全面了解儀表回路， 確保精確使用

       在測量壓力、流量或液位的流程儀表應用中，工程師或技術員會專注于精確度，將其作為工作的重中之重。發(fā)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的準確的發(fā)射器，并對它投入極大的關注。
       然而，發(fā)射器的精確度取決于系統(tǒng)提供給它的輸入。流程儀表回路（將流程連接到發(fā)射器的管道和部件組）也同樣重要。此回路的作用在于向發(fā)射器提供一組流程狀態(tài)信息。這些狀態(tài)必須與流程中的狀態(tài)精確地保持相同。如果不相同，發(fā)射器將無法提供有用的測量結果。
       而且，我們往往很難知道流程儀表回路何時表現(xiàn)不佳。沒有報警聲會響起。因此，盡管工程師或技術員可能會專注于發(fā)射器，但儀表回路可能是破壞任何成功可能性的原因。
       因此，我們有充分的理由需要去了解流程儀表回路中可能出現(xiàn)的任何問題，包括與整體設計和布局以及單個部件的質(zhì)量和安裝有關的問題。

       在我們詳細了解流程儀表回路之前，讓我們先來看看最近開發(fā)的一種替代方案。這是一種簡單而精致的解決方案，如果您的應用允許您采用這種解決方案，我們建議您采用它。
通常情況下，流程儀表設置至少需要流程接口閥、引壓管線、歧管和發(fā)射器。引壓管線的安裝和維護成本可能比較昂貴，并且面臨諸多挑戰(zhàn)，如堵塞、泄漏點、溫度控制和腐蝕。緊耦合設置消除了引壓管線的需要。流程接口閥和歧管變成一個單元，并將發(fā)射器直接安裝到它上面。然后，將整個組件連接到流程回路。了解這種替代方案的人大多數(shù)都會喜歡它。挑戰(zhàn)在于找到適當?shù)奈恢脕硎褂盟?/span>

       第一個局限性在于溫度。傳統(tǒng)設置采用引壓管線的一個原因在于防止發(fā)射器受到流程回路高溫的影響。如果流程回路過熱，發(fā)射器可能無法在緊耦合安裝中距離僅幾英寸的位置運行。
       第二個局限性在于進出便利性。如果您需要到達發(fā)射器的安裝位置進行校準，發(fā)射器位置則需要確保進出方便，因此，如果將一個耦合器安裝在流程回路上方50英尺高的位置，將沒有很大的意義。
       最后一個障礙在于成本。緊耦合需要一筆初始投資，但從長遠來看，特別是如果您將緊耦合系統(tǒng)維護成本較低考慮進去的話，那么，相比傳統(tǒng)的替代方案，它可能沒有那么昂貴。如果您有機會采用這種解決方案，我們建議您采用它。
       標準化——簡化維護的關鍵步驟
       如果您的目標是獲取最佳設計，那么將只有幾種方法可以設置流程儀表回路。然而，大多數(shù)工廠都有多種變體設計，而且其中許多變體設計也不是最佳的。隨著時間的推移，不同的工程師和/或者承包商出于不的原因為不同的項目開發(fā)了這些變體設計。這樣復雜的情況可能會耗盡您的時間和精力。每個系統(tǒng)都有不同的維護需求，并且一旦出現(xiàn)問題，將存在許多可能性。
       理想情況下，所有的系統(tǒng)應當按照一套統(tǒng)一的標準來設計，包括預算和容許的停機時間、維護和精確度。結果將是高度標準化。舉個例子，在標準化之前，一家精煉廠可能擁有30種不同的流程儀表回路配置。而在標準化之后，同一家工廠可能僅擁有5種配置，并且每種配置均包含相同的基本部件：發(fā)射器安裝、歧管系統(tǒng)和冗余壓力測量。發(fā)生變化可能是管道路徑和流程接口閥類型（基于溫度、壓力和閥門位置而變化）。
       通過標準化，許多事情將變得更加簡單，包括維護、安裝、培訓和診斷。同時，錯誤也減少了。另外，工廠也可以減少更換備件存貨，從而減少開支。
       基本構建塊
       對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，材料和設計的選擇至關重要，否則可能會影響精確性。關于材料，我們強烈建議在大多數(shù)應用中選擇不銹鋼或其他耐腐蝕合金。盡管如此，許多工業(yè)工廠仍可能采用碳鋼材料的流程接口閥、管道和歧管（或者歧管零部件）。在某些低水分應用中，如石油，碳鋼是可以接受的，但對于多數(shù)其他應用而言，選擇碳鋼材料可能會面臨風險。通常積聚在碳鋼表面的結垢可能會脫落，并向下游流動，然后停留在閥座上，從而阻止閥門精確關閉。其結果是導致發(fā)射器校準不精確，和/或者發(fā)射器讀數(shù)不精確（詳細的討論見下文）。如果您在儀表回路中采用碳鋼部件，它們將需要非常密切的監(jiān)測，以確保結垢不會響系統(tǒng)中閥門的操作。
       流程接口閥（PIV）
       流程接口閥是關閉流程回路的第一個閥門。流程接口閥的選擇一直是單閘板式閘閥或球閥。這兩種閥門目前仍在繼續(xù)使用，尤其是在美國，但*是雙關雙斷閥（DBB），其包含兩個隔離閥，兩個隔離閥之間還有一個排放閥。采用雙關雙斷閥的主要原因在于安全性。如果您需要關閉流程儀表回路以進行維護，您將需要關閉兩個隔斷閥，并打開排放閥。如果第一個隔斷閥出于任何原因發(fā)生泄漏，第個隔斷閥將會阻止壓力或液體積聚在流程儀表回路中。
      雖然雙關雙斷閥的功能可以使用三個單獨的閥門來構建，但單一的獨立式裝置是更好的選擇，其具有以下優(yōu)點：
●減少泄漏點；
●通過使用不同尺寸的孔口和法蘭連接，靈活地配置產(chǎn)品；
●減少尺寸和重量，從而減少了儀表系統(tǒng)結構支撐的需求及相關費用（見圖3）；
●降低成本；
●安裝更快速、更容易；
●可提供廣泛的壓力等級和材料范圍，確?？膳c特定的管道系統(tǒng)設計相兼容；以及消防安全評級。

       傳統(tǒng)設計的雙關雙斷閥適用于所有流體，使用球閥時特別適用于那些粘度較高的流體。事實上，當系統(tǒng)流體較臟或者含有蠟時，良好的雙關雙斷閥設計應當是“可以通過閥桿旋轉(zhuǎn)的”。“可以通過閥桿旋轉(zhuǎn)”意味著您可以繞著雙關雙斷閥的中間位置旋閥桿，以清除堵塞物。
       引壓管線
       引壓管線將流程接口閥連接到歧管和發(fā)射器。與所有流程儀表部件一樣，它們的用途在于將流程狀況信息精確地傳遞給發(fā)射器。鋪設引壓管線時，需要考慮以下三個主要目標：
●防止腐蝕或結垢
●減少泄漏點
●使溫度保持在一定范圍內(nèi)
       前兩個目標可通過采用由適當?shù)暮辖穑ㄖ辽偈遣讳P鋼）制造的管道和管道配件來實現(xiàn)，而不是碳鋼管道和螺紋連接。不銹鋼管道可以彎曲和成形，從而減少了機械連接的數(shù)量。當需要機械連接時，不同于碳鋼材料和螺紋連接，優(yōu)質(zhì)的雙套圈機械鎖緊環(huán)式管道配件不會因熱循環(huán)或振動而后退。
       第三個目標是使溫度保持在一定范圍內(nèi)，這可以通過加熱引壓管線來實現(xiàn)。您可以手動對引壓管線進行隔熱處理——“現(xiàn)場跟蹤”，或者購買出廠時預先經(jīng)過隔熱處理并采用聚合物護套包裹的管道。預先經(jīng)過隔熱處理的成束管道可以按照線卷長度隨時進行安裝。您可以根據(jù)應用需求，利用蒸汽將其加熱，或者不對其加熱。如果選用預先經(jīng)過隔熱處理的成束管道，很重要的一點是，當您將管道拼接或切割成預先經(jīng)過隔熱處理的成束管道時，必須遵守生產(chǎn)商有關隔熱密封的操作指南。
       歧管
       歧管由一組閥門組成，閥體采用單塊金屬（通常為不銹鋼）加工而成。將歧管安裝到發(fā)射器的側(cè)面，其提供關鍵的功能，可實現(xiàn)對發(fā)射器的校準或維修。
        歧管的質(zhì)量非常重要。在校準或正常運行期間，歧管中至少有一個閥門處于關閉位置。如果關閉不夠*，將導致發(fā)射器讀數(shù)不準確。
      舉個例子，當在標準壓差設置下校準發(fā)射器時，技術員會關閉兩個隔離閥，并打開平衡閥（見圖4）。此程序?qū)⑹拱l(fā)射器處于“歸零”狀態(tài)，以便進行校準。然而，如果兩個隔離閥中有一個發(fā)生泄漏，校準將不會成功，所有后續(xù)的讀數(shù)都將不準確。

      此外，校準后，操作員將關閉平衡閥，并打開兩個隔離閥，以便使發(fā)射器返回到服務狀態(tài)。如果平衡閥未實現(xiàn)精確關閉，那么，高壓會通過整個閥座泄漏到低壓側(cè)，從而呈現(xiàn)不準確的壓差讀數(shù)。
      這些閥門為什么會發(fā)生泄漏？一個原因在于碎屑的存在，包括腐蝕產(chǎn)生的結垢（見上文）或其他碎屑，如毛刺。毛刺是生產(chǎn)過程中加工工藝的副產(chǎn)品。在生產(chǎn)和安裝過程中，一個關鍵步驟應當是去除所有濕潤表面上的全部毛刺。否則，當歧管處于服務狀態(tài)時，這些毛刺可能會離開原位，卡住或劃傷閥桿或閥座，從而阻止閥門精確關閉。另外，毛刺在單法蘭和其他球型針閥中也可能導致問題的發(fā)生。
       針閥閥座密封
       閥門發(fā)生泄漏的另一個原因在于設計不佳。大多數(shù)針閥采用金屬對金屬密封。閥桿金屬頭向下移動，密封住形狀相匹配的金屬閥座。閥桿金屬頭的形狀可能是球形或V字形。在任何一種情況下，很重要的一點是，閥桿金屬頭不能隨著閥桿轉(zhuǎn)動。如果轉(zhuǎn)動的話，閥桿金屬頭可能會磨損閥座，形成劃痕，從而導致出現(xiàn)泄漏通道。
       實現(xiàn)非旋轉(zhuǎn)式閥桿頭的設計方法主要有兩種。如果是V字形閥桿頭，可以采用萬向接頭，它使閥桿上部能夠轉(zhuǎn)向，而閥桿下部保持靜止不動，軸向（上下）移動除外。
        如果是球形閥桿頭，將一個球漂浮在閥桿頭，就像圓珠筆一樣。關于球形閥桿頭，一些設計使球能夠在所有平面上旋轉(zhuǎn)，而一些設計則限制球的活動，這樣，它僅可在一個平面上旋轉(zhuǎn)。每當球要密封住閥座時，將形成一條密封線，在這里，閥座將與球相遇。如果球可在所有平面上自由定位，它將形成多條縱橫交錯的密封線，從而導致產(chǎn)生泄漏點。如果球僅可在一個平面上旋轉(zhuǎn)，它將僅形成一條密封線，通過這條密封線，它可以反復密封閥座，確保無任何泄漏點產(chǎn)生。
       球閥中的球通常密封含氟聚合物閥座。液體流中的高壓會將球朝著閥座方向推動，從而形成密封。然而，在低壓情況下，則可能需要額外力量來確保有效密封。這股力量有時也稱為“活動荷載”，來自插入底端螺桿與閥座之間的彈簧或O形環(huán)。并非所有球閥都含有這些額外部件，但在不太理想的情況下，比如溫度和壓力出現(xiàn)波動，這些部件將非常有助于實現(xiàn)精確的閥門關閉效果。在不含這些部件的閥門中，通常依靠過盈配合來提供閥座與球之間的低壓密封。對于幾次以上的驅(qū)動，過盈密封型閥座通常不提供低壓氣體密封功能。

      結論
       如果您非常重視精確的測量，并使用發(fā)射器，那么，您的儀表回路將需要同等程度的關注。測量精度取決于發(fā)射器精度、儀表回路部件的質(zhì)量以及安裝和維護方法。將您的設備標準化，包括一組核心的儀表回路元件、優(yōu)質(zhì)部件和優(yōu)質(zhì)發(fā)射器，有助于提高您的測量精度。更精確的測量將產(chǎn)生極富吸引力的回報，包括時間、效率和工廠盈利能力等方面。