止回閥（CheckValve）是一種依靠流體介質(zhì)自重或外部動(dòng)力開(kāi)啟、關(guān)閉啟閉件（閥瓣）的自動(dòng)閥門(mén)，也稱(chēng)單向閥，廣泛應(yīng)用于石油化工管道系統(tǒng)中，可阻止介質(zhì)逆流，防止泵及驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，控制容器內(nèi)介質(zhì)泄放等。正確合理選型和配管安裝直接關(guān)系著設(shè)備及管道系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。本文依托油田地面工程項(xiàng)目實(shí)際，詳細(xì)介紹了常用止回閥選型原則、安裝要求，并結(jié)合部分配管安裝的實(shí)例，為廣大工程設(shè)計(jì)人員提供一定參考。
1 常用止回閥的選擇
在油田地面工程中，常用的止回閥包括升降式、旋啟式、蝶式、隔膜式等類(lèi)型，不同類(lèi)型的止回閥閥瓣結(jié)構(gòu)和啟閉方式不同，因此適用工況也不同。通常，工程設(shè)計(jì)初期，工藝專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員根據(jù)特定工況下止回閥對(duì)最小沖擊壓力或無(wú)撞擊關(guān)閉時(shí)所需要的關(guān)閉速度及其速度特性進(jìn)行定性評(píng)估來(lái)選擇止回閥的類(lèi)型。這種方法雖不十分精確，但一般適用于大多數(shù)場(chǎng)合。
在此基礎(chǔ)上，止回閥的選擇主要遵循以下原則。
（1）止回閥的公稱(chēng)壓力必須與實(shí)際工程中所需生產(chǎn)壓力相匹配；
（2）止回閥不易被所屬管道系統(tǒng)的流體介質(zhì)所腐蝕；
（3）止回閥啟閉件全開(kāi)時(shí)的摩阻損失等必須滿(mǎn)足工藝設(shè)計(jì)的要求，正常生產(chǎn)時(shí)保證啟閉件處于全開(kāi)狀態(tài)；
（4）止回閥可能產(chǎn)生的水錘沖擊力不可超過(guò)設(shè)備或管道系統(tǒng)的閾強(qiáng)度；
（5）止回閥組件的抗撓強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度應(yīng)滿(mǎn)足生產(chǎn)運(yùn)行要求；
（6）在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，選擇的止回閥應(yīng)力求經(jīng)濟(jì)、體積小、重量輕，宜于運(yùn)輸和維檢；
（7）不同結(jié)構(gòu)止回閥的適用管道尺寸和壓力工況不同，對(duì)止回閥的選擇有一定的借鑒意義，如表1所示。
表1 不同公稱(chēng)直徑及壓力工況下特定止回閥的選型參考
在以上閥門(mén)選型要求的基礎(chǔ)上，前人已總結(jié)出一些針對(duì)特殊工況適用性極強(qiáng)的新型止回閥。設(shè)計(jì)人員可結(jié)合工程實(shí)際，選型時(shí)充分考慮新型閥門(mén)優(yōu)勢(shì)。如目前在海外油氣田地面工程項(xiàng)目中應(yīng)用較多的高效無(wú)聲止回閥，閥瓣質(zhì)量輕、動(dòng)作靈敏、開(kāi)啟行程極短（最快開(kāi)啟時(shí)間僅0.15s）、結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度短，尤其適用于長(zhǎng)輸管線(xiàn)，可安裝在管道任何位置，關(guān)閉時(shí)無(wú)沖擊、無(wú)噪聲。
此外，某些特定工況下閥門(mén)關(guān)閉時(shí)要求水錘沖擊力較小或無(wú)水錘沖擊，建議選用緩閉旋啟式止回閥和緩閉蝶式止回閥。但為節(jié)省投資，在水泵揚(yáng)程高、壓力管段短，且設(shè)置了氣壓式調(diào)壓室的供輸水管路中，無(wú)需使用緩閉式止回閥，普通止回閥即可保證工程的安全性。相反，在水泵揚(yáng)程高、壓力管段長(zhǎng)且未設(shè)置氣壓式調(diào)解室的場(chǎng)合，目前多采用液控緩閉式止回閥。在水泵揚(yáng)程低的長(zhǎng)輸管線(xiàn)中，介質(zhì)倒流速度慢，不宜采用緩閉式止回閥，應(yīng)選擇電動(dòng)型止回閥起到慢關(guān)效果。
作為配管專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員，在工藝專(zhuān)業(yè)優(yōu)選閥門(mén)類(lèi)型的基礎(chǔ)上，根據(jù)工藝管道及儀表流程圖（P&ID）合理安裝止回閥。安裝特定類(lèi)型的止回閥時(shí)，需充分考慮其尺寸參數(shù)和安裝條件。在海外油田地面工程項(xiàng)目中，止回閥參數(shù)主要參考API、ASME、BS等國(guó)際通用規(guī)范，如API6D、API594、API602、ASMEB16.34、BS1868、BS1873、ISO15761、MSSSP-42、MSSSP-80等；在國(guó)內(nèi)油田地面工程項(xiàng)目中主要依照GB/T12233、GB/T12235、GB/T12236、GB/T13932、JB/T8937等標(biāo)準(zhǔn)。
2 常用止回閥的安裝
止回閥應(yīng)安裝在操作人員易接近、便于維修的地方，止回閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了其獨(dú)特的安裝特點(diǎn)。
（1）必須嚴(yán)格按照閥門(mén)箭頭標(biāo)示方向安裝，不可反向；
（2）直通式升降止回閥常安裝于水平管道，而立式升降止回閥可安裝在介質(zhì)自下而上流動(dòng)的垂直管道上；
（3）升降式底閥主要安裝在不能自吸或無(wú)真空泵抽氣引水的水泵吸水管尾端立管。底閥需沒(méi)入水中，防止進(jìn)入吸水管中的水或啟動(dòng)前預(yù)先灌入水泵和吸水管中的水倒流，保證水泵正常開(kāi)啟。內(nèi)含過(guò)濾網(wǎng)，可阻止雜質(zhì)進(jìn)入吸水管，避免水泵及有關(guān)設(shè)備受到損壞；
（4）旋啟式止回閥宜于安裝在水平管道；安裝于垂直管道時(shí)，介質(zhì)必須為自下而上，同時(shí)也可安裝于傾斜管道；
（5）對(duì)夾式止回閥安裝位置較為靈活，體積小，便于管道布置，常安裝于100mm≤DN≤400mm的管道系統(tǒng)，用來(lái)代替升降式和旋啟式止回閥；
（6）蝶式止回閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只能安裝在水平管道上；為降低泵出口切斷閥的安裝高度，可考慮優(yōu)先使用此種類(lèi)型；
（7）緩閉止回閥多水平安裝，若置于井內(nèi)，應(yīng)留有檢修空間；不應(yīng)置于0℃以下的環(huán)境；
（8）隔膜式止回閥一般安裝在兩片法蘭之間，或者加緊在管接頭之間；對(duì)工況要求較為嚴(yán)苛，如褶皺環(huán)狀橡膠隔膜止回閥較適用于介質(zhì)流變化范圍很大的場(chǎng)合，但工況僅限于1MPa、70℃以?xún)?nèi)；
（9）止回閥應(yīng)安裝在遠(yuǎn)離脈動(dòng)源的地方，盡量保證前后管道不出現(xiàn)大的擾動(dòng)。部分止回閥前后有直管段長(zhǎng)度的要求，配管時(shí)可選擇合適支吊架來(lái)提高管道穩(wěn)定性，保證止回閥的正常工作，延長(zhǎng)其使用壽命。
3 止回閥安裝實(shí)例分析
例一：為節(jié)省安裝空間，設(shè)計(jì)人員有時(shí)將相鄰閥門(mén)直接相連，取消直管段。這樣緊湊布置雖能降低成本和安裝工作量，但如筆者上文所述，在海外油田地面工程中，閥門(mén)的選擇和采購(gòu)應(yīng)遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)采用國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)系列如ASMEB16.10旋啟式止回閥時(shí)，其結(jié)構(gòu)型式和長(zhǎng)度相對(duì)我國(guó)國(guó)標(biāo)較小，DN＞80的法蘭端旋啟式止回閥直接相連時(shí)螺栓的插入距離不夠，中間必須加一段直管段。
例二：圖1為某容器連續(xù)使用的蒸汽管道管口配管方式。圖1（a）錯(cuò)誤，止回閥不應(yīng)與容器管口直接相接，閥門(mén)損壞時(shí)容器與外界相通，介質(zhì)泄漏，無(wú)法檢修。因此，應(yīng)在止回閥前設(shè)置截?cái)嚅y，同時(shí)建議閥后設(shè)置排污閥。圖1（b）為正確的設(shè)計(jì)方案。
圖1 容器蒸汽管道管口配管布置
圖2 輸油泵出口管線(xiàn)的ISO配管布置
例三：圖2為某海外油田CPF區(qū)輸油泵出口管線(xiàn)的配管方案，利用SmartPlant3D軟件繪制的ISO視角模型。圖2（a）止回閥安裝在閘閥之后，運(yùn)轉(zhuǎn)中若單向閥損壞，介質(zhì)倒流泄漏，無(wú)法檢修，因此應(yīng)將閘閥置于止回閥后；圖2（b）兩閥間無(wú)短管，安裝困難，且無(wú)法安裝排液閥。正確安裝方式如圖2（c），泵出口順序安裝止回閥、閘閥，中間預(yù)留直管段安裝去排污管線(xiàn)和排液閥，同時(shí)直管段的存在便于在兩閥間用SLIDESTOOL型管托進(jìn)行支撐。
例四：圖3為凝結(jié)水回收系統(tǒng)的部分管線(xiàn)。圖3（a）錯(cuò)誤，通常疏水閥設(shè)置旁路閥，極易造成背壓升高。當(dāng)安裝無(wú)止回作用的疏水閥時(shí)，若冷凝水主管高于疏水閥，止回閥應(yīng)靠近主管安裝。綜上，圖3（b）設(shè)計(jì)更為合理。
圖3 凝結(jié)水回收系統(tǒng)部分管線(xiàn)設(shè)計(jì)
例五：油田地面工程中，要根據(jù)止回閥的功能特性，結(jié)合總圖裝置布置位置和管線(xiàn)路由合理設(shè)置止回閥。圖4~圖6為非洲某油田卸油臺(tái)系統(tǒng)A與污油回收系統(tǒng)B出口管線(xiàn)匯入油田CPF區(qū)油氣分離核心系統(tǒng)C的工藝與配管設(shè)計(jì)。圖4~圖6中a為工藝流程PID圖，b、c為配管布置俯視簡(jiǎn)圖。
圖4 工藝流程PID和配管設(shè)計(jì)方案一
方案一：圖4（b）配管設(shè)計(jì)符合圖4（a）PID流程要求，A、B兩系統(tǒng)出口管線(xiàn)的流量計(jì)、溫度計(jì)、壓力表、止回閥等靠近裝置布置，管線(xiàn)沿管廊帶與其它系統(tǒng)的3條分支匯入C系統(tǒng)總匯管。卸油臺(tái)和污油回收系統(tǒng)間歇操作，常關(guān)（NC）狀態(tài)的止回閥并不能長(zhǎng)期有效地阻止C系統(tǒng)介質(zhì)回流至A、B系統(tǒng)。方案一的錯(cuò)誤在于將止回閥做截?cái)嚅y用，因此應(yīng)另設(shè)球閥組成雙閥組，操作工況下阻止介質(zhì)回流，非操作工況下隔斷C系統(tǒng)，如圖5方案二所示。
方案二：圖5（b）滿(mǎn)足無(wú)故障狀態(tài)下工藝設(shè)計(jì)的要求，但A、B系統(tǒng)距C系統(tǒng)較遠(yuǎn)，分支管路泄漏會(huì)使總匯管介質(zhì)倒流并泄漏，迫使持續(xù)運(yùn)行的油氣分離主系統(tǒng)C停工，進(jìn)而影響整個(gè)油田地面工程的油氣處理工藝，因此優(yōu)化設(shè)計(jì)雙閥組靠近主匯管布置，如圖5（c）所示，最大程度降低分支管路對(duì)C系統(tǒng)的影響。同時(shí)，雙閥組靠近管廊邊緣，可就近設(shè)置斜梯或移動(dòng)爬梯，便于止回閥、球閥的安裝、操作和日常檢修。
圖5 工藝流程PID和配管設(shè)計(jì)方案二
方案二圖5（c）配管設(shè)計(jì)滿(mǎn)足了不同工況的工藝要求，但仍有可優(yōu)化空間。A、B系統(tǒng)出口管路管徑、材質(zhì)及管線(xiàn)等級(jí)完全一致，可在出口分別設(shè)置止回閥將兩獨(dú)立系統(tǒng)相互隔離，在匯入主管前同樣設(shè)置止回閥雙閥組，隔斷主流程和A、B系統(tǒng)。方案三圖6極大地減少了管材用量，節(jié)約了投資成本，根據(jù)工程實(shí)際需求，優(yōu)化止回閥安裝位置，與截?cái)嗲蜷y配合使用，進(jìn)一步降低了三個(gè)系統(tǒng)的相互影響程度，保障了CPF油氣分離核心工藝的安全平穩(wěn)運(yùn)行。
圖6 工藝流程PID和配管設(shè)計(jì)方案三
4 結(jié)論
止回閥是油田地面工程管道系統(tǒng)中最常用的閥門(mén)類(lèi)型之一，選型和配管安裝要綜合考慮閥門(mén)特性、生產(chǎn)工況、工程需求、設(shè)備總圖布置及管線(xiàn)路由走向等，需要設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中工藝專(zhuān)業(yè)與配管專(zhuān)業(yè)等協(xié)同合作，以保證管道系統(tǒng)安裝設(shè)計(jì)的合理性與可靠性，從而保障油田地面工程安全投產(chǎn)與平穩(wěn)運(yùn)行。