调节阀试压检测

1 前言

调节阀是石油化工行业中应用最多的仪表之一，它安装在工艺管道上。调节阀响应外部输入信号，并与其成比例的方式，使阀杆移动至对应位置，通过改变阀芯与阀座之间的间隙，达到控制流量的目的，从而控制系统的压力、温度和液位等。

根据中华人民共和国国家标准《自动化仪表工程施工及验收规范）GB50093-2002“仪表试验”中11.1.1规定“仪表在安装和使用前，应进行检查、校准和试验，确认符合设计文件要求以及产品技术文件所规定的技术性能”和11.1.8条“仪表校准和试验的条件、项目、方法应符合产品技术文件的规定和设计文件要求”。

调节阀性能的好坏直接关系到装置试车和生产能否正常进行，对调节阀的检验是检查其性能指标的重要手段。有时因为参数模糊或标准不一，造成检定结论不同。检验的程序和手段以及内容应该符合有关规范的规定，对规范中没有规定的项目也应视不同的阀门类型而扩展。

2 国内外规范标准对检查项目的比较

随着引进装置和技术的加快，国内常用的一些技术参数与国外参数有时容易造成混乱。在规范中，对调节阀的检验规定了检查项目，包括阀体压力试验、阀座密封试验、膜头（气缸）泄漏、行程和全行程时间等项目。

2.1 阀体压力试验

阀体压力试验是检验阀体耐压，包括铸体本身是否有砂眼、机械连接部位是否严密以及有无变形等。试验是由专门的部门、用专用的设备进行的，试验用的介质是洁净水，在阀门全开的前提下升压至公称压力的1.5倍，在规定时间内无可见的泄漏为合格。

2.2 阀座密封试验

阀座密封试验是为了检查阀座和阀芯之间的严密性。调节阀的结构形式决定了其阀芯与阀座的密封等级。密封检查是在调节阀完全关闭的情况下检查阀座的泄漏量，即在规定的实验条件下试验流体通过一个装配好的处于关闭状态下的阀门，测量泄露的数量；使用的介质根据试验的程序选定，一般使用洁净水，切断阀使用空气。

表1 国内外常用阀门强度试验压力一览表

国内部门国外部门

公称压力

实验压力（MPa）实验时间（min）公称压力（MPa）实验压力（MPa）实验时间（min）（MPa）

PG1.6 2.5 3 150 2 10

PG4.0 6.0 3 300 5 10

PG6.4 10 3 600 10 10

要清楚调节阀的泄漏计算方法，必须要明确流量系数，在国内和国外的定义和表示方法的不同以及它们之间的关系。

调节阀流量系数的符号在国内为C和Kv，分别是用工程单位制（MKS制）和国际单位制（SI制）表示，定义分别是调节阀全开的前提下：

C —温度5~40℃的水，在1kg/cm2压降下，1h内流过调节阀的m3。

Kv—温度5~40℃的水，在105Pa压降下，1h内流过调节阀的m3。

国外一般采用英制单位，表示符号为Cv，同样是在阀全开的条件下：

Cv—温度60℉（15.61℃）的水，在1 lb/in2 （7kPa）压降下，每min流过调节阀的美加仑数。

三者之间的关系是：

Cv=1.17C

Kv=1.01C

另外，Fisher公司使用Cg和Cs分别表示气体和蒸汽的流量系数。

如石化集团公司行业标准SH3521-1999与美国ANSI B 16.104-1976对调节阀的泄漏量分级比较：

表2 调节阀的泄漏贵分级比较

泄漏量等级实验介质实验程序最大阀座汇漏量（L/h）

SH352

1 -1999

ANSI

B16.10

4

SH352

1

-1999

ANSI

B16.104

SH352

1-1999

ANSI

B16.10

4

SH352

1-1999

ANSI

B16.104

ⅡⅡ水或气

体

水或空气 A A 0.5%C 0.5%Cv

ⅢⅢ水或气

体

水或空气 B A 0.1%C 0.1%Cv

ⅣⅣ水或气

体

水或空气 A A 0.01%C 0.0%Cv1

ⅤⅤ水水 B B 1.8×10-7×D×ΔP

（D为阀座直径，mm，ΔP为前后

太差，kPa）

5×1012

m3/min

ⅥⅥ气体空气或氮

气

A C 见下表见下表

•其中C和Cv是按照“额定容量”计算的，与前面讲的流量系数和流通能力不同，指调节阀全开清况下，对应所加的前后压差时的流量，这个流量与前后差压不成正比。

简化后的调节阀泄漏量计算公式如下

（1）试验介质为常温水时

Q=Cv×（△p）1/2×1.4245×允许泄漏率

（2）试验介质为空气时

当△P≥P1/2时，

Q=Cv×P1×2.424456×允许泄漏率

当△P

Q=Cv×△P（P1+P2）1/2×2.79445×允许泄漏率

（3）试验介质为氮气时

当△P≥P1/2时，

Q=Cv×P1×2.446166×允许泄漏率

当△P< P1/2时，

Q=Cv×△P（P1+P2）1/2×2.83734×允许泄漏率

式中Q —泄漏量，L/min；

P1—阀前绝对压力，kPa；

△P—阀前后压差，kPa；

P2—阀后绝对压力，kPa。

表3 VI级泄漏量对照表

SH3521-1999 ANSI B16.104

规格DN （mm）

泄漏量

（ml/min）

泄漏量

（气泡数/min）

规格DN

（inch）

泄漏量

（ml/min）

泄漏量

（气泡数/min）

25 0.15 1 1 0.15 1

40 0.3 2 1 1/2 0.3 2

50 0.45 3 2 0.45 3

65 0.60 4 2 1/2 0.60 4

80 0.90 6 3 0.90 6

100 1.7 11 4 1.7 11 150 4.00 27 6 4.00 27 200 6.75 45 8 6.75 45

气体泄漏试验需要采取排水取气法，在VI级泄漏量试验中，用一根6mm（国外用1/4英寸，相当6.3mm）外径×1mm（国外为0.032英寸，相当0. 8mm）壁厚的管子沉没于水中，沉没深度处于5~10mm （国外为1/8~1/4英寸，相当3~6mm）的范围内，管子轴线应垂直于水表面。

表4 A、B、C三种程序比较

程序名称使用介质实验压力执行机构信号压力

A 空气或水0.35MPa与阀允许压差二者较小

值

气开阀为零，气关阀为信号上限值加上20kPa

B 水最大工作压差设计规定值

C 空气或氮气0.35MPa与阀允许压差二者设计规定值

1C v=1.17C=3.785L/min

如果使用水作为试验介质，则ANSI B16.104简化后的允许泄漏量计算公式为：

表5 允许泄漏量

程序名称使用介质实验压力执行机构信号压力

A 空气或水0.35MPa与阀允许压差二者较小

值

气开阀为零，气关阀为信号上限值加上20kPa

B 水最大工作压差设计规定值

C 空气或氮气0.35MPa与阀允许压差二者设计规定值

在实际操作中，直接将C v数值带人就可以计算出调节阀的泄漏量（用mL/min表示）。使用水作试验时，应仔细消除阀体和管路内的气穴。同时，需要先在阀体内充满水，加到要求的压力后等泄漏量稳定时再进行测量。

2.3 膜头气密试验

膜头气密试验差异较大，在过去的国家规范中，膜头气密的压力是气源压力，后更改为气动信号上限加上20kPa，而现在在石化行业标准中则降低到0.1MPa的仪表空气，下面是现执行的SH3521-1999与国外标准的比较：

表6 现执行的SH3521-1999与国外标准的比较

标准实验介质实验压力检查时间合格标准SH3521-1999 空气0.1MPa 3min 压力不下降国外标准空气气源压力的1.5倍3min 压力不下降

2.4 其它指标

包括全行程时间、行程试验方法与项目基本相同。