仪表阀门对安全仪表系统可靠性的影响分析

庄金彬?王昕

摘 要：从现代大型石油生产装置的安全方面考虑，人们将具有安全保障功能的安全仪表系统（简称SIS）引入其中，而仪表阀门作为SIS最重要的组成部分，其质量水平也会对整个安全仪表系统产生重大影响。本文主要分析仪表阀门外漏和内漏对安全仪表系统产生的影响，针对如何通过改良仪表阀门以提高安全仪表系统的可靠性提出一定的建议以供参考。

关键词：仪表阀门;安全仪表系统;可靠性;影响分析

诸如石油产品这样的运输介质，有着易燃、易爆、易腐蚀和有毒性的特性，所以人们在开发它的过程中，为了能够更科学合理，不断研究各项技术以保障开发人员的安全，仪表自动化技术就是由此而来。近年来，具有安全保障功能的安全仪表系统（简称SIS）由于其可靠性，不断地被引入到各项大型石油生产装置中，以保障石油生产运输的安全，保证财产安全以及开发人员的人身安全，防止由生产失误等原因造成的重大灾难事故。仪表阀门是安全仪表系统的重要组成部分，在大型石油生产装置中是随处可见，但也正是因为它的频繁使用，导致一旦出现一些问题，诸如“滴、漏、跑、冒”这样的现象，就会对整个安全仪表系统造成影响，轻则造成原料泄露，重则导致系统瘫痪，人员伤亡。所以我们应该关注仪表阀门的质量水平，以使其发挥正面积极的影响，提高安全仪表系统可靠性。

一、安全仪表系统及仪表阀门的定义与作用

（一）安全仪表系统的构成及作用

安全仪表系统主要由继电器、控制系统、现场检测仪表和电磁阀，以及它们各自对应的开关等构成，是一个系统概念，注重整体性，所以一旦这个系统中一个细小的零部件出现问题，也会对整个系统造成或大或小的影响。而这整个系统配备到装置中，主要目的就是为了保障安全，所以它对于可靠性的要求十分高。

（二）仪表阀门的定义及作用

仪表阀门是一种管路附件。它的基本功能是通过他的开启和关闭来实现接通或者阻断管道内介质的流通与隔绝，以实现对介质的控制目的。所以导致对其的密封性要求十分高，我们需要防止介质在仪表阀门处产生泄露现象。仪表阀门存在密封的部位主要有三处，分别是：启闭件与阀座两密封面间的接触位置;填料与阀杆和填料函的配和处;阀体与阀盖的连接位置。第一处密封部位如果发生失效，则会导致内漏现象，也就是俗称的关不严，它会对阀门阻断介质的效果以及仪表的测量精度情况产生影响。后两处密封部位若发生失效，则会导致外漏现象，这会造成诸如环境污染等较严重的现象。对于石油这类有毒、易燃和易爆的介质来说，一旦发生外漏现象，后果将不堪设想，所以仪表阀门的密封性能必须多加重视起来。

二、安全仪表系统的可靠性要求及仪表阀门失效因素

（一）介质对安全仪表系统产生可靠性要求

对于石油装置系统来说，由于它输送的介质石油的特殊性，导致它对于安全性的要求会格外的高，所以安全仪表系统的可靠性就格外重要。

根据可靠性工程理论的研究分析，安全仪表系统的所有故障中，大概有百分之九十五来自于外部故障，仅有百分之五的故障发生于控制器系统之中。所以人们在进行安全仪表系统设计之时，要额外注意外部设备的选择，只有选择了高质量的仪表阀门，才会提高整体系统的稳定性和可靠性，系统在运行的时候也不易产生故障。

（二）仪表阀门失效的原因分析

仪表阀门失效可以大致分为内部泄露和外部泄露两种形式，在这两种泄露中，发生外部泄露带来的影响会比发生内部泄露时严重很多，带来的危害程度也不一样，所以我们在关注仪表阀门失效时候，要着重关注造成外部泄露的一些影响因素。在石油工业中，对于石油这类有毒、易燃和易爆的介质来说，一旦发生外漏现象，后果将不堪设想，导致运输介质出现损耗还是轻的，严重一点的会对周围环境造成污染，施工人员产生伤亡等一系列重大安全事故，损失巨大。

仪表阀门产生外漏的原因主要有以下几个方面：一是由于制造仪表阀门的时候选取材料的不恰当或者制造的工艺比较落后，阀杆在某个位置出现被咬死的现象，导致阀门出现关闭不严乃至无法关闭的情形，引起介质泄露;二是用于铸造阀体时，选取的砂眼等材料存在缺陷导致铸造出来的阀体成品也存在缺陷;三是平常在使用开关时候造成的阀杆与填料之间的一些磨损却没有及时进行修补，出现上部填料泄漏问题;四是阀盖和阀体之间的密封性能不完善，泄漏出现在阀体连接处，比如说螺纹密封和卡套由于接口连接方式不一样，他们互相连接的时候会产生安装问题，从而导致外部泄露。

仪表阀门内漏，俗称关不严。是由于阀门关闭不严引发的一种泄漏现象，它发生位置主要是在阀座密封面这里。它的引发原因主要有以下几个方面：一是阀门的制造工艺存在疏漏，阀门本身就存在密封不严的现象;二是阀头与阀座的密封面存在磨损现象，这也会影响其密封性，造成泄漏;三是设备装置在安装或者使用的过程中，无意间损伤到了阀门的密封面，导致其密封能力出现问题;四是运输介质在管道中输送的过程中，由于过滤等环节存在的一些问题，使得介质中存在大量的固体杂质，导致阀座无法关闭严实，引发泄露现象。

（三）解决仪表阀门失效的对策

在对仪表阀门失效进行解决时候，首先我们要确定属于哪种泄露现象，再从造成该种泄露现象的原因中，找到针对性的对策。

防止外部泄露的对策：选用某品牌的加活载二件式填料设计。因为传统的填料设计都是通过挤压填料来达到密封的效果的，这需要有较大的力或扭矩作用于球阀才行，这不仅会导致开关的时候很费劲，还会加速密封表面的磨损。传统的填料设计在日常使用过程中进行维修和填料更换也很麻烦。而在加活载二件式填料设计中，填料可以沿上下或者里外自由滑动，只要给予填料螺母一个小小的力，就能够达到密封效果，减轻装置的损耗。

防止阀体连接位置发生泄漏的对策：选用补偿式阀座。补偿性阀座是一种可以自动调节来维持密封状态的机制。在高压的情况下，它里面的球会在压力作用下往下游，压平下错的阀座以实现密封状态，上游的阀座也会随之进行相对应的调整来维持密封;在低压的情况下，锥形碟片弹簧加载的阀座则会在力的作用下压在球面上以形成密封。

防止阀杆、阀座位置发生泄露的对策：在仪表阀门中，阀杆和阀座是最主要的受力位置，因此在装置使用过程中，这个位置的零部件也最容易磨损，因此我们在设计选材的时候，需要选用人行足够强且耐腐蚀和刮擦的原材料。除了选用最好的原材料以及最先进的工艺外，我们在结构上也可以做出相对应的调整，比如使用下密封结构的阀杆，来阻止具有腐蚀性的介质对阀杆的腐蚀;对阀杆的螺纹进行镀银处理也可以减轻扭力对于阀杆的损耗，使得阀杆的使用寿命得以延长。

三、结语

从安全方面考虑，人们将具有安全保障功能的安全仪表系统引入大型石油生产装置中，而为了使得安全仪表系统更具有安全性，我们针对其最主要的组成部分仪表阀门进行了可靠性分析。为了能够提高仪表阀门的密封性以使其更好地服务安全仪表系统，我们除了选用最好的原材料和最先进的工艺外，还在结构上下了一番功夫。希望通过延长阀门的使用寿命来保障系统和装置的有效运行，减少外漏和内漏引发的安全事故的发生频率。

参考文献：

[1]聂俊青，宿振宇，宁耀辉，王心怡，许盈盈，赵荣华.仪器仪表的可靠性分析及抗干扰设计[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2019（05）：152-153.

[2]何涛，陈建民，朱惠玉.仪器仪表的可靠性及抗干扰设计[J].河南科技，2018（23）：51-53.

[3]武照云，李丽，吴立辉，刘楠嶓.智能仪表可靠性优化设计方法研究[J].科技创新与生产力，2017（03）：112-113+116.

[4]范剛，范欣.仪表阀门对安全仪表系统可靠性的影响分析[J].中国集体经济，2013（09）：158-159.