油罐常用安全附件的维护与保养

油罐常用安全附件的维护与保养 陈建雄，韩金波，樊光耀 (长庆油田分公司 安全环保监督部第二监督站, 甘肃 庆阳 745100) 摘 要:目前油田使用的各式储罐基本上可分为钢制拱顶地上油 罐和单盘式外浮顶储油罐两大类。这些储罐在日常运行和维护保养中 的操作比较繁琐，带来的安全隐患也比较多，尤其是油罐安全附件的 安全运行、检查、维护与保养，都关系到油区的日常安全生产。文章 从日常运行管理方面，探讨了日常使用的油罐安全附件的日常运行、 安检、维护和保养方法。 关键词:油罐;附件;维护;安全 TE972 文献标识码:A 文章编号: 2095-1302(2012)10-0053-04中图分类号: Care and maintenance of commonly used safety accessory for oil tank CHEN Jian-xiong, HAN Jin-bo, FAN Guang-yao (The Second Supervision Station of Safety and Environmental Oversight Ministry, Changqing Oil? eld Company, Qingyang 745100, China) eld basically can be divided into two categories: one is the steel vault ground Abstract: At present, all kinds of tanks used in the oil? ——————————————————————————————————————————————— oil tank and the other is the the single disc ? oating roof storage tanks. These tanks are more cumbersome to operate in the daily operation and maintenance, which pose more potential safety problems. Especially the safe operation, checking, care and maintenance of safety ac-cessories for oil tanks are related to the daily production safety in the oil zone. In terms of the daily operation and management, the paper explores the daily running, security check, maintenance, and maintenance methods of the tank safety accessories for daily use. Keywords: oil tank; accessory; maintenance; safety 0 引 言 油罐附件是油罐的重要组成部分。在这些附件中，有些是为了完 成油品收发作业和便于生产管理而设置的，例如进出油短管、放水管、 加热器、量油孔、梯子、栏杆、液位计等;有些则是为了保障油罐使 用安全，防止或消除各类油罐事故而设置的，例如阻火器、呼吸阀、 液压安全阀、静电接地装置等。其中，安全是生产的基础，也是发展 的基础。现就油罐的安全附件(呼吸阀、液压安全阀、阻火器)的安检 和维护等进行简要探讨。1 呼吸阀 油罐呼吸阀是保证油罐安全使用，减少油品损耗的一种重要设备。 目前，重力式或弹簧式机械呼吸阀的主要缺陷是通气量小、可靠性低， 在实际使用中事故率较高。 呼吸阀的基本功能有两个:一是保证油罐安全密闭储油;二是减 少油品蒸发损耗。后者要求呼吸阀具有良好的密封性，前者才是对呼 ——————————————————————————————————————————————— 吸阀最重要的要求。在密闭储油情况下，油罐是否会因超压而凹瘪及翘底，关键看油罐呼吸时气流能否顺 ———————————————— 收稿日期:2012-08-08 畅通过呼吸阀。1.1 呼吸阀的工作原理 呼吸阀是保护油罐安全的重要附件，安装于罐顶，用于自动控制油罐内外气体通道的启闭，维持油罐的压力平衡，对油罐的超压或超真空起保护作用，又可以在一定范围内降低油品的蒸发损失。呼吸阀是利用阀盘的重量(有时候阀盘上加重块)或弹簧的弹力来控制罐内呼气压力和吸气的真空度。当罐内气体的压力超过油罐的允许压力值时，压力阀被顶开，混合油气从罐内逸出(呼出)，使罐内的压力不再增高。当罐内气体的真空度超过油罐的允许真空度时，真空阀即被顶开，吸入空气(吸气)维持油罐压力平衡。压力在一定范围内，油罐不呼吸，所以呼吸阀在一定程度上减少了油品的蒸发损耗。呼吸阀控制的压力和真空度的数值应根据油罐结构本身的允许值来决定。选择呼吸阀型号时，要根据油品收发作业时的最大排量来确定。呼吸阀的直径大于250 mm时，可选用两个不超过250 mm的呼吸阀。 当罐内油气压力大于油罐允许压力时，油罐蒸汽经压力阀外逸，此时真空阀处于关闭状态;当罐内油气压力小于油罐允许真空度时，新鲜空气通过真空阀浸入罐内，此时压力 2012年 / 第10期 物联网技术 53 ——————————————————————————————————————————————— 正常使用的呼吸阀，通常都应当具备以下性能:首先是防冻耐腐蚀性。根据SY7511—87石油储罐呼吸阀的标准:呼吸阀在相对湿度为70%、温度(-30?1) ?的环境下，经24h冷冻后，阀盘开启压力应符合工作压力的要求。 呼吸阀阀盘、导杆及连接件、密封件等均应采用不锈钢或聚四氟乙烯材料，以防腐蚀、失效。 其次要有密封可靠性。近年来，呼吸阀的密封方式有很大突破，已经由过去的硬件密封发展到薄膜弹性密封，这种密封的特点是密封可靠、泄漏量小、油气挥发少。 第三是通气能力。美国石油工程师协会API2000[1]通气标准要求:当储存油品的闪点高于37.78 ?时，吸入通气量Qi=Vo+Qt，排出通气量Qo=1.07Vi+0.6Qt;当储存油品的闪点低于37.78 ?时，吸入通气量Qi=Vo+Qt，排出通气量Qo=2.14Vi+Qt。通气量的大小取决于油品的最大排泄速度(Vo)和油品的最大充装速度(Vi)及气温变化引起的通气量(Qt)。我国石油储罐的通气量应结合国内储罐实际收发作业和气候变化情况而定。 综上所述，呼吸阀的控制要求是，在罐内气体压力大于控制压力的前提下，保证呼吸阀在各种作业和环境下都能满足油罐呼吸所需的通气量。而控制压力是呼吸阀控制过程的检测点，能否达到控制要求，取决于呼吸阀能否自动控制通气量。 因为呼气阀的控制压力大于吸气阀的控制压力，所以，呼气阀流通截面积小于吸气阀的流通截面积。另外，在夏季温差较大时，引起——————————————————————————————————————————————— 的呼气量大，因此，呼吸阀口径的选择要以吸气阀为主。为了制造方便，常把呼气阀做成和吸气阀相同的直径。而呼吸阀的通气 Y之中的较大者量Qqi在计算中取QYZ和QY，用QY表示。 蒸气。如果水蒸气的分压力达到当地温度所对应的饱和压力，则为饱和气体。饱和气体不再具有吸湿能力，若增加水蒸气含量，就会有相同数量的水凝结出来。混合气体的饱和压力是温度的，随温度的降低，饱和压力减小。因此，当温度降低时，尽管水蒸气的含量不变，但其可以容纳水蒸气的能力下降，最终未饱和的气体达到饱和状态，这时的温度称为露点温度。当混合气体处在露点温度以下时，混合气体中的水蒸气就会凝结出液体水。 在寒冷季节工作的呼吸阀，阀盘的外侧与大气环境连通，其温度接近外界环境空气的温度。当罐内混合气体与阀盘接触或罐内混合气体流经阀盘时，阀盘会冷却混合气体，从而使气体温度处于其露点温度以下，这样，混合气体内的水蒸气凝结为水，继而结冰。结冰的后果是阀盘与阀座冻在一起，进而使呼吸阀功能失效。 其次的问就是漏气。有些呼吸阀的阀盘、阀座等所用的密封材料采用的是普通橡胶、尼龙及易腐蚀材料，经罐内油气浸蚀会产生变形，从而使大量的油气从呼吸阀中溢出。 再就是卡死问题。卡死多发生在呼吸阀安装不正确或油罐变形导致阀盘导杆歪斜以及阀杆锈蚀的情况下，阀座在沿导杆上下活动中不能到位，将阀盘卡于导杆某一部位。 另外，还有粘连问题。这是因为油蒸气、水分与沉积于阀盘、阀——————————————————————————————————————————————— 座、导杆上的尘土等杂物混合发生化学物理变化，久而久之使阀盘与阀座或导杆粘结在一起。 最后就是堵塞问题。这主要是由于呼吸阀长期未保养，致使尘土、锈渣等杂物沉积于呼吸阀内或呼吸管内，以及虫类或鸟类在呼吸阀口筑巢等原因，使呼吸阀堵塞。 以上这些故障，有的会使呼吸阀达到控制压力时不能动作，造成油罐超压，危及油罐安全;有的则使呼吸阀失去作用，造成大小呼吸失控，从而增加进油的蒸发损耗，使油料质量下降，加重区域大气污染，影响操作人员的身体健康，增加区域危险因素。 为此，有人出了全天候呼吸阀。这种呼吸阀为避免冻结，首先在阀盘材料上采用了刚性骨架和氟膜片的组合，阀座采用聚四氟乙烯环套，导杆和导向套均采用四氟乙烯衬套;其次，在结构上，阀盘与阀座之间采用带有空气垫的软接触，从而有效防止了微压差泄漏。这种机械呼吸阀在防冻结及密封方面的确有明显改进，但并不能从根本上解决防冻结问题。1.4 机械呼吸阀的检查与维护 检查呼吸阀时，首先要检查呼吸阀内部的阀盘、阀座、 这样，则有: Qqi=SF(QY+V为了节约，常取1.2QY与1.2V273中较大者为正常工作值，并按此值选阀。目前，只有在测得呼吸阀性能曲线，并掌握额定压力下的额定流量后，再结合油罐正常呼吸流量，才能确定其口径和数量。1.3 目前呼吸阀存在的问题 目前的呼吸阀往往不具备防冻功能。在严寒的冬季，储油罐内油——————————————————————————————————————————————— 气混合物中所含有的水蒸气在机械呼吸阀的弹簧钢丝上冷凝冻结，使弹簧工作失灵。有时水蒸气停滞于阀盘导杆与导套的间隙中并冻结，从而导致呼吸阀不能呼吸。 造成这一问题的原因是:油罐顶部空间是油气、空气和 54物联网技术 2012年 / 第10期 为有色软金属，在对其研磨时，要选用较细的研磨剂(如红丹润滑油);第三，应检查阀体封口网是否完好，有无冰冻、堵塞等现象，擦去网上的锈污和灰尘，保证气体进出畅通;第四，要检查压盖衬垫是否严密，必要时要进行更换;另外，还要检查螺栓，给螺栓加油。 在日常的巡检过程中，通过外部目测检查，往往较难发现上述问题的原因，无法预知呼吸阀的技术状况。在日常的检查中，可以采用在呼吸阀上附设一手动试验端子，直动式呼吸阀用手动把手，先导式呼吸阀用试验按钮。检查时只要在手动试验端子上施以略大于气体压力对阀盘作用力的手动力，即可感知呼吸阀大致的技术状况。在日常的检查中，每次都可以试验一下，能够使阀盘经常地在其全启范围内进行运行，即可有效地防止锈蚀、卡死、粘连等，同时，在紧急情况下，也可以通过手动试验端子打开呼吸阀。2 液压安全阀 液压安全阀是为提高油罐安全使用性能的又一重要设备，它的工作压力比机械呼吸阀要高出5%~10%。正常情况下，它是不动的，当机械呼吸阀因阀盘锈蚀或卡住而发生故障，或油罐收付作业异常而出现罐内超压或真空度过大时，它将起到油罐安全密封和防止油罐损坏的作用。图1所示是液压安全阀的结构图。 ——————————————————————————————————————————————— ??? ?? D2 h D1 hj hg hf D (a) ????????????ㄝ (b) ???????? (c) ???????? 图2 液压呼吸阀工作原理图 2.2 存在问题 液压呼吸阀存在的主要问题是喷油问题。因此，液压安全阀下面需要配置阻火器，以防止火源带入储罐内。有时由于液压安全阀安装使用不当，就会出现喷油现象。其原因:一是集油槽高度不够，当储罐内压力达到液压安全阀工作压力时，冒出的小气泡会溢出集油槽儿落在罐顶，造成喷油;二是安装偏斜，安全阀安装偏斜会使阀内油液出现高低不一，这样，在达到工作压力时，较低一侧的油液就可能溢流出来。 另外，如果维护保养不够，液压安全阀在使用过程中，长时间不——————————————————————————————————————————————— 进行维护保养，就会造成液封油变质。2.3 维护保养 液压安全阀的动作与油液的密度和油槽隔板浸入油中的深度有关，因此，使用中不要随意调节液位的深度和更换油液的品种。另外，液压安全阀在安装时，要保证阀体与水平面垂直，其偏差不能超出0.5 mm，以防油液喷出。 液压安全阀的检查与维护主要有两个方面，一是阀体，二是液封油料。特别是液封油料，由于在使用过程中要挥发损耗一部分，而且水蒸气及罐内排出的一部分油气会凝结到 ???ㄦ?ㄦ ?? ??? 液封油料中，因此，长期使用后，液封油料的数量和重度都有所变化。为保证其控制压力的正确性，必须定期进行检查。 液压安全阀的维护保养一般每季度进行一次。检查维护的主要内容有以下几方面: (1) 检查阀体表面有无渗漏和油迹，检查内筒隔板有无锈穿而造成进出口旁通; (2) 检查油标尺密封垫是否良好; (3) 液封油高度是否符合要求，必要时要添加液封油;(4) 检查液封油是否合格，应放出底部的水和杂质，必要时要化验油品或更换油品; (5) 加强日常巡检的力度，确保液压安全阀正常工作。3 阻火器 ——————————————————————————————————————————————— 阻火器又称油罐防火器，是油罐的防火安全设施。它装在机械呼吸阀或液压安全阀下面，内部装有许多铜、铝或其 2012年 / 第10期 物联网技术 图1 液压安全阀结构图 2.1 工作原理 液压呼吸阀的工作原理图如图2所示。液压安全阀是用阀内的变压器油(或柴油)来控制储罐的工作压力的。当储罐内的压力与大气压平衡时，阀内油槽隔壁内外液面呈图2(a)所示的水平状态;当储罐内压力大于大气压时，阀内与储罐相同的变压器油被压向油槽隔壁外侧，此时罐内压力继续增高，当达到一定压力，内侧液位到达隔壁底端时，储油罐内的油气就以小气泡的形态经过油层冲出，进入大气(见图2(b));当储罐内压力小于大气压力时，阀内的变压器油在压力差的作用下，被压向油槽隔壁内侧，此时负压继续下降，当负压值 55 3.1 阻火器的种类 阻火器按阻止火焰速度分类可分为阻爆燃型阻火器和阻爆轰型阻火器;按阻火器安装位置分类可分为管端阻火器(安装在管子顶端)和管中阻火器(安装在管子中间);按阻火器用途分类可分为油罐阻火器、加油站阻火器、车用阻火器、加热炉用阻火器、火炬阻火器、排风导管阻火器、船用阻火器、乙炔阻火器和氢气阻火器等;按阻火器结构分类可分为金属网型阻火器(已淘汰)、波纹型阻火器、平行板型阻火器、多孔板型阻火器、泡沫金属型阻火器、充填型阻火器、水封——————————————————————————————————————————————— 型阻火器等;按阻火器使用气体介质可分为?级气体阻火器、?A级气体阻火器、?B级气体阻火器、?C级气体阻火器等。3.2 阻火器的主要技术性能 国家和中国石油集团公司颁布的标准对阻火器做了如下规定: (1) 阻火器壳体应能承受不小于0.9 MPa的水压，且无泄漏、无裂痕和永久变形; (2) 阻火器应能连续阻爆13次，每次都能阻火;(3) 阻火器应能经受耐烧1 h，在此期间无回火;(4) 阻火器在空气相对湿度大于70%、温度为(-30?1) ?的条件下，经过24 h冷冻后，仍能保证正常工作; (5) 阻火器通气量不小于图3所示的规定。 阻火器的以上性能要通过国家权威部门的技术鉴定和认可后，方可投入使用。 2 000 1 300800540???? /Pa 295 DN50 DN100 DN150 DN200 DN250 网状小孔，可以保证空气和油气流通。当火源或雷击火花通过阻火层时，能在器壁效应的作用下迫使火花熄灭，从而起到阻火作用。 ——————————————————————————————————————————————— (2) 侧取式阻火器。该阻火器只是在壳体上开一长方孔，阻火层可从长方孔送入安装，它的主要特点是维护保养方便，保养时只要将长方孔法兰拆除即可进行维护保养。 (3) 全天候阻火呼吸阀。该阀阻火、呼吸两种功能并用，是1989年研制出的一种新产品，深受用户欢迎。 以上推荐的三种阻火器，在防冻功能上都做了相应的处理。3.4 维护保养 为了确保油库储油罐的安全运行，对阻火器要进行定期的维护保养，并要与呼吸阀同时进行。保养时，要对照产品说明书将阻火器取出，检查阻火层的波纹孔是否堵塞或有脏物和腐蚀现象，如有堵塞和脏物应立即清洗、吹干方可安装。安装后要使阻火层壳体结合面紧固，以防松动。如阻火层出现腐蚀变形应及时更换，以保证储罐安全。4 结 语 事实上，储罐呼吸阀、阻火器和液压安全阀都是各类储罐安全的重要附件，在选用和维护保养中，一定要严格执行国家和石油行业标准。基层管理和操作人员要严格执行储罐标准作业操作程序卡，定期对其附件进行维护保养，不断增强安全意识，加强对岗位员工日常安全操作的培训教育，全面了解掌握储运安全技术，为油品的安全储存、输转，尽职尽责。 参 考 文 献 [1] 中国石油天然气公司. 中华人民共和国石油石油天然气行业标准:SY/T0511—1996 石油储罐呼吸阀[S].北京:石油工业出版社，——————————————————————————————————————————————— 1996. -295-540 -800-1 300-2 000 DN50DN100 DN150 DN250DN200 30 60 100 400 1 000 2 000 5 000 ??? /(m3/h) 图3 阻火器通气量规定范围 3.3 阻火器的选用 中国西北部的冬季气温相对较低，所以，根据此气候环境特点以及阻火器的技术性能，本文推荐以下几种阻火器，仅 [2] 公安部天津消防研究所.中华人民共和国标准:GB5908—2005 石 油储罐阻火性能和试验方法[S].北京:石油工业出版社，2005.[3] 中国石油天然气总公司.中华人民共和国石油石油天然气标准:SY/T 0512—1996 石油储罐阻火器[S].北京:石油工业出版社，1996.[4] 中国石油天然气总公司. 中华人民共和国石油工业标准化技术委员会:SY/T5225—2005 石油与天然气钻井、开发、储运防火防爆安全生产管理规定[S].北京:石油工业出版社，2005. [5] 中国石油天然气总公司.中华人民共和国石油天然气集团公司企业标准:Q/SY65—2003原油天然气管道安全生产检查规范[S].北——————————————————————————————————————————————— 京:石油工业出版社，2003. 作者简介: 陈建雄 男，1974年出生，长庆油田分公司安全环保监督部第二监督站助理安全环保工程师。 56物联网技术 2012年 / 第10期 ———————————————————————————————————————————————