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在測量壓力、流(liú)量或液位的流(liú)程儀表應用中，工程師或技術員會專注(zhù)于精确度，将其作(zuò)爲工作的重中之(zhī)重。發射器是設備的一個關鍵組成部分。工程師通常會購買他們能夠買到(dào)的最精确的發射器，并對它投入極大的關注。
然而，發射器的精确度取決于系(xì)統提供給它的輸(shū)入。流(liú)程儀表回路（将(jiāng)流程連接(jiē)到發射器(qì)的管道和部件(jiàn)組）也同樣重要(yào)。此回(huí)路的作用在于向發射器提供一組流程狀态(tài)信息。這(zhè)些狀态必須與流(liú)程中的狀态精确地保持相同(tóng)。如果(guǒ)不相同，發射器将無法提供有用的測量結果。
而且，我們往(wǎng)往很難知道流程儀表回路何時表現不佳。沒有報警聲會響起。因此(cǐ)，盡管工程師或(huò)技術員可能會專注(zhù)于發射器，但儀(yí)表回(huí)路可能是破壞(huài)任何成功可能性的原因。
因(yīn)此，我們有充分的理由需要去了解流程儀表回路中可能出現的任何問題，包括與整體設計(jì)和布局以(yǐ)及單個部件的質量和安裝有關的問題。
緊耦(ǒu)合
在我(wǒ)們詳細了解流程儀表回(huí)路之前，讓我們先來看看最(zuì)近開發的一種替代方(fāng)案。這是一種簡單而精(jīng)緻的解決(jué)方案，如果您的(de)應用允許您采用這(zhè)種解(jiě)決方案，我們建議您采用(yòng)它。
通常情況下，流程儀表設置至少需要流程接口閥、引壓(yā)管線(xiàn)、歧管和發射(shè)器（見(jiàn)圖1）。引壓管線的安裝和維護成本可能比(bǐ)較昂貴，并且面臨諸多(duō)挑戰，如(rú)堵塞、洩漏點(diǎn)、溫度(dù)控制和腐蝕。緊耦合設置消(xiāo)除了(le)引壓管線的需要。流程接口閥和歧管變成一個單(dān)元（見(jiàn)圖2），并将發射器直(zhí)接安裝到它上面。然後，将整個組件連接到流程回路。了解這種替代方(fāng)案的人大多數都會喜歡它。挑戰在于找到适當的位置來使用它。
第(dì)一(yī)個(gè)局限性在于溫(wēn)度。傳統設置采用引(yǐn)壓管線的一個(gè)原因(yīn)在于防止發(fā)射器受到流程回路高溫的影響。如果流程回路(lù)過熱，發射器可能無(wú)法在緊耦合安裝中距離僅幾英寸(cùn)的位置運行。
第(dì)二個局(jú)限性在于進出便利性(xìng)。如果您需要到達發射器的安裝位置進行校準，發射器位置則需要确保進出方便，因此，如果将(jiāng)一(yī)個耦合器安裝在(zài)流程(chéng)回路上方50英尺高的(de)位置，将沒(méi)有很大的(de)意義。
最後(hòu)一個障礙在于成本。緊耦合需要一筆初(chū)始投資，但(dàn)從長遠來看，特别是如果您将緊(jǐn)耦合系統維護成本較低考(kǎo)慮進去的話，那麽，相比傳統(tǒng)的替(tì)代方案，它可(kě)能沒(méi)有那(nà)麽昂貴。如果您有機會采(cǎi)用這種解決方案，我們建議您采用它。
标準化——簡化(huà)維護的關鍵步驟
如果您的目标是獲取最佳設計，那麽将隻有幾種方法可以設置流程儀表回路。然而，大多數(shù)工廠(chǎng)都有多種(zhǒng)變體(tǐ)設計，而且其中許多變體設計(jì)也不是最佳(jiā)的。随着時間的推移，不同的工程師和/或者承包商出于不的原因爲不同的項目開發了這些(xiē)變體設(shè)計。這樣複雜(zá)的情況可能會耗盡您的時間和精力。每個系統都有(yǒu)不同的維護需求，并且一旦出現(xiàn)問題，将存在許多可能性。
理想(xiǎng)情況下，所(suǒ)有的系統應當按照一套統一的标準來設計，包括預算和容許的(de)停機時間、維護和精确度。結果将是(shì)高度标準化。舉個例(lì)子，在标準化(huà)之前，一家精煉(liàn)廠可能擁有30種不同的流程儀表回路配置。而在标準(zhǔn)化之後，同一家工廠可能僅擁(yōng)有5種配置，并且每種(zhǒng)配置均包(bāo)含相同的基本部件(jiàn)：發射器安裝、歧管系(xì)統和冗餘(yú)壓(yā)力測量。唯一的變化可能是管道路徑和流程接口閥類型（基于溫度(dù)、壓力和閥門位置而變化）。
通過标準(zhǔn)化，許多事情将變得更加(jiā)簡單，包括(kuò)維護、安裝、培訓和診斷。同時(shí)，錯誤也減少了。另外，工(gōng)廠也可以減少更換(huàn)備件存貨，從而減少開支。
基本構建塊
對(duì)于流程儀表回路中的每個基本構建塊，包括流程接口閥、引壓管線和歧管，材料和設計的(de)選擇至關(guān)重要，否則可能會影響精确性。關于(yú)材料，我們強烈建議在大多數(shù)應用中選擇不(bú)鏽鋼或(huò)其他耐腐蝕合(hé)金。盡管如此，許多工業工廠仍可能采(cǎi)用碳鋼(gāng)材料的流程接口閥、管(guǎn)道和(hé)歧管（或者歧管零部件）。在某些低水分應(yīng)用中，如石油，碳(tàn)鋼是可以(yǐ)接受的，但對于多數(shù)其(qí)他應用而言，選擇(zé)碳鋼材料(liào)可能會面臨風險。通常積(jī)聚在碳鋼表面的(de)結垢可(kě)能會脫落，并向下遊流動，然(rán)後停留在閥座上，從而阻止閥門精确關閉。其結果是導緻發射器校準不精确，和/或者發(fā)射器讀(dú)數不精确(què)（詳細的讨論見下(xià)文）。如果您在儀表(biǎo)回路中(zhōng)采用碳鋼(gāng)部件，它們将需要非常密切的監測(cè)，以确保結垢不會響(xiǎng)系統中閥(fá)門的(de)操作。
流程接口閥（PIV）
流程接(jiē)口閥是關(guān)閉流程回路的第一個(gè)閥門。從曆史(shǐ)上來(lái)看，流程接口閥的選擇一直是(shì)單閘闆式閘閥或球閥。這兩種閥(fá)門目前仍在繼續使用，尤其是在美國，但最佳選(xuǎn)擇(zé)是雙(shuāng)關(guān)雙斷閥（DBB），其(qí)包含兩個隔離閥，兩個(gè)隔離閥(fá)之間還有(yǒu)一個(gè)排放閥。采用雙關雙斷閥的主(zhǔ)要原因在于安全性。如果您需要關(guān)閉流程儀(yí)表回路以進行維護，您将需要關閉兩個(gè)隔斷閥，并打開排放(fàng)閥。如果第一個隔斷閥(fá)出于任何原因發生洩漏，第個隔斷閥将會阻(zǔ)止壓力或液體積聚在(zài)流程儀表回(huí)路中。
雖(suī)然雙關雙斷閥的功能可(kě)以使用三個單獨的閥(fá)門(mén)來構建，但單一的獨立式裝置是(shì)更好的選擇，其具(jù)有(yǒu)以下優點：
●減少洩漏點；
●通過使用(yòng)不(bú)同尺寸的孔(kǒng)口和法蘭連接，靈活地配(pèi)置産品；
●減少尺寸和重量，從而(ér)減少了儀表系統結構支撐的需求及相關費用（見圖3）；
●降低成本；
●安裝(zhuāng)更快速、更容易；
●可(kě)提供廣泛的壓力等級和材料範圍，确(què)保可與特定的管(guǎn)道系(xì)統設計相兼(jiān)容；以及消防(fáng)安全評級。
圖3中所示的是(shì)雙關雙斷閥的替代産品單法蘭，它的尺寸更小、設計(jì)更緊湊，由三個(gè)針閥組成——兩個隔斷閥(fá)和一個排(pái)放閥。針閥孔口比球(qiú)閥孔(kǒng)口更小，因此，單法蘭适用于更輕質且粘性更(gèng)小的流體。
傳統設計(jì)的雙關雙斷閥适(shì)用(yòng)于所有流體，使(shǐ)用球(qiú)閥時特别适(shì)用于那(nà)些粘度較高的流體。事實(shí)上(shàng)，當系統流體較髒或者(zhě)含有蠟時，良好的雙關雙斷閥設計應當是“可以通過閥杆旋(xuán)轉的”。“可以通過閥杆旋轉”意味(wèi)着您可以(yǐ)繞着雙關雙斷閥的中間位置(zhì)旋閥杆，以清除堵塞物(wù)。
引壓管線
引壓管線将流程(chéng)接口閥連接到(dào)歧管和發射器。與所有流程儀表部件一樣，它們的用途(tú)在于将流程狀況信(xìn)息精确地傳遞給發(fā)射(shè)器。鋪設引壓管線時，需要考慮以下三個主要目标：
●防止腐(fǔ)蝕或結垢(gòu)
●減少洩漏點
●使溫度(dù)保持在一(yī)定範圍内
前兩個目标可通過(guò)采用由适當的合金（至少是不(bú)鏽鋼(gāng)）制造的管道(dào)和管道配件(jiàn)來實現，而不是碳鋼管(guǎn)道和螺紋連接。不鏽鋼管道(dào)可以彎(wān)曲(qǔ)和成形，從(cóng)而減(jiǎn)少了機械連接的數量。當需要(yào)機械連接時，不(bú)同于碳鋼材料和(hé)螺紋連接，優質的雙套圈機械鎖緊環式管(guǎn)道配件不會因熱循環或振動而後退(tuì)。
第三個目标是使溫度保持在一定範圍内，這可以通過加熱引壓管(guǎn)線來(lái)實現。您可(kě)以手動對引壓管線進行隔熱(rè)處理——“現場跟蹤”，或者購(gòu)買(mǎi)出廠時預先經過隔熱處理并采用(yòng)聚合物護套包裹(guǒ)的管道。預先經過(guò)隔熱處理的成束(shù)管道可以按照線卷長度随時進行安裝。您可以根據應用需求，利用蒸汽将其加熱，或者不對其加熱。如果選用預先經過隔(gé)熱處(chù)理的成(chéng)束管道，很重要(yào)的一點是，當您将管道拼接或切割成預先(xiān)經過隔熱處理的成束管(guǎn)道時，必(bì)須(xū)遵守生産商有關隔(gé)熱密封的操作指南。
歧管
歧管(guǎn)由一組閥門組成，閥體采用單(dān)塊金(jīn)屬（通常爲不鏽鋼）加工而成。将歧管安裝(zhuāng)到發射(shè)器的側面，其提供關鍵的功能，可實現(xiàn)對發(fā)射器的校準或維修。
歧管(guǎn)的質量非常重要。在校準或正常運行期(qī)間，歧管(guǎn)中至少有一(yī)個閥門處于關閉位(wèi)置。如果關閉不夠(gòu)徹底，将導緻發射(shè)器讀數不準确。
舉個例子，當在标準(zhǔn)壓差設(shè)置下校準發射器時，技(jì)術員會關閉兩個隔(gé)離閥，并打(dǎ)開平衡閥（見圖4）。此程序将使發(fā)射器處于“歸零”狀态(tài)，以便進行(háng)校準(zhǔn)。然而，如果兩個隔離閥中(zhōng)有一個(gè)發生洩漏，校準将(jiāng)不會成功，所有後續的讀數都将不(bú)準确。
此外，校準後(hòu)，操作員将關閉平(píng)衡閥，并打開兩個隔離閥(fá)，以便使發射器返回到服務狀(zhuàng)态。如果平衡閥未實現(xiàn)精确關閉，那麽，高壓會通過(guò)整個閥座洩漏到(dào)低壓側，從而呈現(xiàn)不準确的壓差(chà)讀(dú)數。
這些閥門爲什(shí)麽會(huì)發生洩漏？一個原因在于(yú)碎屑的存在，包括腐蝕産生的結垢（見上(shàng)文）或其他碎屑，如毛(máo)刺。毛刺是生産過程中加工工藝的副(fù)産品。在生産和安裝過程中，一(yī)個關鍵步驟應當是去除所有濕潤表(biǎo)面上的全部毛刺。否則，當歧管處于服務狀态時，這些毛刺可能會離開原位，卡住或劃傷閥杆(gǎn)或(huò)閥座，從而阻止(zhǐ)閥門精确關閉。另外，毛刺在單法蘭和其他球型針(zhēn)閥中也可能(néng)導(dǎo)緻問題的發生。
針閥(fá)閥座密封
閥門發生洩漏的另(lìng)一個原因在于設(shè)計不佳。大多數針(zhēn)閥采用金(jīn)屬對金(jīn)屬密封。閥杆金屬(shǔ)頭向下移動，密封住形狀相匹配的(de)金屬閥座。閥杆金屬頭的形狀可能是(shì)球形或V字形。在任何一種情(qíng)況下(xià)，很重要的一點(diǎn)是，閥杆金屬(shǔ)頭不能(néng)随着閥杆轉動(dòng)。如果轉動的話，閥杆金屬頭可能會磨損閥座，形成劃痕，從而導緻出(chū)現洩漏通道。
實現非旋(xuán)轉式閥杆頭的設計(jì)方法主要有兩種。如果是V字形閥杆頭，可以采用萬向接(jiē)頭，它使閥杆上部能(néng)夠轉向，而閥(fá)杆下部保持靜(jìng)止不動，軸向（上下）移動除外。
如果是球形閥杆頭，将一(yī)個球漂浮在閥杆(gǎn)頭，就像圓珠筆一(yī)樣。關(guān)于球(qiú)形閥(fá)杆頭，一些設計(jì)使球(qiú)能夠在所有平面上旋轉，而一些設計則限制球的(de)活動，這樣，它僅可在一個平面上旋轉。後者是首選設計。每當球要密封住閥座時，将形成一(yī)條密封線(xiàn)，在這裏，閥(fá)座将與球相遇(yù)。如果球可在所有平面上自由定位(wèi)，它将(jiāng)形成(chéng)多條縱橫交錯的密封線，從而(ér)導緻産生洩(xiè)漏點。如果球僅可在一(yī)個平面上旋轉，它将僅形成一條密封線，通過這條密封線，它可以(yǐ)反複密封閥座，确保(bǎo)無任何洩漏點産生。
球閥中的球(qiú)通常密(mì)封含氟聚合物閥座。液體流(liú)中的高壓會将球朝着閥座方向推(tuī)動，從而形成密封(fēng)。然而，在低壓情況下，則可能需(xū)要額外力量來确保有(yǒu)效密封。這股力量(liàng)有時也稱爲“活動荷載”，來自插入底端螺杆與閥座(zuò)之間的彈簧或(huò)O形(xíng)環。并(bìng)非所有球閥都含有這些額外部件，但在不太(tài)理想的情況下，比如溫(wēn)度和壓力出現波動，這些部件(jiàn)将非常有助于實現(xiàn)精确的閥門關閉效果(guǒ)。在不含這些部(bù)件的閥門中，通常依靠過盈配合來(lái)提供閥(fá)座與球之間的低壓密封。對于幾次以上的驅動，過盈密封型閥座通常不(bú)提供低(dī)壓氣體密封功能。
結(jié)論
如果您(nín)非常重視精确的測量，并指定(dìng)使用高端發射器，那麽，您的儀表回路将需要同等程度的關注。測量精度取決于發射器精度、儀表回路部件的質量以及安裝和維護方法。将您的設備标準化，包(bāo)括一組核心的儀表(biǎo)回路元件、優質部件和優質(zhì)發射器，有助于提(tí)高您(nín)的測量精度。更精确的測(cè)量(liàng)将(jiāng)産生極富(fù)吸引力的回報，包括(kuò)時間、效率和工廠盈利能力等方面(miàn)。
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發布(bù)時間：2015/3/9
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