基于阀门和化工管路拆装实训的工程实践教学实施探讨

（北方民族大学化工学院，宁夏 银川  750021）

摘 要：针对高校化工类大学生开设化工阀门核化工管路拆装实训课程，有效地提高化工类专业学生工程素养和动手能力， 通过对化工阀门和管路拆装实训课程的训练，结合工程实际融入拆装实践教学过程，通过系统的工程教学手段, 使学生明确了阀门的工作原理和密封结构；明确了化工阀门与化工管路的关系和安装要领；也掌握了不同类型阀门的使用场合操作特点。对学生进行工程技能强化训练和培养，使学生在工程实践中得到锻炼和提升。

关键词：阀门，管路拆装，实训

支撑项目：

北方民族大学教学重点教研项目（化工设备拆装实训新项目开发实施）20202DJY17

自治区一流基层教学组织建设项目，2020-2022（主持：姜国平）

宁夏全区高校本科教育教学改革研究与实践项目nxbjg-65 ；

教育部第二批新工科研究与实践项目E-HGZY20202029；

作者简介：姜国平（1966—），男，北方民族大学化工学院 ，高级工程师/副教授，从事化学工程与工艺专业教学工作。

随着现代过程工业的不断发展,阀门作为物料输送控制的管道附件，随着其需求量不断增长阀门的性能也得到了不断地改进。一套现代化的石油化工装置就需要安装成千上万只各式各样的阀门,由此可见阀门在石油化工装置中的重要性。由于阀门开闭频繁,承受各种高温、高压和介质的腐蚀、冲刷，加之制造、使用选型、维修不当,会发生跑、冒、滴、漏现象,由此引起燃烧、爆炸、中毒、烫伤事故,或者造成产品质量低劣、能耗提高、设备腐蚀、物耗提高、环境污染甚至造成停产等严重的生产事故,因此化工企业希望获得高质量的阀门,同时也要求提高阀门的使用和维修水平。这对工艺生产的阀门操作人员、维修人员以及工程技术人员提出了新的要求,除了要精心设计、合理选用、正确操作阀门之外,还要及时维护、修理阀门,使阀门的“跑、冒、滴、漏”及各类事故的发生概率降到最低限度。基于以上的化工阀门在工程应用中存在的实际情况，我们工程实训中心从培养学生动手能力和工程技能的目的出发，结合企业生产中工艺管路阀门日常安全运行的技术要求，我们开设了化工阀门拆装实训实践教学课程内容。

1  石化装置工艺管线、阀门检修时需要注意的安全事项

阀门检修与阀门所处的位置、管道内介质情况、操作工况、管道直径等因素有关，不同环境下安装的阀门其检修的难易程度差异性很大。比如以下条件下的阀门检修就要采取一些特殊的安全防护措施，以确保检修工作的顺利进行。

1.1 在高空管架上进行维护管道、阀门时，应采取防高空坠落的安全保护措施。

在石化装置运行中遇到管道上阀门某些部位因密封失效发生泄漏，严禁维修或操作人员带压抢修，尤其是带压用扳手拧紧螺栓。若发生有毒有害介质泄漏时，要注意风向，人员要迎着上风向逃离现场，并做好相应的防范措施，然后进行故障处理并立即向上级部门汇报。现场工艺管线检修时，首先做好检修前准备工作，在管道、阀门检修前应对阀门所在管道进行卸压、清洗、降温至60℃以下、置换、通风等的处理，对工艺情况不明的管道、阀门严禁拆卸检修。

1.2 石化企业对于工艺管线检修必须按照检修规程办理相应的检修手续。

如果某些管道检修需要动用电气焊，检修前必须按规定办理动火证；对于有高空管架、管廊及悬空管道和阀门的检修，必须办理登高证；对于管线、阀门检修过程中需要动用土建部分的情况下必须向有关部门申请办理动土证；在大型压力容器检修过程中，如需要经人孔进入设备内部进行检修和维护，必须办理进塔入罐证。所有的拆卸检修工作必须严格按照规程进行，并对管内介质、设备内介质进行取样分析，分析合格后再进行检修作业。

1.3 石化装置工艺管线的危险程度差异很大。

石化装置工艺管线的危险程度与介质压力、温度、介质物理、化学性质及介质毒性等因素有关，不同危险程度的工艺管道和阀门的检修要求也不同，企业从安全施工考虑，制定了一系列相关的工艺管线、阀门安全检修规程。对于输送易燃易爆、有毒、有害介质的管道时，要提前做好相应的防范措施，严格执行安全检修规程。在管道卸压后加装管道隔绝盲板，再经过置换、清洗等程序的实施，并经过管道气体的取样分析，等检测结果合格后，维修人员方可进行管道或者阀门的检修。管道、阀门检修工作结束后，需要进行管道盲板的抽取工作，抽堵管线盲板应办理相应的工作许可证，并做好相应的安全措施。在管线检修过程中可能产生有毒、有害介质时，应采取必要的应对措施：按企业有关规定定期进行管线内气体成分分析；管线检修过程中间歇地向管道内通风换气；检修过程应设置专职安全员进行监护，并准备好应急救护用品。

1.4 因大直径工艺管线的检修需要管道内部进行。

管道内检修时所配用的照明灯具和检修工具的连接电源电压，应符合GB3805《安全电压》的相应规定。在现场进行管线、法兰等附件的无损检测（射线检查）时应用明显的警戒标志，划出明显的安全区域。压力挂管线或阀门进行耐压强度和严密性试验时，所有现场无关人员必须离开试验场地。绝对禁止使用工艺介质气体作为试验用介质，试验过程中发生泄漏时，一律禁止带压修理，而且试验压力的上升应严格按照相关规定逐步升压。

2  阀门、化工管路拆装实训在学生工程实践教学中注意事项。

作为化工类专业的学生，明确化工阀门的类型和结构特点，了解不同阀门的适用场合和工作条件，是进行化工工艺设计和化工生产技术管理过程中必须掌握的基本工程技能，是确保工艺管线设计满足工程要求的前提,也是今后从事化工工艺技术管理工作的工程能力需求。根据实训中心现有化工阀门的类型和规模，我们从实际出发，制定了一系列相关的阀门拆装实训拆装要求和考核标准。

2.1 在化工管路拆装中，在管路上安装阀门时，要确认介质流向、安装形式及手轮位置是否符合规定。

学生在化工管路法兰连接阀门的拆装过程中，应注意保护阀门及配管的法兰的密封面，不能用拆装工器具或者人为因素发生机械碰撞造成密封面损伤、划痕等，装配时应保持法兰密封面清洁。尤其是一些特种法兰密封结构，比如采用金属垫圈（锥形或八角形截面），阀门上法兰盘的切槽与垫片的尺寸应相配合，以确保其密封状态良好。
       2.2 化工管路上的接管法兰面与配管中心线的垂直度及法兰螺栓孔的误差应在允许值的范围内。

作为学生拆装实训，我们可以考虑用水平仪进行现场测量来进行评判。当阀门中心线和对应管路中心线要保持一致后，再进行阀门的安装。化工管路法兰和阀门的装配过程中，要注意法兰密封垫的选配和安装要求，选用与法兰规格一致的垫片，而且其材质要满足工艺管道介质的安全使用要求，装配过程中确保垫片位置放置正确，装配中不得偏离中心。
　  2.3  化工管路在连接管道上两个相配对法兰时，要保证法兰密封的质量，首先要确保法兰密封面将密封垫片接触范围内均匀压紧，也就是要求法兰连接的螺栓预紧力大小要同步。经常发现学生在实训中随意更换螺栓规格，有时候还会几位同学一起用扳手拧紧同一法兰上不同方位的螺栓，这样操作的后果就是导致同一对法兰连接结构中螺栓预紧力不同步，就会使法兰安装时造成两个法兰盘密封面不平行，存在倾斜的角度，很难保证密封质量。要求学生在紧固螺栓时，必须使用与螺母相匹配的扳手，而且要求按照对角螺栓同步施加扭矩拧紧，以此类推，当使用油压、风动工具进行紧固时，注意不要超过规定的力矩。

2.4  法兰或阀门的紧固要采取平面密封的原则，避免螺栓用力不均衡，要根据对称、交叉的方向顺序顺时针（或逆时针）拧紧螺栓。

法兰或阀门安装完成后，要再次核实法兰上所有的螺栓、螺帽是否受力均衡。法兰选配的螺栓、螺母的材质必须符合相关规定，螺栓紧固后，螺栓头部的长度以螺栓头部从螺母中露出两个螺距为宜。在管路法兰和阀门的拆装过程中，为了防止因管路振动造成螺母的松动，螺栓要使用垫圈，垫圈由平垫和弹簧垫片组成。

2.5  在化工管路及阀门拆装实训教学活动中，阀门的安装位置、方位必须重点强调。

尤其是阀门物料的进出口方向、阀门手柄操作方向容易被学生忽略，他们往往只注重阀门长度是否符合安装距离，而忽略了阀门是有方向和方位的要求。其次在化工管路的拆装实训中，管路的安装质量有时被忽视，这是一个值得学生高度重视的问题。企业生产中，对化工管路的安装精度也有明确的规定，化工管路的垂直度和水平度不允许超过规定范围，我们在实训中可以通过水平仪来考核学生的安装质量。

3 结论

跟化工设备相比，化工管路和阀门是石化装置中最不起眼的组成部分，但是它们在石化装置安全运行中发挥着重要的作用，也是确保化工装置安全运行的关键因素之一。我们在化工类专业学生工程实践教学中引入化工管路与阀门拆装实训教学内容，有助于学生更好地把专业理论与工程实践相结合，明确化工工艺路线设计中管路与阀门的选用和匹配，了解不同阀门类型的结构特点和密封原理，更好地掌握不同类型的阀门其适应场合和工况环境，从而更好地为化工工艺设计打下基础，强化了学生的工程技能和动手能力,应用工程教学的理念使学生在实践中得到锻炼,夯实化工类专业学生工程理论与工程实践相结合能力,培养了学生工程素养，更好地适应石化行业对应用型人才的需求。

参考文献：

[1] 李玲；叶长燊；施小芳；蔡国辉；侯琳熙. 化工原理实验与化工管路拆装相结合的教学方法初探[J]. 当代化工研究，2020、7、8.

[2] 郭洪强； 郑宪彬；洪淑翠. 化工管路拆装实训课程实训项目开发与研究[J]. 化学工程与装备，2014、1、15

[3] 吴杰龙. 项目教学法在职业学校化工管路拆装实训中的实践探析[J]. 化学工程与装备，2013, 7、15.

[4] 张涛；刘飞；赵满全；田海清；谢胜仕；贺长彬；乌兰图雅钱旺. 分组竞赛式教学法在农机专业实训课程中的应用[J]. 教育教学论坛，2020 (17): 299-300

[5] 李隽. 化工管路拆装科目实践环节实施过程考核的研究[J]. 职业教育（下旬刊），2013、12、30.

[6] 姜国平; 刘天霞; 刘海. 釜式反应器拆装实训项目方案设计[J].化学工程与装备，2022、02、15.