化工儲罐氮封閥裝置故障分析及處理

有的單位的儲罐氮封閥沒有安裝在罐頂而是裝在了儲罐底部，說是方便檢查維修，但實際上多數(shù)安裝在儲罐底部的氮封閥，氮封效果不好，不能隔絕空氣。經(jīng)常有設(shè)計人員問氮封閥能不能裝在儲罐底部的問題。貯罐的氮封有兩種形式均在正常運行，這兩種形式的氮氣的氮氣來源壓力均為氮氣鋼瓶來的氮氣，氮氣壓力很高，但氮氣管道較細(xì)，均沒有減壓閥，而直接進(jìn)入自力式帶指揮器型供氮閥，自力式帶指揮器型供氮閥入口端壓力一般要求保證在0.3到0.6MPa之間，入口壓力低于0.3MPa會使供氮閥不起作用，貯罐的氮封壓力很低，一般選型時會按照儲罐的大小和每小時進(jìn)出物料量來確定供氮閥和泄氮閥的管徑（一般泄氮閥的管徑要2倍于供氮閥的管徑）對于貯槽的保護(hù)一種型式是通過與自力式氮封閥配套的安裝在貯槽頂?shù)牡忾y來控制的，該氮封閥也是由自力式調(diào)節(jié)閥廠家提供的，氮封閥的作用是配合自力式調(diào)節(jié)閥工作起到安全的作用，在壓力過高時，如當(dāng)貯罐的壓力在+500pa時，雖然氮封閥停止進(jìn)入氮氣，但當(dāng)貯罐繼續(xù)進(jìn)入物料時，貯罐的壓力上升，則貯罐內(nèi)的物料通過氮封閥排出氣體，以維持貯罐內(nèi)的氣體的壓力維持不超過+500pa，使貯槽不超壓，當(dāng)貯罐壓力將低于供氮閥設(shè)定壓力值時，供氮閥進(jìn)入氮氣以使貯罐壓力不致過低。下面來分析一下氮封閥安裝在儲罐頂部還是儲罐底部的問題。

1、化工儲罐氮封閥裝置故障分析及處理儲罐氮封的作用

1）氮封的主要作用是隔絕空氣。當(dāng)儲罐內(nèi)儲存的物料被泵抽出和（或）由于外界溫度降低，使儲罐內(nèi)氣體冷卻收縮時，氮封系統(tǒng)自動補入氮封氣，用氮封氣使儲罐內(nèi)維持一定正壓力，阻止空氣進(jìn)入儲罐內(nèi)，防止儲罐內(nèi)物料與空氣接觸，從而防止儲罐內(nèi)物料與空氣中的水分和氧氣接觸而被污染變質(zhì)；氮封也是一種安全措施，能有效防止儲罐內(nèi)部形成爆炸性氣體、抑制硫化亞鐵自燃；

2）其次是可以減少物料的揮發(fā)。當(dāng)罐內(nèi)壓力降低時，可以通過補充氮氣補償液面上的靜壓力，從而在一定程度上減少了物料的揮發(fā)損耗。

化工儲罐氮封閥裝置故障分析及處理主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)

泄氨裝置主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)

化工儲罐氮封閥裝置故障分析及處理主要零件材料

• 閥  體：ZG230-450、ZG1Cr18Ni9Ti

• 閥內(nèi)件：1Cr18Ni9Ti

• 膜  蓋：A3、1Cr18Ni9Ti

• 膜  片：夾增強滌綸織物丁腈橡膠、氟橡膠

• 彈  簧：60Si2Mn、1Cr18Ni9Ti

﹡根據(jù)用戶要求，閥體、閥內(nèi)件、膜蓋可采用其它牌號材質(zhì)。

化工儲罐氮封閥裝置故障分析及處理外形尺寸及重量

1供氮裝置外形尺寸及重量

2泄氮裝置外形尺寸及重量

化工儲罐氮封閥裝置故障分析及處理連接尺寸及標(biāo)準(zhǔn)

• 連接方式：法蘭、螺紋

• 法蘭端面距：按GB12221-89標(biāo)準(zhǔn)

• 法蘭標(biāo)準(zhǔn)：按GB/T9113-2000標(biāo)準(zhǔn)

• 法蘭面型式：RF

• 執(zhí)行機構(gòu)氣信號接口：M16×1.5

  注：以上數(shù)據(jù)可根據(jù)用戶需要加工制造。

2、化工儲罐氮封閥裝置故障分析及處理閥能否正常工作的關(guān)鍵點

氮封閥能否正常工作的關(guān)鍵不在于氮封閥是安裝在罐頂還是罐底，關(guān)鍵點是氮封閥測取的壓力信號是否能真實反映儲罐內(nèi)的工作壓力，也就是氮封閥引壓管的取壓源點的位置是否合適的問題。還有一種形式則是氮封閥與帶雙水封的呼吸槽配套，貯罐壓力也是控制±500pa，工作原理基本同上，當(dāng)壓力達(dá)到+500pa時，貯罐內(nèi)的氣體沖破呼吸槽的水封，保持了貯罐內(nèi)的壓力不超過+500pa，當(dāng)貯罐內(nèi)的壓力過低時，一方面自力式調(diào)節(jié)閥動作補充氮氣到貯罐，以維持氮氣壓力不致過低，萬一自力式調(diào)節(jié)閥故障時，呼吸槽的另一個水封起了作用，外界氣體沖破另一水封進(jìn)入貯罐，以維持貯罐壓力不致過低到 －500pa，避免了貯罐的吸癟。上述的形式，即防止了貯罐的正壓可能帶來的超壓現(xiàn)象，也避免了貯罐負(fù)壓可能帶來的貯罐吸癟現(xiàn)象，確保了貯罐的安全。

化工儲罐氮封閥裝置故障分析及處理故障分析及處理
    （1）某大芳烴裝置開車初期，發(fā)現(xiàn)24臺氮封閥工作都不正常。拆閥檢查，發(fā)現(xiàn)氮封閥的氣導(dǎo)閥、主閥和兩個閥芯室內(nèi)壁等沾了一層厚厚的污垢，經(jīng)過擦拭，涂 潤滑脂后能正常使用。在閥座處還發(fā)現(xiàn)了一些焊渣導(dǎo)致開車后管道內(nèi)的鐵銹、殘存的雜物等被氮氣吹到了氮封閥內(nèi)，使主閥不能回到閥座上。
    （2）導(dǎo)壓管堵塞。如果導(dǎo)壓管堵塞，氮封閥沒有反饋信號，也會造成氮氣不停地向罐內(nèi)補充。
    （3）彈簧彈力變小。如果氣導(dǎo)閥、主閥和兩個閥芯室不臟，而且導(dǎo)壓管也未堵塞，應(yīng)檢查氣導(dǎo)閥下面小彈簧的彈力，若彈力減小，會使氮封閥不停地補氣?？梢詫椈衫L，增加其彈力。
    （4）密封圈損壞。氣導(dǎo)閥在工作過程中動作較頻繁。使密封圈經(jīng)常受到閥座的沖擊，導(dǎo)致密封圈磨損或斷裂，起不到密封作用，更換密封圈即可
    （5）控制氣入口與氣導(dǎo)閥出口裝反。這屬于產(chǎn)品質(zhì)量問題。結(jié)合氮封閥的工作原理圖，即可作出判斷。

3、化工儲罐氮封閥裝置故障分析及處理引壓管取壓源點的位置對氮封閥測壓的影響

1）如果氮封閥的引壓管取壓源點在罐頂，測取的是罐頂壓力，則氮封閥安裝在罐頂與罐底對于氮封閥的控制沒有多少差別性，差別只在于測到的壓力與儲罐內(nèi)壓力有個罐頂?shù)焦薜椎牡獨庖龎汗艿赖撵o壓差問題，這個靜壓差的影響可以通過零點壓力設(shè)定來消除的。這個引壓管的靜壓差Δp=ρgh，引壓管的氮氣密度隨溫度變化而變化，按一天之內(nèi)最多溫度變化10℃考慮，一天之內(nèi)引壓管的氮氣密度變化率在3.6%以內(nèi)，這個變化率對氮封閥的控制不會有什么影響；對于季節(jié)溫度變化引起氮氣密度變化產(chǎn)生的對氮封閥的控制影響，可以根據(jù)每個季度的平均氣溫調(diào)整一下零點壓力。

2）如果氮封閥的引壓管取壓源點在閥后的管道上，測取的是管道壓力，則氮封閥安裝在罐頂與罐底對于氮封閥的控制就有差別性了。因為有個氮封閥后管道阻力降的問題，取壓源點的壓力與罐內(nèi)壓力差了靜壓差與阻力降之和，這個靜壓差的影響可以通過零點壓力設(shè)定來消除的，但是這個管道阻力降的影響不能忽略，這個阻力降跟管道當(dāng)量長度是正比關(guān)系，跟流量平方是正比關(guān)系，跟管徑的五次方是反比關(guān)系，這個阻力降的大小會影響到氮封閥的控制。

4、化工儲罐氮封閥裝置故障分析及處理的引壓管取壓源點在閥后的管道上時，氮封閥后的管道阻力降對氮封閥控制的影響

《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計規(guī)范》SH/T3007-2014推薦的儲罐充氮量如下表：

以DN50～DN250管道為例，分別計算氮封閥后氮氣流量300 Nm3/h～2500 Nm3/h、管長1m、10～25m（差不多就是氮封閥安裝在儲罐底部時氮封閥后的管道長度）的管道阻力降。計算結(jié)果如下表：從上表可以看出，管徑對阻力降的影響比較大，當(dāng)管徑取DN50、DN80、DN100時，阻力降數(shù)值相對氮封閥的設(shè)定壓力值就比較大了。

當(dāng)?shù)忾y引壓管取壓源點在閥后的管道上時，氮封閥后的管道阻力降越小對氮封閥控制的影響就越小；當(dāng)?shù)忾y后的管道阻力降接近或超過氮封閥的設(shè)定壓力值（表壓）時，對氮封閥控制的影響就比較大了。

下面來分析一下，當(dāng)?shù)忾y引壓管取壓源點在閥后的管道上時，氮封閥后的管道阻力降對氮封閥控制的影響。

a) 采用開-關(guān)型氮封閥

當(dāng)儲罐往外付出和（或）由于外界溫度降低時，儲罐壓力就降低，當(dāng)取壓源點的壓力降低到氮封閥設(shè)定開啟壓力（一般取200Pa(G)）氮封閥就打開，此時閥后管道就有了阻力降，當(dāng)取壓源點的壓力高于氮封閥設(shè)定關(guān)閉壓力（一般取500Pa(G)）氮封閥就關(guān)閉，但此時實際上儲罐內(nèi)的壓力沒有達(dá)到氮封閥設(shè)定關(guān)閉壓力；氮封閥關(guān)閉后阻力降沒有了，取壓源點壓力又回到低于氮封閥設(shè)定開啟壓力，氮封閥又打開補氮……如此反復(fù)循環(huán)動作。當(dāng)?shù)忾y的補氣速度趕不上儲罐降壓速度時，儲罐壓力就繼續(xù)降低，有可能降低到呼吸閥設(shè)定吸氣壓力（-300Pa(G)），此時呼吸閥吸入空氣，影響了儲罐氮封效果。

b) 采用自力式型氮封閥

當(dāng)儲罐往外付出和（或）由于外界溫度降低時，儲罐壓力就降低，當(dāng)取壓源點的壓力降低到氮封閥設(shè)定壓力（一般取300Pa(G)）氮封閥就打開，自力式氮封閥會自動調(diào)節(jié)閥的開度，使取壓源點的壓力自動平衡到低于氮封閥設(shè)定壓力（一般取300Pa(G)），使氮封閥一直處于補氣狀態(tài)，但此時氮封閥的補氣速度不一定趕上儲罐降壓速度。當(dāng)?shù)忾y的補氣速度趕不上儲罐降壓速度時，儲罐壓力就繼續(xù)降低，有可能降低到呼吸閥設(shè)定吸氣壓力（-300Pa(G)），此時呼吸閥吸入空氣，影響了儲罐氮封效果。

5、化工儲罐氮封閥裝置故障分析及處理結(jié)論

氮封閥引壓管的取壓源點的位置是否合適是氮封閥能否正常工作的關(guān)鍵。氮封閥無論是裝在罐頂還是罐底，取壓源點要選取在罐頂，取壓源點離氮封進(jìn)氣口適當(dāng)距離，0.8m以上為好，不要在氮封閥后管道上取壓；如果取壓源點要選取在氮封閥后管道上，氮封閥后管道就要選取合適的管徑，使管道阻力降相對于氮封閥的設(shè)定壓力（表壓）要比較小，否則就會影響氮封閥的控制，這也是大多數(shù)儲罐氮封效果不好的原因。

氮封閥最好不要安裝在罐底部。設(shè)計規(guī)范也是要求氮封閥安裝在罐頂?shù)??！妒突す迏^(qū)自動化系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(SH/T3184-2017)第5.4.5.3條要求“氮封閥應(yīng)安裝在盡量靠近罐頂入口的氣管線上，外取壓管線的取源點宜設(shè)在罐頂，以便檢測罐內(nèi)的真實壓力"。當(dāng)?shù)忾y安裝在罐底部時，要考慮罐頂?shù)焦薜椎牡獨庖龎汗艿赖撵o壓差問題，這個靜壓差的影響要通過零點壓力設(shè)定來消除。

6、化工儲罐氮封閥裝置故障分析及處理安裝位置的其他影響

1）如果氮封閥裝在罐頂，就沒有閥后積液的問題；如果氮封閥裝在罐底部，就要考慮閥后凝液的排放問題，其中最主要的問題還是一些腐蝕性介質(zhì)的凝液對氮封閥的閥芯和閥座有腐蝕作用，會影響氮封閥的密封性。

2）至于考慮氮封窒息滅火要求把氮封閥裝在罐底，那是某些消防人士自己拍腦袋想出來的，并無進(jìn)行過科學(xué)論證。