阀门选型及维护所面临的挑战

Miguel Gutierrez是一位经验非常丰富的机械工程师。三十多年的职业生涯中，他始终专注于石油和天然气行业，尤其是在沙特阿美（Saudi Aramco）工作了十八年。现在他已成为了静设备工程技术领域的专家。在整个职业生涯中，Miguel的工作重点始终是在石油和天然气领域，尤其是下游领域，针对阀门的选型、维护和故障解决，提供技术支持和专业指导。

1992年，Miguel在委内瑞拉完成了机械工程系的学业。Miguel告诉我们：“从一开始我就对石油和天然气行业满怀热情。幸运的是，我刚毕业就顺利地得到了一个追逐梦想的机会。我去委内瑞拉国家石油公司（Venezuelan National Oil Company）面试，很快就被聘用。这使我有机会在实操环境中开启我的职业生涯。我真心热爱这样的工作，并渴望能作为一名静设备工程师，在专业方面有所建树。”

目前在沙特阿美的岗位和职责

“我现在是一名专注于静设备的现场工程技术顾问。你可能也知道，静设备包含的范围很广泛，包括压力容器、换热器、管道系统、阀门和其它各种相关部件。我的首要任务就是为沙特阿美的各处设施和附属企业提供技术支持和专业指导，无论它们是在沙特阿拉伯还是在其它地方。”

“在此之前，我曾经是静设备专员，专门为Ras Tanura炼油厂提供技术支持。事实上，我的大部分职业生涯都是在这家工厂度过的。在那里，我在积累了工作经验的同时，也为它的顺畅运行做出了积极贡献。”

油气行业阀门的苛刻应用场合

“在为特定应用场合挑选正确的阀门时，必须关注几个关键参数：

• 流体种类：流经阀门的流体种类（气体、液体或淤浆）
• 工艺条件：温度、压力和流率等因素
• 运行模式和功能：开/关、节流或控制
• 结构材料：与流体以及运行环境的匹配度
• 维护要求：容易对阀门进行维护和修理

针对特定应用选择最合适的阀门时，上述这些都是关键的考虑因素。

“在油气行业，尤其是下游领域（炼油），我先后曾遇到一些严峻的挑战，包括阀门选型，还有针对压缩机排气管路上的低性能双瓣止回阀进行故障排除。这些阀门对于防止回流和保护压缩机起着决定性作用，但是性能却容易受到多种因素的干扰，例如脉冲波、振动和安装不合格等。解决这些问题需要对系统动力学和阀门设计特性，都有透彻的理解。”

就在不久前，公司旗下一家重要的炼油厂就遭遇了典型的案例：一些临界真空塔底泵排气管路上的止回阀出现了慢性故障。这些止回阀存在内漏现象。拆解后发现，阀碟被累积在阀腔内的硬质沉积物卡死。我们对这些阀门进行了全面的故障排查、流体力学评估、系统综合评估，和阀门动态特性分析，以便判断其是否保持在“无冲击（缓冲式）”区域运行，以及逆向流造成的压力波动是否超过管线最大允许工作压力（WAWP）。结果发现现有的这些18″摆动式止回阀尺寸过大，它们在实际流率条件下无法稳定运行，并且会发生堵塞或提前磨损，甚至阀碟、摆臂和铰链销等内件提前失效。

应对阀门选型和维护难题的新趋势

“是的，近几年我发现，业界在应对上述种种挑战时，有些做法形成了一定的趋势。”“首先，大多数著名的国际阀门制造商都显著提高了自己的阀门设计能力。按照终端用户的说法，他们开始重视研发替代性解决方案，以便进一步降低故障率，解决阀门性能过低的问题。这些设计上的改良，对于解决各种应用场合面临的挑战具有决定性意义。”

“除了设计方面的改良，还有其它一些方面的重要因素也都需要考虑周全。其中比较关键的就是制定有效的维护策略，例如预测性维护和预防性维护（PM）的间隔周期。这些策略的宗旨是优化阀门性能，并且延长阀门的使用寿命。通过实施这些维护措施，我们能积极地解决潜在的问题，确保阀门能继续可靠运行。”

“其实我曾经在Valve World发表一篇论文，它就是以关键阀门的维护策略为主题的。文章重点突出了基于全盘考量的阀门维护综合措施的重要性，因为它会全面考虑到运行工况、结构材料和应用场合的重要性等诸多因素。”

止回阀选型的发展和改进

“说到止回阀的妥善选型，过去数十年来最重要的进步，就是利用计算公式来判断系统的动态特性。这涉及到计算出系统的减速和预期中的逆向流流速，以便确保其保持在“无冲击（缓冲式）”区域运行，并且压力波动也处于可以接受的范围内。”

“根据我个人的经验，对于性能有问题的止回阀，例如运行不稳定、拍击、振动并导致噪音过大，我首先会查看的就是系统的流体力学特性，包括压降和流速。同时我也会分析系统的动态特性，这涉及到查阅阀门制造商提供的减速曲线。此外，我也会评估止回阀的安装和布局，并判断它们是否根据特定用途进行了妥善选型。”

“对上述各方面进行透彻分析之后，才有可能识别阀门性能不佳的根本原因。通过分析，可以判断问题的根源是阀门选型不当，还是安装不合格，或者阀门特性和系统的要求不匹配。”

“正因为对于系统动态特性和流体力学状况的重要性有了日益深刻的理解，止回阀选型的方法有机会得以不断演化和进步。作为参与其中的当事方，制造商们开始提供更加详细的数据和软件，以便为阀门选型提供支持，确保工程师在更加了解情况的前提下做出决策，并将阀门失效或性能不理想的风险降到最低限度。”

无冲击（缓冲式）止回阀：工作原理、用途和优势

“止回阀的运行原则就是在阀门关闭时，避免形成过高的冲击压力，并限制阀门关闭元件发生高速摆振，也就是所谓的撞击。高速摆振或突然关闭，都会导致阀门内件损坏，进而影响阀门性能。有些情况下，甚至会破坏相关管道系统的整体完好性。”

“无冲击（缓冲式）止回阀的设计特点是关闭时不会发生冲击，或者说不会产生过高的压力冲击波。这种阀门的行程比较短，因此即使流率瞬间降低，也比较容易实现快速而受到缓冲保护的关闭，有效地防止压力冲击波。”

“无冲击（缓冲式）止回阀的首要优点就是能有效防止压力冲击，进而能防止由此引起的压力波动、振动，以及对相关管道系统的潜在损坏风险。这使得无冲击止回阀在那些可能出现瞬间流率变化，而且又非常强调系统整体完好性的场合，显得极有用武之地。”

“在油气行业，尤其是炼油领域，无冲击（缓冲式）止回阀被广泛应用于各种场合，包括高扬程多泵系统、离心式/往复式压缩机排气管道系统、高背压低惯量泵、锅炉给水系统等。在上述各种场合，无冲击止回阀有助于确保运行顺畅，将系统损坏的风险降到最低限度，并能延长阀门和相关设备的总体使用寿命。”

无冲击（缓冲式）止回阀设计的发展和改进

“无冲击（缓冲式）止回阀可分为多种类型，最常见也最广泛被采用的包括：
• 双瓣式止回阀
• 喷嘴式或轴流式止回阀
• 斜翻盘（翻转盘式）止回阀”

“对于每种类型或型号，世界各地的著名制造商都已经借助计算流体力学（CFD）、有限元分析（FEA）和流体试验装置等先进工具，对阀门设计进行了实质性的改进。这些改进的最终目的就是改善阀门的动态性能、密封性能，以及阀门内件对于逆向流的承受能力。”

“借助上述试验和模拟软件，可以模拟阀门内件的设计和配置被轻微修改后的性能表现，直至找到能够符合阀门动态性能要求的最佳设计方案。”

阀门制造商如何成为优选供应商

“作为终端用户，我们经常面临的挑战，是需要和阀门制造商进行有效沟通并获得技术支持，尤其是对性能下降的阀门进行故障排查时。排查过程中，我们会采集相关数据，并直接咨询阀门制造商，获取可能的解决方案。然而，制造商提供的沟通渠道和技术支持，在有些情况下并不符合我们的预期，还有改进的余地。”

“要想成为广受欢迎的供应商，阀门制造商应该优先做到快速、积极地响应用户的需求，尤其是在涉及现场故障排查的情况下。及时、全面的技术支持，对于帮助终端用户高效解决阀门问题并缩短停车时间，起着决定性作用。”

“另一个重要因素就是零配件的供应。终端用户在采购关键零部件时经常会遇到麻烦，尤其是那些型号老旧的阀门，或制造商已经停产的阀门。制造商应该尽量维持充足的零配件库存，或提供替代的解决方案，以确保终端用户妥善地维护和修理相关阀门，即使是很旧的型号。”

阀门行业协作和不断改进的精神

整个采访过程中，Miguel Gutierrez以深入细节的内容，重点讲述了终端用户和制造商在阀门选型和维护的过程中，通过协作解决种种难题的重要性。如果将有效的沟通、及时的技术支持、关键零配件的现货库存都作为优先事项，阀门制造商就可以成为终端用户眼中可靠的合作伙伴。随着油气行业不断发展，终端用户和阀门制造商更有必要加强合作，共同设法优化阀门性能并延长使用寿命。凭借对阀门技术最新发展态势和最佳操作方法的及时掌握，以及开放、顺畅的沟通渠道，双方都能为阀门行业的持续进步贡献自己的力量。

通过分享知识和经验——例如Miguel Gutierrez所做的那样——阀门行业将有机会不断创新，适应油气行业不断变化的需求，最终确保世界各地的工厂设施安全、高效、可靠地运行。