在測(cè)量壓力、流量或液位的流程儀表應(yīng)用中，工程師或技術(shù)員會(huì)專注于精確度，將其作為工作的重中之重。發(fā)射器是設(shè)備的一個(gè)關(guān)鍵組成部分。工程師通常會(huì)購(gòu)買他們能夠買到的最精確的發(fā)射器，并對(duì)它投入極大的關(guān)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(wú)法提供有用的測(cè)量結(jié)果。 

　　而且，我們往往很難知道流程儀表回路何時(shí)表現(xiàn)不佳。沒(méi)有報(bào)警聲會(huì)響起。因此，盡管工程師或技術(shù)員可能會(huì)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(wèn)題，包括與整體設(shè)計(jì)和布局以及單個(gè)部件的質(zhì)量和安裝有關(guān)的問(wèn)題。 

緊耦合 

　　在我們?cè)敿?xì)了解流程儀表回路之前，讓我們先來(lái)看看最近開(kāi)發(fā)的一種替代方案。這是一種簡(jiǎn)單而精致的解決方案，如果您的應(yīng)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(shè)置至少需要流程接口閥、引壓管線、歧管和發(fā)射器（見(jiàn)圖1）。引壓管線的安裝和維護(hù)成本可能比較昂貴，并且面臨諸多挑戰(zhàn)，如堵塞、泄漏點(diǎn)、溫度控制和腐蝕。緊耦合設(shè)置消除了引壓管線的需要。流程接口閥和歧管變成一個(gè)單元（見(jiàn)圖2），并將發(fā)射器直接安裝到它上面。然后，將整個(gè)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(huì)喜歡它。挑戰(zhàn)在于找到適當(dāng)?shù)奈恢脕?lái)使用它。 

　　第一個(gè)局限性在于溫度。傳統(tǒng)設(shè)置采用引壓管線的一個(gè)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(guò)熱，發(fā)射器可能無(wú)法在緊耦合安裝中距離僅幾英寸的位置運(yùn)行。 

　　第二個(gè)局限性在于進(jìn)出便利性。如果您需要到達(dá)發(fā)射器的安裝位置進(jìn)行校準(zhǔn)，發(fā)射器位置則需要確保進(jìn)出方便，因此，如果將一個(gè)耦合器安裝在流程回路上方50英尺高的位置，將沒(méi)有很大的意義。 

　　最后一個(gè)障礙在于成本。緊耦合需要一筆初始投資，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，特別是如果您將緊耦合系統(tǒng)維護(hù)成本較低考慮進(jìn)去的話，那么，相比傳統(tǒng)的替代方案，它可能沒(méi)有那么昂貴。如果您有機(jī)會(huì)采用這種解決方案，我們建議您采用它。 

　　標(biāo)準(zhǔn)化——簡(jiǎn)化維護(hù)的關(guān)鍵步驟 

　　如果您的目標(biāo)是獲取最佳設(shè)計(jì)，那么將只有幾種方法可以設(shè)置流程儀表回路。然而，大多數(shù)工廠都有多種變體設(shè)計(jì)，而且其中許多變體設(shè)計(jì)也不是最佳的。隨著時(shí)間的推移，不同的工程師和/或者承包商出于不的原因?yàn)椴煌捻?xiàng)目開(kāi)發(fā)了這些變體設(shè)計(jì)。這樣復(fù)雜的情況可能會(huì)耗盡您的時(shí)間和精力。每個(gè)系統(tǒng)都有不同的維護(hù)需求，并且一旦出現(xiàn)問(wèn)題，將存在許多可能性。 

　　理想情況下，所有的系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)按照一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)，包括預(yù)算和容許的停機(jī)時(shí)間、維護(hù)和精確度。結(jié)果將是高度標(biāo)準(zhǔn)化。舉個(gè)例子，在標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(cè)量。唯一的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(guò)標(biāo)準(zhǔn)化，許多事情將變得更加簡(jiǎn)單，包括維護(hù)、安裝、培訓(xùn)和診斷。同時(shí)，錯(cuò)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(kāi)支。 

基本構(gòu)建塊 

　　對(duì)于流程儀表回路中的每個(gè)基本構(gòu)建塊，包括流程接口閥、引壓管線和歧管，材料和設(shè)計(jì)的選擇至關(guān)重要，否則可能會(huì)影響精確性。關(guān)于材料，我們強(qiáng)烈建議在大多數(shù)應(yīng)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(yīng)用中，如石油，碳鋼是可以接受的，但對(duì)于多數(shù)其他應(yīng)用而言，選擇碳鋼材料可能會(huì)面臨風(fēng)險(xiǎn)。通常積聚在碳鋼表面的結(jié)垢可能會(huì)脫落，并向下游流動(dòng)，然后停留在閥座上，從而阻止閥門精確關(guān)閉。其結(jié)果是導(dǎo)致發(fā)射器校準(zhǔn)不精確，和/或者發(fā)射器讀數(shù)不精確（詳細(xì)的討論見(jiàn)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(cè)，以確保結(jié)垢不會(huì)響系統(tǒng)中閥門的操作。 

流程接口閥（PIV） 

　　流程接口閥是關(guān)閉流程回路的第一個(gè)閥門。從歷史上來(lái)看，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(guó)，但最佳選擇是雙關(guān)雙斷閥（DBB），其包含兩個(gè)隔離閥，兩個(gè)隔離閥之間還有一個(gè)排放閥。采用雙關(guān)雙斷閥的主要原因在于安全性。如果您需要關(guān)閉流程儀表回路以進(jìn)行維護(hù)，您將需要關(guān)閉兩個(gè)隔斷閥，并打開(kāi)排放閥。如果第一個(gè)隔斷閥出于任何原因發(fā)生泄漏，第個(gè)隔斷閥將會(huì)阻止壓力或液體積聚在流程儀表回路中。 

雖然雙關(guān)雙斷閥的功能可以使用三個(gè)單獨(dú)的閥門來(lái)構(gòu)建，但單一的獨(dú)立式裝置是更好的選擇，其具有以下優(yōu)點(diǎn)： 
　　●減少泄漏點(diǎn)； 
　　●通過(guò)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(jié)構(gòu)支撐的需求及相關(guān)費(fèi)用（見(jiàn)圖3）； 
　　●降低成本； 
　　●安裝更快速、更容易； 
　　●可提供廣泛的壓力等級(jí)和材料范圍，確?？膳c特定的管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)相兼容；以及消防安全評(píng)級(jí)。 

　　圖3中所示的是雙關(guān)雙斷閥的替代產(chǎn)品單法蘭，它的尺寸更小、設(shè)計(jì)更緊湊，由三個(gè)針閥組成——兩個(gè)隔斷閥和一個(gè)排放閥。針閥孔口比球閥孔口更小，因此，單法蘭適用于更輕質(zhì)且粘性更小的流體。 

　　傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的雙關(guān)雙斷閥適用于所有流體，使用球閥時(shí)特別適用于那些粘度較高的流體。事實(shí)上，當(dāng)系統(tǒng)流體較臟或者含有蠟時(shí)，良好的雙關(guān)雙斷閥設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)是“可以通過(guò)閥桿旋轉(zhuǎn)的”?！翱梢酝ㄟ^(guò)閥桿旋轉(zhuǎn)”意味著您可以繞著雙關(guān)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(shè)引壓管線時(shí)，需要考慮以下三個(gè)主要目標(biāo)： 
　　●防止腐蝕或結(jié)垢 
　　●減少泄漏點(diǎn) 
　　●使溫度保持在一定范圍內(nèi) 

　　前兩個(gè)目標(biāo)可通過(guò)采用由適當(dāng)?shù)暮辖穑ㄖ辽偈遣讳P鋼）制造的管道和管道配件來(lái)實(shí)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(jī)械連接的數(shù)量。當(dāng)需要機(jī)械連接時(shí)，不同于碳鋼材料和螺紋連接，優(yōu)質(zhì)的雙套圈機(jī)械鎖緊環(huán)式管道配件不會(huì)因熱循環(huán)或振動(dòng)而后退。 

　　第三個(gè)目標(biāo)是使溫度保持在一定范圍內(nèi)，這可以通過(guò)加熱引壓管線來(lái)實(shí)現(xiàn)。您可以手動(dòng)對(duì)引壓管線進(jìn)行隔熱處理——“現(xiàn)場(chǎng)跟蹤”，或者購(gòu)買出廠時(shí)預(yù)先經(jīng)過(guò)隔熱處理并采用聚合物護(hù)套包裹的管道。預(yù)先經(jīng)過(guò)隔熱處理的成束管道可以按照線卷長(zhǎng)度隨時(shí)進(jìn)行安裝。您可以根據(jù)應(yīng)用需求，利用蒸汽將其加熱，或者不對(duì)其加熱。如果選用預(yù)先經(jīng)過(guò)隔熱處理的成束管道，很重要的一點(diǎn)是，當(dāng)您將管道拼接或切割成預(yù)先經(jīng)過(guò)隔熱處理的成束管道時(shí)，必須遵守生產(chǎn)商有關(guān)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(guān)鍵的功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射器的校準(zhǔn)或維修。 

　　歧管的質(zhì)量非常重要。在校準(zhǔn)或正常運(yùn)行期間，歧管中至少有一個(gè)閥門處于關(guān)閉位置。如果關(guān)閉不夠徹底，將導(dǎo)致發(fā)射器讀數(shù)不準(zhǔn)確。 

　　舉個(gè)例子，當(dāng)在標(biāo)準(zhǔn)壓差設(shè)置下校準(zhǔn)發(fā)射器時(shí)，技術(shù)員會(huì)關(guān)閉兩個(gè)隔離閥，并打開(kāi)平衡閥（見(jiàn)圖4）。此程序?qū)⑹拱l(fā)射器處于“歸零”狀態(tài)，以便進(jìn)行校準(zhǔn)。然而，如果兩個(gè)隔離閥中有一個(gè)發(fā)生泄漏，校準(zhǔn)將不會(huì)成功，所有后續(xù)的讀數(shù)都將不準(zhǔn)確。 

　　此外，校準(zhǔn)后，操作員將關(guān)閉平衡閥，并打開(kāi)兩個(gè)隔離閥，以便使發(fā)射器返回到服務(wù)狀態(tài)。如果平衡閥未實(shí)現(xiàn)精確關(guān)閉，那么，高壓會(huì)通過(guò)整個(gè)閥座泄漏到低壓側(cè)，從而呈現(xiàn)不準(zhǔn)確的壓差讀數(shù)。 

　　這些閥門為什么會(huì)發(fā)生泄漏？一個(gè)原因在于碎屑的存在，包括腐蝕產(chǎn)生的結(jié)垢（見(jiàn)上文）或其他碎屑，如毛刺。毛刺是生產(chǎn)過(guò)程中加工工藝的副產(chǎn)品。在生產(chǎn)和安裝過(guò)程中，一個(gè)關(guān)鍵步驟應(yīng)當(dāng)是去除所有濕潤(rùn)表面上的全部毛刺。否則，當(dāng)歧管處于服務(wù)狀態(tài)時(shí)，這些毛刺可能會(huì)離開(kāi)原位，卡住或劃傷閥桿或閥座，從而阻止閥門精確關(guān)閉。另外，毛刺在單法蘭和其他球型針閥中也可能導(dǎo)致問(wèn)題的發(fā)生。 

針閥閥座密封 
　　閥門發(fā)生泄漏的另一個(gè)原因在于設(shè)計(jì)不佳。大多數(shù)針閥采用金屬對(duì)金屬密封。閥桿金屬頭向下移動(dòng)，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(diǎn)是，閥桿金屬頭不能隨著閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)。如果轉(zhuǎn)動(dòng)的話，閥桿金屬頭可能會(huì)磨損閥座，形成劃痕，從而導(dǎo)致出現(xiàn)泄漏通道。 

　　實(shí)現(xiàn)非旋轉(zhuǎn)式閥桿頭的設(shè)計(jì)方法主要有兩種。如果是V字形閥桿頭，可以采用萬(wàn)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(dòng)，軸向（上下）移動(dòng)除外。 

　　如果是球形閥桿頭，將一個(gè)球漂浮在閥桿頭，就像圓珠筆一樣。關(guān)于球形閥桿頭，一些設(shè)計(jì)使球能夠在所有平面上旋轉(zhuǎn)，而一些設(shè)計(jì)則限制球的活動(dòng)，這樣，它僅可在一個(gè)平面上旋轉(zhuǎn)。后者是首選設(shè)計(jì)。每當(dāng)球要密封住閥座時(shí)，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(cuò)的密封線，從而導(dǎo)致產(chǎn)生泄漏點(diǎn)。如果球僅可在一個(gè)平面上旋轉(zhuǎn)，它將僅形成一條密封線，通過(guò)這條密封線，它可以反復(fù)密封閥座，確保無(wú)任何泄漏點(diǎn)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(huì)將球朝著閥座方向推動(dòng)，從而形成密封。然而，在低壓情況下，則可能需要額外力量來(lái)確保有效密封。這股力量有時(shí)也稱為“活動(dòng)荷載”，來(lái)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(dòng)，這些部件將非常有助于實(shí)現(xiàn)精確的閥門關(guān)閉效果。在不含這些部件的閥門中，通常依靠過(guò)盈配合來(lái)提供閥座與球之間的低壓密封。對(duì)于幾次以上的驅(qū)動(dòng)，過(guò)盈密封型閥座通常不提供低壓氣體密封功能。 

結(jié)論 

如果您非常重視精確的測(cè)量，并指定使用高端發(fā)射器，那么，您的儀表回路將需要同等程度的關(guān)注。測(cè)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(hù)方法。將您的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)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(cè)量精度。更精確的測(cè)量將產(chǎn)生極富吸引力的回報(bào)，包括時(shí)間、效率和工廠盈利能力等方面。