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眾所周知，安全閥是設(shè)備安全的最后一道防線，那么安全閥性能的可靠性直接決定了整套設(shè)備的安全可靠。每年全球都會發(fā)生數(shù)起超壓爆炸事故，給人們的生命和財(cái)產(chǎn)帶來難以挽回的損失，至于國內(nèi)，每年也都有類似的事故發(fā)生。在為此類事故的發(fā)生而痛心時(shí)，我們不禁要反思，火星已經(jīng)成為人類著眼點(diǎn)的世紀(jì)，我們竟然不能避免類似悲劇的發(fā)生？事實(shí)上，一般的超壓爆炸事故都是可以通過配置合適的安全閥來避免的，而可靠性高的安全閥更是可以將事故的概率降至低。該如何提高安全閥的可靠性，使我們的設(shè)備真正安全？
艾默生推動安全閥行業(yè)更上一層樓
百年艾默生，創(chuàng)新中國40年。40年深耕中國，40年創(chuàng)新賦能，艾默生中國從技術(shù)轉(zhuǎn)讓起步，發(fā)展成為集設(shè)計(jì)、采購、生產(chǎn)、研發(fā)和服務(wù)一體化的解決方案提供商，艾默生視中國為全球業(yè)務(wù)重要的市場之一，致力于 “在中國，為中國”的發(fā)展策略，積極開展中國業(yè)務(wù)的同時(shí)，近年來一直持續(xù)加大在中國的投資，其中包括對青浦安全閥工廠的再投資。
艾默生總部位于美國密蘇里州圣路易斯市，是一家全球性的技術(shù)與工程公司，為工業(yè)、商業(yè)及住宅市場用戶提供創(chuàng)新性解決方案，其自動化解決方案幫助過程、混合和離散制造商通過優(yōu)化其能效和運(yùn)營成本，從而加大化生產(chǎn)，并保護(hù)人員和環(huán)境。艾默生旗下?lián)碛蠥nderson Greenwood、Crosby、Kunkle、Birkett等眾多安全閥品牌，可以為用戶提供全套安全閥解決方案。
您知道嗎！雖然安全閥的投資占比相當(dāng)不起眼，它卻保護(hù)著整套系統(tǒng)的安全。
安全閥重要的兩個(gè)參數(shù)為整定壓力和排量，艾默生嚴(yán)選供應(yīng)商為安全閥配置性能優(yōu)越的彈簧，所有標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的安全閥都經(jīng)過第三方的排量認(rèn)證，從而確保安全閥的可靠性。
1. 艾默生為電力行業(yè)里程碑項(xiàng)目提供安全閥方案
在中國百萬級電站機(jī)組安全閥應(yīng)用中，艾默生可謂是領(lǐng)跑的主力軍。世界上高參數(shù)的兩個(gè)研究型電廠實(shí)驗(yàn)回路，使用著艾默生安全閥保駕護(hù)航，溫度分別達(dá)到700度和730度。在已投入商業(yè)運(yùn)行和在建的高參數(shù)百萬機(jī)組電廠使用艾默生安全閥保駕護(hù)航，高整定壓力分別是40.6Mpag和41.01Mpag。
圖1 艾默生電廠客戶
2. 艾默生為非電行業(yè)里程碑項(xiàng)目提供安全閥方案
三偏心閥具有本質(zhì)火災(zāi)安全性能，原因在于其結(jié)構(gòu)不涉及使用任何軟材料并通過了API 607標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)安全測試，達(dá)到零泄漏。因此被越來越多地應(yīng)用在直接連接到儲罐上的緊急功能解決方案中。
更為可靠的罐區(qū)緊急關(guān)斷閥解決方案
某化工責(zé)任有限公司采用艾默生28英寸安全閥方案為其設(shè)備保駕護(hù)航，該安全閥為迄今為止艾默生所交付的大尺寸安全閥。
圖2 化工廠效果圖
艾默生青浦安全閥工廠 - 一切為了更加安全
艾默生在中國上海成立安全閥研發(fā)中心，艾默生安全閥不只是中國制造，更加是中國創(chuàng)造。艾默生青浦安全閥工廠擁有一支實(shí)力雄厚的技術(shù)服務(wù)隊(duì)伍，在新產(chǎn)品開發(fā)、國外技術(shù)轉(zhuǎn)移以及本地化產(chǎn)品支持、生產(chǎn)制造和質(zhì)量控制方面承擔(dān)著重要角色。他們與國內(nèi)外閥門設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)單位保持著緊密聯(lián)系，積極參與規(guī)范變更等工作。
圖3 艾默生自動化流體控制（上海）有限公司
2014年8月28日，中國及亞太地區(qū)首個(gè)經(jīng)過美國NB認(rèn)證的蒸汽排量測試認(rèn)證中心在青浦工廠正式啟用，測試中心對安全閥進(jìn)行符合ASME 第1篇和第8篇標(biāo)準(zhǔn)的蒸汽測試，測試設(shè)定壓力至 21.38 MPa（3100 psig）蒸汽排量測試至 9072kg/小時(shí)，測試閥門入口尺寸為 1/2”至10”。
鍋爐為試驗(yàn)臺產(chǎn)生蒸汽，以3,000kg/小時(shí)的產(chǎn)汽速率，產(chǎn)生18MPa，375℃飽和蒸汽，并可根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)容。儲能器儲存測試閥門的高壓蒸汽，是整個(gè)設(shè)施的中心部位，堪稱國內(nèi)高規(guī)格的儲能器之一。每臺都能在最大壓力18MPa下儲存10m3的蒸汽，并按需將蒸汽釋放至指定的試驗(yàn)臺。3個(gè)完備的試驗(yàn)臺用于ASME生產(chǎn)性能及排量測試，每個(gè)試驗(yàn)臺都有其單獨(dú)的控制臺，位于試驗(yàn)間外以保證操作員的安全。蒸汽由測試閥門出口經(jīng)過一個(gè)巨大的消聲器排入大氣，消聲器可將測試過程中產(chǎn)生的噪聲降低到安全水平。
圖4 艾默生上海青浦工廠安全閥蒸汽測試裝置
全生命周期服務(wù)：不斷提高運(yùn)行中安全閥可靠性
艾默生在持續(xù)提升安全閥性能的努力遠(yuǎn)不止研發(fā)和生產(chǎn)階段，當(dāng)用戶采購并使用安全閥后，艾默生依然活躍在現(xiàn)場為安全閥的可靠運(yùn)行保駕護(hù)航。
1. 本地支持
艾默生擁有100 多個(gè)地區(qū)服務(wù)中心，在全球范圍內(nèi)提供卓越效的本地支持。
2. 遠(yuǎn)程技術(shù)支持
無論是裝置開車、全面維護(hù)還是按需故障排除，艾默生致力于在用戶需要時(shí)隨時(shí)隨地為用戶提供技術(shù)支持。例如，可以使用遠(yuǎn)程協(xié)助應(yīng)用程序利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)支持，從而在用戶方便的時(shí)候遠(yuǎn)程指導(dǎo)用戶完成維護(hù)任務(wù)。
3. 現(xiàn)場安裝和備件計(jì)劃
當(dāng)關(guān)鍵部件發(fā)生故障時(shí)，用戶需要快速更換部件，以降低工廠運(yùn)營的昂貴中斷。無論是快遞至用戶還是至現(xiàn)場，幫助您實(shí)現(xiàn)支持工廠所需的適當(dāng)級別的備件。
4. QuickShip? 快速交貨計(jì)劃
這個(gè)交付計(jì)劃使艾默生能夠快速運(yùn)送標(biāo)準(zhǔn)和專用零件和產(chǎn)品，以提高速度和對您的響應(yīng)。艾默生的全球設(shè)施、本地服務(wù)和對服務(wù)的承諾使您能夠在日益具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中避免停機(jī)，保持進(jìn)度，應(yīng)對意外情況并控制成本。
圖5 移動式安全閥服務(wù)中心
5. 有效監(jiān)測安全泄放裝置
您知道嗎！安全閥泄漏風(fēng)險(xiǎn)的出現(xiàn)可能遠(yuǎn)比你想象的早。
人工巡檢需要配備班組人員，然而招聘一線巡檢人員越來越困難，特別是對于現(xiàn)在的年輕人，偏遠(yuǎn)的工廠已經(jīng)不再具有吸引力。即便配備了相應(yīng)的巡檢人員，現(xiàn)在高昂的人力成本也使得巡檢成本較高，特別是較大的工廠，需要配備幾十個(gè)巡檢班組人員。人工巡檢都會面臨誤差的問題，巡檢的數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)反饋回傳給運(yùn)行部，使得運(yùn)行人員可以針對工況采取調(diào)整措施。無法第一時(shí)間覆蓋所有的安全閥設(shè)備，當(dāng)惡劣天氣來臨的時(shí)候，或者苛刻工況區(qū)域，根本無法實(shí)現(xiàn)人工巡檢。無線監(jiān)測方案可以解決幾乎所有人工巡檢的弊端。相比人工巡檢，無線監(jiān)測方案的成本回收期為5年左右。
圖6 艾默生無線聲波變送器安全閥監(jiān)測方案
減少能源排放的一個(gè)很好的例子是泄壓裝置無線監(jiān)測。無線傳感器為這些裝置提供連續(xù)監(jiān)測，使企業(yè)維護(hù)人員能夠采取主動的糾正措施并制定有效的維護(hù)計(jì)劃，而不是在整個(gè)過程中定期手動檢查安全閥（PRV）和爆破片（RD）等泄壓裝置的傳統(tǒng)方法。這些無線傳感器和Plantweb Insight壓力泄放閥狀態(tài)監(jiān)測APP是艾默生Plantweb數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。
根據(jù)被監(jiān)測的泄壓裝置類型，無線傳感技術(shù)可包括聲波，限位開關(guān)和差壓傳感器。無線聲波傳感技術(shù)適用于所有類型的安全閥和爆破片。無線閥位監(jiān)測器非常適用于彈簧式安全閥，例如艾默生Crosby J系列安全閥，無線差壓傳感器適用于高壓和低壓先導(dǎo)式安全閥，例如艾默生Anderson Greenwood HPP和LPP先導(dǎo)式安全閥。
眾所周知，流程工廠的控制系統(tǒng)期望將壓力等過程變量控制在安全限制范圍內(nèi)，并保證工廠高效運(yùn)行。但是，控制系統(tǒng)可能無法處理所有壓力等過程擾動。運(yùn)行人員干預(yù)，安全儀表系統(tǒng)和壓力泄放裝置就成為流程工廠安全的最后一道防線。
傳統(tǒng)上，壓力泄放裝置為簡單機(jī)械設(shè)計(jì)，以確保在超壓工況下的可靠性。通過將系統(tǒng)介質(zhì)（氣體或液體）排放到大氣或封閉的回收系統(tǒng)來防止系統(tǒng)超壓。壓力泄放裝置動作有時(shí)甚至是系統(tǒng)超壓的唯一判定因素 。因此，越早檢測到超壓事件，運(yùn)行人員就能越早響應(yīng)并采取措施。
通常一個(gè)工廠安裝有來自不同供應(yīng)商的不同規(guī)格型號的安全泄放裝置，并且因?yàn)樾吞?、尺寸和操作壓力的不同，使得設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)測系統(tǒng)變得困難。
監(jiān)測安全泄放裝置開啟的次數(shù)以及每次開啟泄放的時(shí)間有助于運(yùn)行人員更好地了解系統(tǒng)運(yùn)行狀況。它還可以幫助改善火炬燃燒控制。但是，監(jiān)測不能預(yù)測安全泄放裝置因故障而引起泄漏。
監(jiān)測安全泄放裝置的可靠性，比較有效和經(jīng)濟(jì)的方法是使用無線聲波變送器。
圖7 艾默生無線聲波變送器安全閥監(jiān)測方案
流過閥門喉道的系統(tǒng)介質(zhì)在寬且復(fù)雜的頻率和振幅范圍內(nèi)產(chǎn)生聲波。大多數(shù)聲波處于超聲波范圍內(nèi)，但其中一些也處于人類可聽范圍內(nèi)。無線聲波變送器可以檢測管壁中的超聲波，并監(jiān)測溫度。設(shè)備為無線信號傳輸、小巧、輕便且無干擾。它們可以很容易地夾在出口管道上，因此無需更改工廠管道（圖5）。
· 安全泄放裝置的運(yùn)行狀況可以通過以下方式確定：
· 噪聲水平的增加表明安全泄放裝置已經(jīng)開啟或泄漏。
· 當(dāng)噪音水平返回到先前水平時(shí)，表示安全泄放裝置已關(guān)閉或不再泄漏。
· 當(dāng)噪音水平返回到高于先前水平時(shí)，表示閥門泄漏或未完全關(guān)閉。這可能是由于閥瓣和閥座之間的顆粒或水垢的沉積或部件機(jī)械不對中引起的。
· 當(dāng)噪音水平連續(xù)變化時(shí)，表明閥門可能正在預(yù)泄或頻跳。
· 溫度變化可以作為驗(yàn)證閥門開啟或泄漏的輔助參數(shù)。
無線聲波變送器應(yīng)安裝在安全閥的下游，盡可能靠近閥門。安全閥有時(shí)安裝有截止閥和旁路閥，用于維護(hù)和特殊操作條件。旁路閥可能無意中保持打開或未完全關(guān)閉，導(dǎo)致系統(tǒng)介質(zhì)意外流向回收系統(tǒng)。安裝的無線聲波變送器不僅可以監(jiān)測安全閥的開啟和泄漏，還可以監(jiān)測通過旁通閥的流量。
本文中提到的設(shè)備使用無線HART協(xié)議，這是一種開放性標(biāo)準(zhǔn)，可提供安全、可靠和靈活的無線通信。無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、安裝和配置簡單靈活。
通過這種方式監(jiān)測壓力泄放裝置并將結(jié)果反饋到閥門資產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫中，可以在泄漏狀況惡化之前識別并采取措施，從而可以消除或減少潛在嚴(yán)重故障發(fā)生的幾率。
圖8 配備艾默生無線聲波變送器安全閥監(jiān)測方案后，安全閥開啟或泄漏引起火炬變動，安全閥位置由未知到第一時(shí)間排查出來。
產(chǎn)品和技術(shù)升級
1. 低壓先導(dǎo)式呼吸閥排量升級
艾默生正在幫助LNG海上運(yùn)輸業(yè)和陸上用戶將安全閥的投資減少25%，并通過艾默生Anderson Greenwood? 9300系列升級版9300H系列低壓先導(dǎo)式安全閥（POPRVs）降低總投資成本。Anderson Greenwood 9300H專利設(shè)計(jì)保證高運(yùn)行壓力下零泄漏，與目前市場上同類產(chǎn)品相比，流量增加10.5%。流量提高使閥門尺寸變小或數(shù)量減少，從而節(jié)省了初始采購成本，同時(shí)還節(jié)省了相關(guān)管道、配件和膨脹彎頭的成本投入。
該閥門專為船舶、浮式生產(chǎn)或存儲單元上的海上LNG儲罐、LNG接收站而設(shè)計(jì)，使船東和工程人員能在選用較小尺寸的閥門和配套管路的同時(shí)，有效地滿足其關(guān)鍵的超壓保護(hù)要求。Anderson Greenwood 9300H先導(dǎo)式安全閥系列具有卓越性能和閥座氣密性，并利用經(jīng)過52年現(xiàn)場驗(yàn)證的Anderson Greenwood 93系列導(dǎo)閥安裝到主閥上，為海上應(yīng)用提供了一個(gè)緊湊、穩(wěn)固耐用的理想選擇。該閥門可現(xiàn)場調(diào)節(jié)，根據(jù)現(xiàn)場需求可實(shí)現(xiàn)在壓力釋放期間減少產(chǎn)品損失的調(diào)節(jié)型方式，亦可實(shí)現(xiàn)在整定壓力下完全打開的突跳型方式。9300H可與閥門監(jiān)控設(shè)備配套使用，并通過所有主要船級社（包括勞氏船級社、美國船級社、法國船級社和挪威船級社 ）的液化氣體運(yùn)輸船應(yīng)用認(rèn)證。
圖9 艾默生9300H系列低壓先導(dǎo)式安全閥流場和實(shí)物圖
2. 逸散性排放控制升級
由于安全風(fēng)險(xiǎn)和對環(huán)境的影響，工廠的逸散性排放日益收到重視，逸散性排放也會對全球氣候變化產(chǎn)生影響。各國政府在不斷提高限制逸散性排放的標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)為了自身的安全和滿足合規(guī)要求也在不斷在控制逸散性排放進(jìn)行投資和設(shè)備升級。
據(jù)統(tǒng)計(jì)工廠內(nèi)63%的逸散性泄放來自于閥門，全球性標(biāo)準(zhǔn)《ISO 15848-1:2006 工業(yè)閥門.泄漏測量、試驗(yàn)和鑒定程序》及殼牌MESC 77-300和77-312 工業(yè)閥門型式試驗(yàn)要求和程序-逸散性測試都對滿足閥門逸散性要求做出了詳細(xì)的說明。
艾默生可以提供滿足上述標(biāo)準(zhǔn)要求的安全閥，泄漏等級達(dá)到1.0×10-10 Pa-m3/s和1.78 E-8 x gasket OD（mm），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)API 527泄壓閥閥座密封性要求，為工廠提供更高的安全閥保障，降低因泄漏產(chǎn)生的合規(guī)性風(fēng)險(xiǎn)。。
LNG接收站是艾默生安全閥典型應(yīng)用之一
LNG接收站應(yīng)用
LNG（液化天然氣）作為一種清潔能源，已經(jīng)開始逐步替代LPG（液化石油氣）走進(jìn)千家萬戶，我國的LNG主要依靠進(jìn)口，通過LNG運(yùn)輸船將LNG從國外運(yùn)輸?shù)絿鴥?nèi)，LNG運(yùn)輸船被稱為造船業(yè)皇冠上的明珠。雖然LNG接收站儲罐還沒有被稱為儲罐行業(yè)皇冠上的明珠，然而其技術(shù)要求相比一般儲罐卻要嚴(yán)格的多，作為LNG儲罐超壓保護(hù)的安全閥，則肩負(fù)著更為嚴(yán)峻的任務(wù)。艾默生致力于LNG行業(yè)的發(fā)展，從1973年開發(fā)出應(yīng)用于大型LNG儲罐的安全閥以來，在全球的大型LNG儲罐中得到廣泛應(yīng)用。艾默生LNG儲罐安全閥在中國也備受青睞。在中國21座LNG接收站中，有13個(gè)采用艾默生安全閥。
艾默生旗下安全閥產(chǎn)品和調(diào)壓器產(chǎn)品作為壓力管理總體解決方案，可以為用戶提供總體壓力管理解決方案，是行業(yè)內(nèi)值得信賴的合作伙伴。
11月24日至25日舉行的舉行的Emerson Exchange 2021中國線上會議，我們將分享更多自力式調(diào)節(jié)閥先進(jìn)技術(shù)，11月25日第6頻道，我們在線上等你光臨！
敬請期待！
關(guān)于艾默生
艾默生（美國紐約證券交易所代碼：EMR）是一家全球性的技術(shù)與工程公司，為工業(yè)、商業(yè)及住宅市場客戶提供創(chuàng)新性解決方案。自動化解決方案業(yè)務(wù)幫助過程、混合和離散行業(yè)制造商優(yōu)化其能效和運(yùn)營成本，促進(jìn)生產(chǎn)，確保人員安全和保護(hù)環(huán)境。商住解決方案幫助確保人類舒適度和健康，保障食品質(zhì)量和安全，提升能效，打造可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號