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[分享] 阀门逸散性相关标准规定的比较与分析

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发表于 2016-5-6 16:34:28 | 显示全部楼层 |阅读模式
全球工业化的发展对环境的影响日益显现,伴随温室气体的排放增多,容易引起极端天气的改变。同时环境污染也影响着人们的生活。工业温室气体和污染物的排放是环境污染和温室气体排放的主要来源。基于此,国际上已实施了控制挥发性气体排放的战略,并由此形成了国际性的标准或规范,在一些经济发达的国家已走在环境控制的前列。国内相关阀门逸散性的标准也先后发布和得到贯彻执行,越来越被用户所接受。正是由于此类相关标准的发布,使逸散性标准化工作得到了更广泛的研究和发展。

逸散性排放(物)的定义

逸散性排放(Fugitive emission)是指工业场所的设备未曾预料到的或不真实的泄漏以任一物理形态的任一化学物质或化合物的逸散性排放,科学词典将逸散性排放定义为由于泄漏、蒸发或风的作用泄放到大气中的污染物,同时还有与之相关的几个概念,如低排放挥发的有机化合物等。其中比较典型的化工厂泄漏来源包括阀门(填料、阀盖连接)、泵密封、压缩机、法兰/接头及安全/泄压装置等部位。阀门的泄漏包括外漏和内漏,一般阀门的外漏评价标准是阀门的可见泄漏。而逸散性泄漏严格意义上讲是指不可见的泄漏,需要借助仪器检测。经常是指填料区域和垫片区域的泄漏(图1)。垫片区域一般为静密封,逸散性泄漏容易控制。填料处为动密封,由于阀杆的运动容易造成填料处泄漏。

阀门逸散性规定

相关标准

ISO 15848-1-2006工业阀门-逸散性排放的测量、测试和资质程序-第1部分型式试验阀门的系统分级及资质程序

ISO 15848-2-2006工业阀门-逸散性排放的测量、测试和资质程序-第2部分阀门的产品接受测试
GB /T 24681 - 2011 阀门的逸散性试验

API 622-2006逸散性排放阀门填料的型式试验

SHELL MESC SPE 77/300-2010工业阀门的型式试验程序和技术规范

SHELL MESC SPE 77/312-2010逸散性排放产品测试

TA-LUFT-2002空气质量的技术指导手册

TA-LUFT是1986年德国政府依据联邦大气浓度管制法(BImSchG)第48条款所发布的一般行政法规,用于排放的取缔及管制监督,给出了降低排放量的测试及空气质量的技术指导。其中阀门引用了VDI 2440-2000矿物炼油厂的排放控制。

比较分析

不同标准的测试对象、试验型式、检测仪器及检测方法见表1,试验压力及试验温度见表2。

完整的评价阀门逸散性有紧固等级、耐久等级和温度等级3个指标。紧固等级是指阀门的泄漏等级,一般分为A、B和C三个等级。耐久等级是指阀门经过多少次循环,分为机械循环和热循环。温度等级是指阀门在哪种公称温度下进行试验,根据材料和工况不同而采用不同的温度等级。

(1)紧固等级(表3)

SHELL SPE77/300紧固等级分为A和B两个等级,其B级与ISO 15848-1的B级对应的泄漏率相等,但测试方法不同。ISO 15848-1采用的是真空法,SHELL SPE77/300采用的是吸枪法。因而,ISO 15848-1的B级比 SHELL SPE 77/300的B级更加严格。SHELL SPE77/300的紧固等级与SHELL SPE77/312的紧固等级对应的泄漏率相同。GB/T 26481标准由ISO 15848-2转换而来,因而与ISO 15848-2泄漏率相同。TA-Luft没有要求紧固等级,只要求泄漏率。TA-Luft规定,<250℃时泄漏率为10-5 Pa·m3 /s /m 周长,250℃时泄漏率为10-3Pa·m3/s/m 周长。API 622没有要求紧固等级,只有要求泄漏率为0.050%。

(2)阀杆密封泄漏量(表4)

(3)泄漏率单位对应关系(表5)

(4) 耐久等级

①ISO 15848-1开关阀的耐久等级(表6、表7,图2)。



② SHELL SPE77/300开关阀的耐久等级(机械循环)。材料为LCB,机械循环约206次,先在常温下开关100次,然后在不同的温度下开关106次,过程为室温(100次)→室温(27次)→高温(200℃、25次)→高温(400℃、27次)→低温(-20℃、25次)→低温(-50℃、10次) →室温 (2次),共206启闭循环(图3)。

③ API 622机械循环次数为1500次,过程为室温(250次)→高温(260℃、250次)→室温(250次)→高温(260℃、250次)→室温(250次)→高温(260℃、250次)→室温,共1500次启闭循环(图4) 。

(5)温度等级

①ISO 15848规定5个温度等级(表8)。以LCB材料为例,使用温度范围为-46~400℃,需选用2台阀门试验。1台按室温~400℃试验,另1台按-46℃~室温试验。

② SHELL SPE77/300温度等级。以LCB材料为例,需在不同温度下试验,分别为-50℃、-20℃、室温、200℃及400℃。温度和对应的压力及循环次数如图3所示。

③ API 622温度等级在室温~260℃下进行试验。

国际标准进展

ISO 15848-1:2011版草案

(1)机械循环由500圈改为205圈。
(2)测试方法中A级采用真空法。B级、C级采用真空或罩袋法。D级采用吸枪法。
(3)氦检漏测量泄漏率阀体与阀杆处测量单位相同,不再使用ppm,便于仪器测量。
(4)使用氦检漏阀体与阀杆处的泄漏率如表9所示。甲烷检漏的泄漏率采用体积%(V/V% )表示。甲烷检漏时阀杆处泄漏率为 3 个泄漏率等级,分别为A级(0.002% ),B级(0.010%),C级(0.050%)。甲烷检漏阀体处时,其泄漏率为0.050%。

ISO 15848-2:2011版草案(表10)

API 622第2版改变
①范围由石墨填料扩展到弹性填料。
②机械循环由1500圈改为1250圈。
③热循环由3个(每一热循环500次)改为5个(每一热循环250次) 。
④增加API 602阀门机械循环500次,每一热循环100次,5个热循环。
⑤增加PTFE和RPTFE阀座阀门逸散泄漏检测,压力比金属阀座的小,温度降为177℃。
⑥ 在第1次室温测试泄漏超过0.01%,或每次260℃泄漏超0.01%,或热循环每次室温泄漏超0.05%时,填料需重新调整。

API 624逸散性试验标准
API 624(2011版草案)是在API 622基础上形成的标准,现处于草案编写阶段,为安装石墨填料升降阀杆阀门的逸散性型式试验。API 622是针对填料的逸散性型式试验,API 624是针对阀门的逸散性型式试验,应在通过API 622填料试验后进行API 624的试验。
API 624 的主要内容
①试验范围包括装有通过API 622试验的石墨填料升降杆阀门的逸散性型式试验。
②试验阀门随机抽取。
③试验介质为甲烷或氦气(97%)。
④试验压力为额定工作压力(ASMEB16.34) 。
⑤试验温度为260℃。可以使用氦气。
⑥机械循环310圈。
⑦热循环3个。
⑧泄漏率未作规定。

结语

阀门逸散性试验标准是在发达国家基于环境保护要求而制定的,在美国、欧洲等国家已经采用,有的已形成国家法律。目前阀门逸散性检漏分为甲烷检测方式和氦气检漏方式等。ISO 15848标准也被世界各国所采用作为阀门的逸散性控制标准。目前我国已根据ISO 15848-2制定标准GB/T26481,还应根据ISO 15848-1制定逸散性型式试验的相关标准。





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