用过程中出现阀杆卡住从而无法完全关闭阀门而导致外漏的现象。这种情况导致的外漏量一般会比较大。因此对装置和周围环境产生的影响比较大。填料函外部泄露的产生源于：（1）填料压盖松动；（2）密封填料不严密；（3）填料的材料选择不当或有质量问题；（4）填料老化或已磨损这四个方面。阀体连接处外部泄露的产生源于：（1）垫片的类型、材质或尺寸的选择不当；（2）法兰密封面有质量问题；（3）螺栓连接部位松动；（4）因管道尺寸选择不合理而导致在阀体连接处产生过大的载荷这四个方面。

1.2.2 阀门内漏的原因及分析

阀门的内漏现象常出现在阀门密封、阀板、密封面以及管道内介质。阀门的密封不严会导致介质的小流量渗漏，这主要取决于阀门的设计选型和制造工艺。阀板或密封面变形也会导致介质的小流量渗漏。阀门密封面的损伤也会使其密封不严，导致小流量渗漏，也会同时伴有大流量渗漏，这主要取决于阀门的制造、运输、检验、安装和使用过程。工艺管道中的介质如果含有大量的固体杂质，会使阀门无法完全关闭，从而不同程度上会有大流量或小流量的渗漏。

综合以上对阀门泄露原因的分析，我们可以看出，阀门的内漏往往都是小流量的渗漏，极少会有出现大流量渗漏的情况，因此对工艺装置和周围环境产生的影响还比较小。而阀门的外漏大部分都会产生较为严重的影响。阀门的外漏不但会对原材料及产品产生极大的浪费，同时也会严重影响环境甚至引起火灾、爆炸、中毒等重大事故。

2 阀门泄露的检测方法

现有的阀门泄露检测方法很多，但却没有一个统一的分类方法。现就比较公认的三种分类方法进行讨论：

2.1 根据检测的参数将检测方法分为直接检测法和间接检测法。直接检测法即用检测器来对阀门外围所泄露的气体或液体进行检测，从而判断是否是阀门的泄露导致。间接检测法即通过对流过阀门介质的压力、流量等运行参数的变化来判断是否存在阀门泄露情况。

2.2 根据检测装置所处的不同位置将检测方法分为内部检测法和外部检测法。

2.3 基于硬件和软件的检测方法。基于硬件的检测方法有直接观察法、光纤检漏法、油溶性压力管法、红外线检漏法等。基于软件的检测方法有负压波法、质量平衡法、统计检漏法、压力点分析法和声发射法等。

3 阀门检测技术在石油化工装置中的应用

阀门泄露故障及时准确的发现对石油化工行业安全以及有效的生产是至关重要的。而现有的阀门检测手段还都是较为简单的，例如将阀门进行整体的拆卸和检测维护，而这种阀门检测技术不但影响正常的生产运行，还会由于阀门长期处于一种没有日常保养而隐含隐患的情况。而阀门在线检测技术以其突出的优点：非常有效的检测出阀门是否存在泄露以及泄露的位置和泄露的程度使得这种技术势必会代替阀门的整体拆卸而成为企业关注的焦点。现就阀门在线检测的其中两种方法进行分析和讨论：声发射法和负压波法

3.1 声发射检测法

声发射也叫应力波发射，是材料中局域源能量快速释放而产生瞬态弹性波的现象。当阀门由于密封性能不好而进行检验时，因从密封面喷射出的介质形成对密封面产生弹性波的紊流，这种弹性波就是泄露声发射信号。这种信号的强弱与流体的流量、速度、阀前压力、阀前后压差、管道布置等因素有关。当这种弹性波信号一旦传送到材料的表面，声发射探测器就会探测到这种信号，同时将其转成电信号，并且进行放大和处理，进而达到在线检测阀门泄露的目的。声发射在线检测法的优点在于其高灵敏度、无需拆卸阀门、方便和可以用于难于接近的阀门。

3.2 负压波检测法

负压波检测法是利用泄露点两端的传感器根据液体泄露时瞬间产生的压力降和负压波在传播到上下游的时间差来达到在线检测阀门泄露的目的。负压波检测法的优点在于其高准确度、小施工量、低成本、安装和维护方便。

综上所述，在石化生产中阀门泄露这个重大事故的隐患是对企业的效益、安全以及环境都有重要影响的不容忽视的问题。因此对阀门泄露故障及时准确地发现对石油化工行业安全以及有效的生产是至关重要的。目前，阀门在线检测技术已日趋成熟，而正因为它能有效的区分阀门泄露的情况，为阀门提供预知性维修手段，所以在不久的将来有着突出优点的声发射和负压波阀门泄露在线检测技术必将得到广泛应用。

参考文献

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