儲罐頂部氮封閥裝置故障分析及處理

在煉油或石油化工廠中，存放著各種油品或石化產(chǎn)品。儲罐大都建造在室外，為使這些油品或產(chǎn)品不與空氣中的氧氣接觸，常采用罐頂充氮?dú)夥ǎ怪c外界隔絕。氮封閥的作用就是要當(dāng)儲罐液面下降壓力降低時(shí)，向罐內(nèi)補(bǔ)充氮?dú)?，?dāng)儲罐液面上升壓力增加時(shí)，停止補(bǔ)充氮?dú)?，同時(shí)被壓縮的氮?dú)鈴暮粑y適量排出，從而始終保持罐內(nèi)的氮?dú)鈮毫ξ⒘空龎?壓力一般在400~1000Pa之間)。只有這樣才能做到既隔絕空氣，又保證儲罐不變形。主要用于儲罐頂部氮?dú)鈮毫愣刂?，以保護(hù)罐內(nèi)物料不被氮化及儲罐安全。氮封閥由ZZDQ快速泄放閥及ZZV自力式微壓調(diào)節(jié)閥兩大部分組成。快速泄放閥由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成。

儲罐內(nèi)壓力升高至設(shè)定壓力時(shí)，快速泄放閥迅速開啟，將罐內(nèi)多余壓力泄放。微壓調(diào)節(jié)閥在儲罐內(nèi)壓力降低時(shí)，開啟閥門，向罐內(nèi)充注氮?dú)狻Ｒ蛭赫{(diào)節(jié)閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現(xiàn)場壓力較高，必須安裝ZZYP型壓力調(diào)節(jié)閥將壓力調(diào)節(jié)閥將壓力降低至0.1Mpa以下才可使用。公稱壓力0.1Mpa，壓力可按分段設(shè)定，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質(zhì)溫度溫度≤80℃。

儲罐頂部氮封閥裝置故障分析及處理的工作原理
　　如圖1所示，當(dāng)?shù)忾y關(guān)閉時(shí)，主閥的活塞是在一個(gè)密封室內(nèi)，當(dāng)儲罐壓力等于或大于設(shè)定的壓力時(shí)，膜片就被向上頂起，氣導(dǎo)閥在彈簧的作用下向上移動，把氣導(dǎo)閥上的密封圈緊緊壓在閥座上，關(guān)閉了控制氣的進(jìn)口，同時(shí)特殊閥芯室的壓力增加并接近氮?dú)饪偣艿膲毫?，此壓力通過內(nèi)部通道，從特殊閥芯室傳到主閥閥芯室。主閥的活塞就處于氮?dú)饪偣軌毫Φ淖饔?，由于主閥閥芯上、下所受氣體壓力平衡，所以主閥閥芯在自重和彈簧的作用下將閥門緊密關(guān)死。
　　如圖2所示，氮封閥打開時(shí)，當(dāng)儲罐壓力稍微低于設(shè)定壓力時(shí)，膜片因?yàn)楦袘?yīng)壓力下降而向下移動，推動氣導(dǎo)閥打開，氮?dú)饨?jīng)過孔板、氣導(dǎo)閥的出口進(jìn)入儲罐，使儲罐內(nèi)的壓力增加，同時(shí)氣導(dǎo)閥的特殊閥芯室的壓力下降，氮?dú)馔ㄟ^內(nèi)部通道從特殊閥芯室進(jìn)入主閥閥芯室。由于主閥閥芯的活塞面積大于主閥閥座孔面積，并有彈簧的彈力和主閥的重量，所以當(dāng)儲罐壓力稍微低于設(shè)定點(diǎn)時(shí)，特殊閥芯室和主閥閥芯室的壓力降低很小，主閥仍然保持關(guān)閉，氮?dú)庵粡臍鈱?dǎo)閥進(jìn)入儲罐。

P1S1=P2S2 + F + G
　　式中：P1- 主閥入口壓力;P2- 主閥閥芯室壓力;S1- 主閥閥座孔面積;S2- 主閥閥芯活塞面積;F- 彈簧彈力;G- 主閥重量。
　　當(dāng)儲罐壓力下降較大時(shí)，由于流過氣導(dǎo)閥的氮?dú)饬吭黾?，主閥閥芯室壓力繼續(xù)下降，當(dāng)P1=P2•S2/S1+ F/S1+ G/S1時(shí)，主閥打開，氦氣大量流人儲罐，壓力迅速升高。在診斷壓力口，安裝診斷壓力表，測量主閥閥芯室壓力，然后將該壓力同氮?dú)饪偣軌毫Ρ容^，便可知?dú)鈱?dǎo)閥和主閥的運(yùn)行情況。

儲罐頂部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(gè)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?dú)獯档搅说忾y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?dú)獠煌５叵蚬迌?nèi)補(bǔ)充，按照如圖3所示的步驟檢查是否屬于此類原因。
　　(3)彈簧彈力變小。如果氣導(dǎo)閥、主閥和兩個(gè)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(bǔ)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。

儲罐頂部氮封閥裝置故障分析及處理泄氮裝置工作原理

    泄氮裝置結(jié)構(gòu)(見圖五)，該裝置采用內(nèi)反饋結(jié)構(gòu)，介質(zhì)直接經(jīng)閥蓋進(jìn)入檢測機(jī)構(gòu)(2)，介質(zhì)在檢測元件上產(chǎn)生一個(gè)作用力與預(yù)設(shè)彈簧(3)預(yù)緊力平衡。當(dāng)罐內(nèi)壓力升高至高于泄氮裝置壓力設(shè)定點(diǎn)時(shí)，平衡被破壞，使閥芯(1)上移，打開閥門，向外界泄放氮?dú)?；?dāng)罐內(nèi)壓力降至泄氮裝置壓力設(shè)定點(diǎn)，由于預(yù)設(shè)彈簧力作用，關(guān)閉閥門。

■ 說明

·一般供氮?dú)鈮毫υ?×105～10×105Pa之間；
·罐頂呼吸閥僅起安全作用，是在主閥失靈，導(dǎo)致罐內(nèi)壓力過高或過低時(shí)，起到安全作用，在正常情況下不工作；
·泄氮閥安裝在罐頂，口徑一般在進(jìn)液閥口徑一致；
·一般泄氮閥的壓力設(shè)定點(diǎn)略大于供氮閥的壓力設(shè)定點(diǎn)，以免供、泄氮裝置頻繁工作，浪費(fèi)氮?dú)?、影響設(shè)備使用壽命。
·若用戶工況有與選型手冊有異，望來電與本廠技術(shù)開發(fā)部聯(lián)系，協(xié)商解決。

■儲罐頂部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)

1 供氮裝置主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)

2泄氨裝置主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)

■ 儲罐頂部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(qiáng)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)。

儲罐頂部氮封閥裝置故障分析及處理例：
    型號為：025×015ZZYVP-16B(ZZDQ)16S0.5～5.5-1P表示公稱通徑(DN)為25mm，閥座直徑(dg)為15mm，公稱壓力(PN)為1.6MPa，連接法蘭按制造廠標(biāo)準(zhǔn)，壓力調(diào)節(jié)閥范圍為0.5～5kPa，供氮壓力為1kPa，閥體材質(zhì)為ZG1Cr18Ni9Ti的一套供氮裝置；
    型號為：040ZZYVP-16B(ZZD)×1.0S0.5～5.5-1.5P表示公稱通徑(DN)為40mm，公稱壓力(PN)為0.1MPa，連接法蘭按制造廠標(biāo)準(zhǔn)，壓力調(diào)節(jié)閥范圍為0.5～5kPa，泄氮壓力為1.5kPa，閥體材質(zhì)為ZG1Cr18Ni9Ti的一套泄氮裝置；

4儲罐頂部氮封閥裝置故障分析及處理系統(tǒng)失效原因分析
在氮封系統(tǒng)的使用過程中，不可避免的會出現(xiàn)各種各樣的問題。經(jīng)過與相關(guān)企業(yè)的人員溝通與分析，總結(jié)了一些失效原因及解決措施，其影響因素主要有存儲介質(zhì)的影響，安裝方式的影響和使用方式的影響等。
氮封閥安裝方式的不合理可能導(dǎo)致其不能正常工作。氮封閥一般需要設(shè)置回訊信號，一些企業(yè)在安裝氮封閥時(shí)為了減少在儲罐頂部開孔的個(gè)數(shù)，通常將回訊信號的取壓點(diǎn)與氮?dú)庋a(bǔ)充的入1：3相互連通，這就造成了回訊壓力取值不準(zhǔn)確。為了得到準(zhǔn)確的回訊信號值，回訊信號的取壓點(diǎn)應(yīng)該單獨(dú)設(shè)置。
氮封系統(tǒng)的使用過程中，周圍環(huán)境的影響不可忽視。氮封閥上設(shè)有通氣孔，閥腔會直接與空氣接觸。餓羅斯原油含硫比較高，空氣中存在著大量Hzs分子，這些分子在空氣中與水霧形成酸性水溶液。這些酸性水溶液會使閥腔表面發(fā)生氧化，腐蝕，使得氮封閥無法正常動作。因此，加工俄羅斯原油的石化企業(yè)要重視氮封系統(tǒng)的防銹蝕工作。在選擇氮封閥的材質(zhì)時(shí)，可以采用合金鋼，不銹鋼和灰鑄鐵等防腐蝕性能好的材料，或者在閥腔內(nèi)加入防腐涂層等減緩閥體的腐蝕。

5儲罐頂部氮封閥裝置故障分析及處理結(jié)語
氮封系統(tǒng)是一種應(yīng)用廣泛的減低油品損耗的方法，是石油化工企業(yè)節(jié)能環(huán)保的重要舉措之一。文中對儲罐系統(tǒng)的配置，運(yùn)行及失效原因作了分析與探討，為生產(chǎn)中氮封系統(tǒng)的使用提供了指導(dǎo)。氮封系統(tǒng)需要根據(jù)儲罐的設(shè)計(jì)目標(biāo)合理配置各個(gè)安全附件的參數(shù)，使用過程中制定相應(yīng)的操作規(guī)范，可保證氮封系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。