化工装置仪表空气系统现场问题及解决措施探讨

刘 震

(东华工程科技股份有限公司，安徽合肥 230034)

化工装置仪表空气系统现场问题及解决措施探讨

刘 震

(东华工程科技股份有限公司，安徽合肥 230034)

从化工装置仪表空气系统运行中出现的运行不稳及产生的危害入手，通过分析找到问题产生的原因，并从设计、施工及现场维护等方面去探讨问题的处理措施，希望对化工装置仪表空气系统未来的建设、维护提供一定的参考。

化工装置；仪表空气系统；解决措施

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2016.05.013

随着科技的进步，化工装置中先进仪表及自控设备得到广泛地应用，整套系统自动化程度越来越高。仪表及自控设备高精准运行是化工装置连续、稳定、安全运行的关键，在保证仪表及自控设备高精准运行的各项因素中，高品质的仪表空气系统是其中的一个。但是在化工装置的运行过程中，由于仪表空气系统在设计、安装及后期运行过程中，相关人员未能严格按照标准规范去操作，使得系统出现了这样或那样的问题，对整套化工装置的安全、稳定以及长周期运行造成了危害，浪费了资源。

本文主要从化工装置仪表空气系统在运行过程中出现的问题及其产生的危害入手，对仪表空气系统问题出现的原因进行分析，并结合工程实践围绕仪表空气系统出现的问题所能采取的对应处理措施进行探讨，希望能够为我国化工装置仪表空气系统的稳定运行提供一定的帮助。

1 仪表空气系统运行不稳的原因分析

现代化工装置生产规模不断扩大、控制程序日趋复杂以及工艺流程逐步加长，作为其子系统的仪表空气系统也随之变得复杂而庞大。在化工装置生产过程中，仪表空气系统经常会出现气密性不高、洁净度不够等问题，使得仪表空气系统难以实现长周期稳定运行，对化工装置的安全、稳定、经济和长周期生产运行是十分不利的。

总结起来，这些问题及其产生的原因主要包括如下几个方面。

1.1 仪表空气系统气密性不高

虽然在装置试运行阶段，仪表空气系统均能达标通过验收。但是经过长期运行后便会发现，该系统的气密性在不断变差，究其原因是因为仪表空气管道材料一般为镀锌材质，管子与阀门、法兰、弯头、三通等管件之间的连接方式一般为丝扣连接。为了确保整个仪表空气系统的气密性达标，一般使用丝物等物质缠绕到丝扣外侧进行密封，但随着系统运行时间不断加长，密封用丝物等物质的属性发生了变化，以及外界气候条件的影响，使得整个仪表空气系统的气密性逐步变差，最后导致整个系统发生泄漏。若只有一两个泄漏点则便于处理，但由于整个仪表空气系统丝扣连接点众多，处理起来相对困难很多，故也无法完全保证整个系统的安全、稳定运行。

1.2 仪表空气系统洁净度不够

仪表空气系统的运行经验表明，其运行时间愈长，仪表空气的洁净度愈差，对其连接的高精仪表元件的损害愈大，究其原因有以下三点。

(1)在现场安装的过程中，考虑到丝扣连接很容易产生泄漏等问题，施工人员一般采用丝扣+焊接的方式，或者直接进行焊接，对仪表空气系统管子及管件进行违规连接，从而使得镀锌钢管或者管件在焊口附近的镀锌保护层受损，进而当该区域裸露出来的碳钢材料受潮腐蚀后，其所产生的金属锈渣就会进入仪表空气系统中，金属锈渣随仪表空气在系统中流动，最终在高精仪表元件处沉积，影响了仪表元件的准确度和平稳运行。

(2)即便整个仪表空气系统所有管子及管道元件之间采用全丝扣连接，也很难做到镀锌钢管根据设计需要实现制造厂预制加工，故在仪表空气系统施工安装阶段，一般采取现场据实切割、攻丝及预制作业。但在攻丝作业的过程中，由于攻丝区域温度极高，对镀锌钢管内壁的镀锌保护层破坏严重，从而导致仪表空气系统在运行过程中，仍会产生大量的金属锈渣并进入到仪表空气系统中随着仪表空气流动，最终影响仪表元件的准确度和平稳运行。

(3)仪表空气系统管道元件采用丝扣连接时所使用的丝物等密封物质，在使用一定时间后将会逐步老化，不仅会严重影响整个系统的气密性，更会因密封物质老化后产生的杂物进入仪表空气系统，从而影响整个仪表空气系统的纯洁度，对高精仪表的准确、安全运行造成危害。

1.3 仪表空气系统难以实现长周期稳定运行

正是由于镀锌钢管的本身特性以及仪表空气系统在安装、运行过程中产生的这样或者那样的问题，使得该系统难以实现长周期安全稳定运行。虽然仪表空气系统出现的上述问题可以通过相关技术手段加以处理，但是面对庞大而复杂的仪表空气系统，想要问题得到根治还是很难的，因此，需要进行积极探索，寻找更为适合的方式以便于此类问题的安全、经济解决。

2 仪表空气系统运行不稳的危害

仪表空气系统的用户一般为各类仪表、工艺过程用气、压缩机组密封及盘车用气、低压液体泵密封用气和吹扫用气等，在这些用户中，各类仪表对仪表空气的质量要求最高。正是由于现代化工装置高精仪表对仪表空气系统的依存度较高，故仪表空气系统能否稳定、安全运行，对整个煤化工装置的安全和稳定运行至关重要。

实践表明，当仪表空气系统气密性或者洁净度无法达到要求时，仪表空气系统所连接的各类仪表元件将有可能无法正常工作，轻则致化工装置停车检修，重则造成化工装置发生安全事故。近年来因仪表空气系统问题造成的经济损失让设计人员和操作人员对其有了新的和更加深入的认识，同时也在促使人们从设计、安装及运行等多个阶段重视并不断探索、优化，力求使仪表空气系统在建设及运营成本节省的前提下少出问题，目标是不出问题。

3 仪表空气系统材质及连接形式的确定

通过上述分析发现，仪表空气系统产生问题的根源在于镀锌材料施工和管理不规范，从而使得该系统在运行阶段出现了这样或者那样的问题。为了更好地解决此类问题，应该对应用于仪表空气系统的不同材质进行思量，从而选择一个适合的方式进行安装，进而避免相关问题的出现。

3.1 镀锌材质的选择

正如前面所述，由于化工装置仪表空气系统庞大而繁杂，其建设既要考虑经济性，又要考虑安全性，因此就需要选择一种既能保证仪表空气的洁净度，又能降低系统成本的材料。经过长期实践的探索，价格相对低廉的镀锌材料就成为了设计人员的首选，同时这也是根据国家现行标准规范作出的选择。

仪表空气系统选择镀锌材料是符合要求的，只要保证在施工安装过程中严格按照规程操作，并保证镀锌保护层不受损即可。但限于之前管道设计软件、材料管理软件以及工程进度、费用等方面的制约，一般只能采用现场预制作业替代工厂预制，进而为该系统未来的安全运行埋下隐患。近年来，随着设计手段的不断提升，如大型管道设计软件PDMS等工具的广泛使用和管道管理软件的广泛应用，为镀锌材料工厂预制提供了支撑。因此，对于当前及今后阶段，若能够实现镀锌材料工厂预制，以及确保现场施工的严格管理，即操作规范及使用合格的丝扣密封材料等，仪表空气系统的安装质量及运行效果是能够得到保障的。

3.2 不锈钢材质的选择

由于仪表空气系统管系内的介质是空气而非工艺介质，故设计人员和施工人员等对该系统往往重视不够，虽然按照标准规范选择了正确的材料，但施工过程却违规操作，使得本该发挥出来的效果大打折扣。考虑到当前钢材价格较低，并结合之前谈及的仪表空气系统出现问题所投入的人力和物力，以及相应的经济损失等，笔者结合自己多年的工作经验，在业主对初始投资不太敏感的情况下，推荐将仪表空气系统的材料选为普通不锈钢材质材料。这基于以下原因：一是采用不锈钢材料替换镀锌材料，可以避免上述相关镀锌材料出现的气密性差、洁净度差的问题；二是由于不锈材料的抗腐蚀能力强，故管道壁厚不需要考虑腐蚀裕量，整个仪表空气系统所使用的材料重量将会少于镀锌材料，这也意味着采用不锈钢材料不会同比例增加建设投资；三是镀锌材料现场攻丝，使得攻丝区域管道壁厚减薄，从而在管道连接点形成了整个仪表空气系统的薄弱之处，其安全系数大大小于不锈钢材料。

3.3 管件连接方式的选择

(1)螺纹连接方式。此种连接方式适用于镀锌材料。在设计的过程中，应该尽量应用最新的管道设计软件以实现管道材料工厂预制，从而尽可能避免因现场攻丝造成管道壁厚变薄及内部因攻丝作业引起的温度升高造成的管道内壁镀锌保护层破坏，以及避免因现场焊接造成对焊口区域镀锌保护层的破坏，从而提高仪表空气系统安全、稳定运行系数。

(2)对焊连接方式。此种连接方式适用于不锈钢材料。前述介绍了从建设投资和运营维护费用两个方面综合考虑的话，使用不锈钢材质材料对整个仪表空气系统是有好处的。此类管道焊接宜采用对焊连接，具体焊接方式为氩弧焊打底或者全部氩弧焊。

4 仪表空气系统施工现场的维护

不论仪表空气系统的管道材质为镀锌材质还是不锈钢材质，其在运输及现场施工阶段均应该做好仓储和保管管理，具体包括以下几个方面。

(1)对于镀锌材质管道材料，要存放在干燥、整洁的场地，不能直接置放到泥土地面上，并使用塑料封头将管子、管件的两端封闭，以保证内部洁净。同时，在管道预制和安装过程中，更应该避免镀锌材料与其他物体间的碰撞，以免损坏镀锌保护涂层而引起管道材料表面生锈，同时力求避免外界脏物进入到管道内部造成污染和对内部镀锌保护涂层的破坏。

(2)对于采用丝扣连接时所使用的丝物等密封物质，安装时尽量要将密封物质控制在丝扣的范围之内，避免过多密封物质进入到管道内部，从而可尽量降低因丝物等密封物质老化后产生的杂物进入到仪表空气系统内的风险，对提高整个仪表空气系统的洁净度，保证高精仪表元件准确、安全运行非常有必要。

(3)对于不锈钢材质管道材料，主要是存放地点要干净、整洁，同时使用塑料封头保证管道材料内部的洁净度。在预制和安装的过程中，避免管道材料碰撞变形以及脏物进入内部，以保证管道内部的洁净度。

5 结语

通过多年的实践探索，业界人士对化工装置仪表空气系统的认识及重视程度逐步加深，其作为化工装置子系统对整套装置的安全、稳定、经济、长周期运行起着重要的作用。文中论述的化工装置仪表空气系统所出现的问题，通过设计、施工及运行等诸多方面的协同管理是可以得到解决的，笔者提出的相关建议，希望能够对化工装置仪表空气系统未来的建设、维护提供一定的参考及借鉴。

Discussion on Field Problems and Solving Measures of Instrument Air System in Chemical Plant

LIU Zhen
(Donghua Engineering Technologies Inc.，Anhui Hefei 230034 China)

Starting from the instable operation and ensuing dangers of the instrument air system in chemical plant，this paper tries to find out the reasons for these problems through analyses.It also suggests the solutions to these problems from the design，construction and maintenance and other aspects. Hopefully，this research provides some advice for the construction and maintenance of the instrument air system in the chemical plant.

chemical plant；instrument air system；solutions

10.3969/j.issn.1004-8901.2016.05.013

TQ116.11

B

1004-8901(2016)05-0051-03

2016-07-13

刘震(1989年-)，男，湖北武汉人，2011年毕业于武汉工程大学自动化专业，助理工程师，现主要从事工程设计工作。