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閥門定位器選型指南
關于控制閥采購、選型的若干問題探討
陳金星，安徽淮化集團有限公司機動處儀表車間工程師。
任意開度的控制閥和兩位式開關閥在過程生產(chǎn)中使用很廣，溫度、壓力、流量、液位、壓差的控制和部分生產(chǎn)過程的實現(xiàn)，幾乎都是通過控制閥來控制的?？刂崎y的性能對生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質量、生產(chǎn)的**性和連續(xù)性、環(huán)境保護等都起著決定性的作用。
安徽淮化集團有限公司新建的年產(chǎn)18萬噸合成氨、30萬噸尿素工程中使用了大量的控制閥，這些控制閥在開箱檢查、安裝和使用過程中，出現(xiàn)了不少問題，后來雖然都已解決，但是浪費了資金和時間，也花費了很多精力。其實，有很多問題，只要有關工程技術人員在設計選型、采購過程中加以注意，是完全可以避免的。
要保證控制閥擁有可靠的質量，自控系統(tǒng)設計人員應依據(jù)其應用場所及生產(chǎn)工藝對控制閥的要求進行選型，所選擇的控制閥應能滿足生產(chǎn)需要，性能適中。本文對在控制閥的采購選型中應注意的細節(jié)問題提出一些建議。
一 以招標的方式采購控制閥
為采購到高性能價格比的控制閥，建議盡可能地采用招標的方式。招標采購有時是貸款提供方的要求，適合大批量的儀表采購。招標采購可以節(jié)約資金，確保產(chǎn)品質量，有利于工程進度，但對參與評標過程的工程技術人員的知識的廣泛性、深入性有較高的要求；同時，應協(xié)調好儀表、控制、工藝、設備、管道、電氣等各個之間的分工合作，這一點極為重要。
1. 做好招標前的準備工作
招標前的準備工作至關重要，企業(yè)的分管負責人應予以足夠的重視，應做到：(1)選拔技術骨干，組成一個部門并指定負責人，進行有關知識的強化培訓、職業(yè)道德及規(guī)章制度的教育，同時制訂工作制度、處罰措施、評標工作細則。(2)有重點地組織有關人員到相同、相似規(guī)?；蛲惞に囇b置企業(yè)進行考察，參加一些儀器儀表展覽會，也可以邀請有關廠商進行技術講座，應盡量避免參與評標的技術人員到有關儀器儀表生產(chǎn)廠進行技術活動。盡可能地搜集一些技術資料，為評標工作做好準備。
2. 招標文件的準備
招標文件包括商務文件和技術文件兩部分。商務文件可自行編寫或委托具有招標資格的單位組織編寫；技術文件多由設計單位的設計人員負責編寫或自行編寫。若由設計單位編寫技術文件，技術文件初稿應和用戶一起進行討論，根據(jù)達成的一致性修改意見進行補充完善，然后以登報的形式進行發(fā)標。招標文件的技術部分要采用國際通用的格式，內容盡可能的詳細，避免使用模棱兩可和容易引起誤解的文字、數(shù)據(jù)、非通用縮寫符號，各種縮寫詞應盡可能的加以注解；技術文件中應盡可能的用醒目的方式標注并用文字寫明哪些條款投標方的投標文件及產(chǎn)品必須滿足這些要求，否則，該標書將被視為廢標。這些條款必須在招標書中反映出來；如有必要，在招標文件中注明：請投標方參加在標書登報之后、開標之前的某一確定時間舉行的招標文件解釋、說明及答疑會議。
技術文件中的內容要避免具有指向性，應確保至少有兩家以上投標商能達到該招標書的所有要求。
招標文件中必須明確招標范圍，除示意圖外，還應有明確的文字說明。招標文件中應明確要求投標方必須采用的報價形式、交貨形式、地點、應報分項價的產(chǎn)品和附件、投標方應提供的技術數(shù)據(jù)、產(chǎn)品規(guī)格、技術文件、資料和證書。
招標方應明確投標產(chǎn)品、文件、服務所采用的標準和規(guī)范，包括與投標范圍以外的設備及工藝管道連接采用的標準和規(guī)范，應要求采用新的、行業(yè)標準或國際通用標準，否則，必須提供轉換接頭及連接件和相關附件。
一般采用的規(guī)范和標準有：
ISA-S75.01/CD50A12-84——控制閥的尺寸計算；
ANSI-B16.104、B16.5/BJ79-59——控制閥的泄漏等級檢驗/法蘭連接；
API-RP550——控制閥的檢驗及驗收；
IEC-529——儀表外殼防護(IP)等級；
IEC 79-10/GB-3836-1——危險場合的劃分；
GB 4213-92——控制閥的性能指標；
IEC-538 Noise Considerations——控制閥的噪音計算。
盡可能使用這些標準的新版。版本越新，對產(chǎn)品的性能要求越嚴格，越有利于環(huán)境保護和操作人員的身心健康，越有利于延長控制閥的使用壽命。
二 附件
控制閥的附件包括：
(1)閥門定位器——用于改善控制閥調節(jié)性能的工作特性，實現(xiàn)正確定位。
(2)閥位開關——顯示閥門的上下限行程的工作位置。
(3)氣動保位閥——當控制閥的氣源發(fā)生故障時，保持閥門處于氣源發(fā)生故障前的開度位置。
(4)電磁閥——實現(xiàn)氣路的電磁切換，保證閥門在電源故障時閥門處于所希望的**開度位置。
(5)手輪機構——當控制系統(tǒng)的控制器發(fā)生故障時，可切換到手動方式操作閥門。
(6)氣動繼動器——使執(zhí)行機構的動作加速，減少傳遞時間。
(7)空氣過濾器——用于凈化氣源、調節(jié)氣壓。
(8)儲氣罐——保證當氣源故障時，使無彈簧的氣缸式活塞執(zhí)行機構能夠將控制閥動作到故障**位置。其大小取決于氣缸的大小、閥門動作時間的要求及閥門的工作條件等。
根據(jù)需要選用控制閥的附件，同時要求供貨商將控制閥的附件連接完整，整體發(fā)貨并提供有關測試報告和合格證。
三 選型原則
控制閥的選型原則有：
(1)根據(jù)工藝條件，選擇合適的結構形式和材質。
(2)根據(jù)工藝對象的特點，選擇控制閥的流量特性。
(3)根據(jù)工藝操作參數(shù)，選擇合適的控制閥口徑尺寸。
(4)根據(jù)工藝過程的要求，選擇所需要的輔助裝置。
(5)合理選擇執(zhí)行機構。執(zhí)行機構的響應速度應能滿足工藝對控制閥行程時間的要求；所選用的控制閥執(zhí)行機構應能滿足閥門行程和工藝對泄漏量等級的要求。在關鍵的應用場合，建議選用活塞式(彈簧復位式或無彈簧的氣動復位式)的執(zhí)行機構，因為，相對而言，薄膜式執(zhí)行機構出現(xiàn)故障的概率大，且可靠性不如活塞式執(zhí)行機構高。在某些場合，如選用壓力控制閥(包括放空閥)，應考慮對實際可能的壓差進行適當?shù)姆糯?，即要求?zhí)行機構能提供較大的作用力。否則，可能當工藝上出現(xiàn)異常情況時，控制閥前后的實際壓差較大，會發(fā)生關不上或打不開的危險。在我們的現(xiàn)場就曾發(fā)生過這種情況。
四 評標
在評標期間，評標小組成員一般應避免和投標方的各級人員會面。每一位參與評標的成員都要閱讀所有的投標文件，分別整理投標文件的內容，經(jīng)過適當?shù)臅r間，評標小組的成員聚在一起，互相通報各自發(fā)現(xiàn)的問題，再匯總起來，進行澄清，待投標方答復以后，對整理的文件加以補充，不清楚的地方繼續(xù)進行澄清，如此反復多次，直到把所有的不清楚或有疑問的細節(jié)全部弄清楚為止。然后，由評標負責人組織繪制評標技術對比表和商務對比表。后，評標小組成員對投標方進行排序，評標成員應各抒己見，依照民主集中制的原則編寫評標報告，且應公開評標結果。
五 控制閥采購中應注意的一些細節(jié)問題
控制閥的采購中應注意一些具體的細節(jié)問題，因為它們關系到控制閥能否順利安裝使用，附件能否滿足實際需要，合同能否順利執(zhí)行等。
合同技術附件中，應包括所有縮寫詞的詳細解釋(國際通用的縮寫詞除外)。
合同技術附件應寫明對應用于特殊場合的控制閥所作一些特殊處理的具體要求。譬如，當工藝介質是氧氣時，應要求生產(chǎn)廠家對閥門上可能與介質接觸的部件進行脫脂處理。當該閥門到達使用現(xiàn)場時，安裝單位只需對脫脂情況進行檢查，如符合要求，即可進行安裝，這樣可以節(jié)省時間，加快工程進度。
大、正常、小流量的閥門開度應合適。一般來講，小流量對應的開度不應小于15%，大流量對應的開度不應大于90%，正常流量對應的閥門開度好為60~80%(蝶閥的正常開度可以適當大一些，但大流量對應的開度也不應達到100%)。
合同附件中工藝參數(shù)所使用的單位應為國際單位制。控制閥的進口及出口壓力應說明是*壓力還是表壓，應統(tǒng)一說明或者對各個壓力參數(shù)分別作說明，一般認為，壓力好是統(tǒng)一說明，其他參數(shù)則分別加以說明。
應注意噪音問題。噪音對環(huán)境造成污染，不利于人的身心健康，且噪音大，振動也大，影響閥門的操作性能和使用壽命。所以要求噪音越小越好，一般不應高于80dB，如超過85dB，應考慮帶降噪結構的控制閥或采取降噪措施。
注意控制閥的氣源和電源發(fā)生故障時閥門應處于的故障**位置。有些控制閥的執(zhí)行機構的作用形式可以在終應用現(xiàn)場改動，而有些卻不能進行改動，所以在合同技術附件中一定要注明閥門的作用形式(氣開/氣關)、故障**位置(全開/關閉/保位)。
注意控制閥的應用場合。如果要求防爆，合同技術附件中應注明控制閥的電/氣閥門定位器、電磁閥、閥位傳送器、閥位開關等附件的防爆形式(本質**型還是隔爆型)，同時還應注明電磁閥的控制電壓等級(24V DC/220V AC)、閥位開關是機械式還是趨近式、開關觸點的容量(包括電流值及電壓等級)等。對電磁閥的選型，建議整個裝置乃至整個工廠統(tǒng)一考慮，選用同一家廠商比較可靠的一種或幾種型號，這樣可以減少備品備件。對電/氣閥門定位器的選型，建議選用數(shù)字式閥門定位器。它具有下列優(yōu)點：
(1)數(shù)字式閥門定位器以微處理器為核心，雙向通信，具有強大的診斷功能，可以根據(jù)診斷信息，進行控制閥的檢修或科學的預測性維護，可以做到預防或減少突發(fā)性故障，以延長工廠連續(xù)的**生產(chǎn)周期，使控制閥始終保持高性能的工作狀態(tài)，避免因主觀臆斷而盲目對閥門進行檢修。
(2)如果數(shù)字式閥門定位器隨控制閥一起訂購，由供應廠家負責組裝、調試，一般沒有問題；而且一般可以直接替代標準閥門上的氣動閥門定位器或電氣閥門定位器。若只是采購數(shù)字式閥門定位器替代常規(guī)定位器，建議首先向智能式定位器生產(chǎn)廠家或代理商進行技術咨詢。
(3)數(shù)字式閥門定位器調校簡單、操作方便。自帶操作鍵板和液晶顯示器的數(shù)字式閥門定位器，可以在定位器上進行調校操作；不帶這些輔助裝置的定位器則需要用手操器進行操作。如果系統(tǒng)允許，建議手操器采用HART協(xié)議通信。如果控制系統(tǒng)為DCS，而且控制閥和控制系統(tǒng)制造商是同一家時，只要控制系統(tǒng)支持數(shù)字式閥門定位器的通信協(xié)議，就可直接在DCS操作站上對控制閥進行參數(shù)設定、調校及其他操作。與常規(guī)閥門定位器相比，數(shù)字式閥門定位器采用菜單式操作，功能強大，可對閥門行程進行自動校準，線性度好，度高，并可以穩(wěn)定、優(yōu)化控制閥的響應。如果輸入濾波器時間常數(shù)，可以減緩數(shù)字式閥門定位器的響應，改善閉環(huán)控制過程，如果不需要此功能，可將時間常數(shù)設定為0。數(shù)字式閥門定位器的功能還有：進行控制閥小行程信號的切除；利用整定參數(shù)組設定輸入特性，方便地改變閥門的控制特性；在0~100%的范圍內任意設定控制閥的行程范圍；設定閥行程報警、閥行程偏差報警；設置閥行程限位等。
(4)數(shù)字式閥門定位器采用模塊式設計，只需要較少的備件。它抗振、抗電磁干擾(EMI)能力強，不存在零點和量程漂移問題；耗氣量少，供氣能力強；動態(tài)滯后性小(一般小于1%)，定位度高。
(5)在某些情況下使用數(shù)字式閥門定位器，可以節(jié)省儀表電纜和**柵，
正確選擇控制閥與工藝管道的端面連接形式(環(huán)形面連接/凸面連接/對夾式)。如配備配對法蘭，要求閥門供貨方提供閥門和配對法蘭之間的墊片，應在合同技術附件中注明要求的法蘭材質、壓力等級及法蘭接管的管標號。對夾式的控制閥本身如有單法蘭，法蘭連接孔的載絲螺紋應是公制，假如載絲螺紋為英制，應要求閥門供應方配備連接螺栓。
如果控制閥配有電磁閥，建議合同技術附件中的電磁閥部分的技術參數(shù)要注明廠家、品牌、電壓等級、防爆形式、材質要求及控制閥的開和關的行程時間要求，但無需注明電磁閥的具體型號。具體型號應由閥門供貨方根據(jù)終計算或工廠測試進行選型，但應注明是否允許供貨方在控制氣路中使用電磁閥作為先導閥。當控制閥的執(zhí)行機構要求大氣量時，為了縮短控制閥的行程時間，把電磁閥作為先導閥與流通能力大的氣動繼動器組合使用，可以降低成本，但也增加了附件數(shù)量，因為氣路環(huán)節(jié)的增多意味著故障點的增加，因此討論技術附件時應確定是否允許采用該氣路控制方案。
建議無論是膜片式執(zhí)行機構還是活塞式執(zhí)行機構都要配備空氣過濾減壓器，使執(zhí)行機構能夠承受驅動氣源的壓力。
在發(fā)貨前，控制閥配備的附件應在生產(chǎn)廠連接完整，并經(jīng)過測試，符合合同技術附件的各項要求。控制閥供應方應根據(jù)閥門的應用場合，決定連接管是銅管、PVC護套管還是不銹鋼管，根據(jù)閥門的行程時間要求決定氣路連接管的管徑。一般控制閥的氣路連接管的管徑不應小于8×1mm，因為太細會造成控制閥的響應速度太慢，當然，如果控制閥的開關行程時間允許，也可使用管徑為6×1mm的氣路連接管。
控制閥的口徑尺寸應盡可能與設計文件一致，如果必須變更，應向工藝、管道、設備及相關的工程師通報(如不允許變更，則相關人員應一起討論決定變更的方案)，以進行相應的設計變更。
應注意閥門的腐蝕問題。假若所采購的控制閥存在汽蝕、閃蒸、空化、沖刷等問題，則應注意是否采取了相應的處理手段，能否避免這些問題或者盡可能地減少這些現(xiàn)象的發(fā)生的可能性。閥體、閥芯、閥籠、座環(huán)的材質應采用硬質鋼或合金鋼，或者進行滲氮等處理或加表面涂層(譬如鍍斯太萊)。應*避免控制閥在各種應用條件下出現(xiàn)空化現(xiàn)象。
合同技術附件中一定要有對閥門的外形尺寸和定位器等附件的安裝位置進行確認的要求，以確定控制閥的安裝空間、附件安裝方位與圖紙上安裝位置的可用空間之間是否有沖突。如存在沖突，首先應確認能否改變控制閥執(zhí)行機構的安裝方位或者閥門附件的安裝位置及方位。如果閥門的位置不能改變，應通告工藝、管道、設備、電氣等有關人員及早修改相應的布置與走向設計。
應要求合同方提供控制閥的關鍵部件的材質分析報告，控制閥泄漏量測試報告，試壓測試報告，形成測試報告或合格證明，氣路連接圖，所使用的控制閥試壓規(guī)程、方法及測試控制閥泄漏量的測試規(guī)程、方法，以便進行檢查、復核。
招標書中應要求投標方提供控制閥的選型樣本(對樣本中的具體型號代碼、縮寫要進行詳細說明)、應用業(yè)績。技術合同中應要求合同方提供閥門本體及其附件的日常維護手冊，附件代理商及銷售商的聯(lián)系地址、傳真、電話號碼。
控制閥附件的防護等級不應低于IP54/NEMA 4(數(shù)字式閥門定位器的防護等級一般為IP65/NEMA 4X)，接線盒的進出線端口應有密封處理。
控制閥的應用位號應在閥門的銘牌中反映出來，或者單獨注明在一個牌子上并將其固定在閥門上。除雙流向外，應在閥體上明顯標出閥門所允許介質通過的方向。
應根據(jù)控制閥的應用場合及關鍵程度考慮是否設置手輪。
應要求控制閥的供貨方提供閥門的死區(qū)參數(shù)和配電/氣閥門定位器的控制閥的基本誤差參數(shù)。一般，閥門的死區(qū)參數(shù)不應大于2%，配電/氣閥門定位器的控制閥的基本誤差應小于±10%，如果配數(shù)字式閥門定位器，控制閥的基本誤差應小于±1%。
應注意控制閥對氣源壓力的要求。根據(jù)裝置的實際情況，核對控制閥執(zhí)行機構對儀表空氣壓力的要求。如果裝置中儀表空氣壓力不能滿足執(zhí)行機構的要求，則閥門供貨方應更換執(zhí)行機構；同時，應提供高質量的儀表空氣，至少應滿足下列要求：清潔，干燥，不含有明顯的腐蝕性的雜質，氣體中含固體顆粒小于0.1g/m3，顆粒直徑不大于3μm，含油量不大于1×10－6。據(jù)統(tǒng)計，因氣源不干凈造成定位器不能正常工作的情況占整個定位器故障率的60%以上。
一般設計單位的設計人員已經(jīng)選好閥體芯件(閥芯、閥座、閥桿、閥籠、座環(huán)、填料、墊片)的材質。終閥門選材應與設計要求一致，如果不一致，必須確認材質變更后是否合適，如有懷疑，則必須進行技術澄清。
控制閥到貨時，應及時通知供貨方開箱的時間，要求供貨方派人員參加進行商檢，如果供貨方提出不派人員參與商檢，應要求供貨方發(fā)傳真或來函確認，并認可用戶的開箱結果。商檢人員應詳細記錄所有的商檢結果，不應遺漏任何細節(jié)，而且應將商檢結果和合同技術附件對照，記下偏差，與商檢報告一起及時反饋給供貨方，并要求及時進行處理。盡可能不延遲開箱商檢的時間，否則可能會影響索賠和工程進度。另需要注意的是，控制閥的位號、閥體、執(zhí)行機構及附件的型號、系列號等參數(shù)應有記錄，作好備案工作，供以后訂購配品配件時使用。因為如果不及時記下這些參數(shù)，控制閥經(jīng)過長時間使用，銘牌上的參數(shù)就會模糊不清，難以辨認；也有可能將銘牌丟失，而有些參數(shù)對采購備件來說是必須的。
訂購數(shù)字式定位器所需的軟件時，只需寫明軟件的名稱并注明提供交貨時的新版本即可，軟件的版本號可以不寫。
備品備件和控制閥一起訂購，可節(jié)省費用，采購備品備件的數(shù)量以1~2年內滿足正常生產(chǎn)之需為原則。如果對控制閥的部件的使用壽命情況不清楚，可要求供貨商推薦，同時要考慮資金因素。
切忌捆綁招標。把兩種或多種不同的貨物與控制閥一起采購，如果一個包中既有價廉物美的貨物又有性能不好或者極其昂貴的貨物，在不準許拆包的情況下，很難做到兩全的選擇。
建議把付款和交貨進度、產(chǎn)品質量、服務聯(lián)系起來，預留一定的質保金，用于供方提供的產(chǎn)品質量和服務質量的考核。
如果通過控制閥的介質為單向流，控制閥一定不能反向安裝，否則將影響閥門的流通能力、流量特性、密封性能及操作的穩(wěn)定性。
在簽訂合同時，合同技術附件中應明確一項，在供貨方供應的產(chǎn)品不能正常使用或者出現(xiàn)故障時，供貨方應及時對所提供的產(chǎn)品進行調試，處理存在的問題，或者進行更換，并提供臨時代用品，不得以任何理由延遲處理問題而影響用戶的正常生產(chǎn)，否則將以服務質量差追究供貨方責任；一旦問題解決，對所發(fā)生的費用，應在查明原因后，雙方商討解決。
控制閥附件的端口入線應自下而上接入，不應反接，以防進水損壞零部件。如果電纜必須自上而下接入，應適當加長電纜，保證在進入接線口以前有一個U形彎曲，使雨水不致進入輔助儀表中。如果使用穿線管，在U形彎曲的下部應留有排水口。當電纜從儀表電纜橋架引出時，應注意穿線管在橋架上的接口方向，管口決不能向上；并應對管口進行密封處理，消除進水的可能性。
控制閥的類型、材質、與管道的連接方式、附件的選擇、招標文件的準備、評標、技術合同的簽訂、安裝、維護是一個繁瑣復雜的過程，任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)漏洞，均可能影響到控制閥的使用。雖然有各種各樣的書籍、標準和軟件供設計人員和用戶的技術人員參考，一般不會有太大的困難，但是，從工藝設計人員提出工藝參數(shù)、準備控制閥的招標文件、發(fā)標書、評標、技術澄清、形成評標報告、批準評標報告、技術談判、簽訂技術合同，到開箱驗貨、安裝、調試、投入使用，一般要經(jīng)過相當長的時間，期間稍微一大意就會疏忽或漏掉一項或幾項，可能會使工廠造成損失并影響工程進度。本文僅將在安徽淮化集團有限公司數(shù)次采購控制閥和使用過程中的一些體會和認識進行了總結，建議采購控制閥應有充足的時間，只要技術條件具備，就應提前進行招標文件的準備、評標、技術澄清、簽訂技術合同等工作，真正把工作做細做深，少出技術紕漏。至于商務合同的進度，則要根據(jù)工程進度及資金情況來決定。
