化工儲(chǔ)罐氮封閥裝置故障分析及處理

有的單位的儲(chǔ)罐氮封閥沒有安裝在罐頂而是裝在了儲(chǔ)罐底部，說是方便檢查維修，但實(shí)際上多數(shù)安裝在儲(chǔ)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(jì)人員問氮封閥能不能裝在儲(chǔ)罐底部的問題。貯罐的氮封有兩種形式均在正常運(yùn)行，這兩種形式的氮?dú)獾牡獨(dú)鈦碓磯毫鶠榈獨(dú)怃撈縼淼牡獨(dú)猓獨(dú)鈮毫芨?，但氮?dú)夤艿垒^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(huì)使供氮閥不起作用，貯罐的氮封壓力很低，一般選型時(shí)會(huì)按照儲(chǔ)罐的大小和每小時(shí)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(duì)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(shí)，如當(dāng)貯罐的壓力在+500pa時(shí)，雖然氮封閥停止進(jìn)入氮?dú)?，但?dāng)貯罐繼續(xù)進(jìn)入物料時(shí)，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(shí)，供氮閥進(jìn)入氮?dú)庖允官A罐壓力不致過低。下面來分析一下氮封閥安裝在儲(chǔ)罐頂部還是儲(chǔ)罐底部的問題。

1、化工儲(chǔ)罐氮封閥裝置故障分析及處理儲(chǔ)罐氮封的作用

1）氮封的主要作用是隔絕空氣。當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存的物料被泵抽出和（或）由于外界溫度降低，使儲(chǔ)罐內(nèi)氣體冷卻收縮時(shí)，氮封系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)入氮封氣，用氮封氣使儲(chǔ)罐內(nèi)維持一定正壓力，阻止空氣進(jìn)入儲(chǔ)罐內(nèi)，防止儲(chǔ)罐內(nèi)物料與空氣接觸，從而防止儲(chǔ)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(chǔ)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(shí)，可以通過補(bǔ)充氮?dú)庋a(bǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(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(hào)材質(zhì)。

化工儲(chǔ)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(chǔ)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(jī)構(gòu)氣信號(hào)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(chǔ)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(diǎn)

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(diǎn)是氮封閥測(cè)取的壓力信號(hào)是否能真實(shí)反映儲(chǔ)罐內(nèi)的工作壓力，也就是氮封閥引壓管的取壓源點(diǎn)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(shí)，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(shí)，一方面自力式調(diào)節(jié)閥動(dòng)作補(bǔ)充氮?dú)獾劫A罐，以維持氮?dú)鈮毫Σ恢逻^低，萬一自力式調(diào)節(jié)閥故障時(shí)，呼吸槽的另一個(gè)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(chǔ)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(tái)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(rùn)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(hào)，也會(huì)造成氮?dú)獠煌５叵蚬迌?nèi)補(bǔ)充。
    （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(huì)使氮封閥不停地補(bǔ)氣?？梢詫椈衫L(zhǎng)，增加其彈力。
    （4）密封圈損壞。氣導(dǎo)閥在工作過程中動(dòng)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(chǔ)罐氮封閥裝置故障分析及處理引壓管取壓源點(diǎn)的位置對(duì)氮封閥測(cè)壓的影響

1）如果氮封閥的引壓管取壓源點(diǎn)在罐頂，測(cè)取的是罐頂壓力，則氮封閥安裝在罐頂與罐底對(duì)于氮封閥的控制沒有多少差別性，差別只在于測(cè)到的壓力與儲(chǔ)罐內(nèi)壓力有個(gè)罐頂?shù)焦薜椎牡獨(dú)庖龎汗艿赖撵o壓差問題，這個(gè)靜壓差的影響可以通過零點(diǎn)壓力設(shè)定來消除的。這個(gè)引壓管的靜壓差Δp=ρgh，引壓管的氮?dú)饷芏入S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?dú)饷芏茸兓试?.6%以內(nèi)，這個(gè)變化率對(duì)氮封閥的控制不會(huì)有什么影響；對(duì)于季節(jié)溫度變化引起氮?dú)饷芏茸兓a(chǎn)生的對(duì)氮封閥的控制影響，可以根據(jù)每個(gè)季度的平均氣溫調(diào)整一下零點(diǎn)壓力。

2）如果氮封閥的引壓管取壓源點(diǎn)在閥后的管道上，測(cè)取的是管道壓力，則氮封閥安裝在罐頂與罐底對(duì)于氮封閥的控制就有差別性了。因?yàn)橛袀€(gè)氮封閥后管道阻力降的問題，取壓源點(diǎn)的壓力與罐內(nèi)壓力差了靜壓差與阻力降之和，這個(gè)靜壓差的影響可以通過零點(diǎn)壓力設(shè)定來消除的，但是這個(gè)管道阻力降的影響不能忽略，這個(gè)阻力降跟管道當(dāng)量長(zhǎng)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(gè)阻力降的大小會(huì)影響到氮封閥的控制。

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

《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》SH/T3007-2014推薦的儲(chǔ)罐充氮量如下表：

以DN50～DN250管道為例，分別計(jì)算氮封閥后氮?dú)饬髁?00 Nm3/h～2500 Nm3/h、管長(zhǎng)1m、10～25m（差不多就是氮封閥安裝在儲(chǔ)罐底部時(shí)氮封閥后的管道長(zhǎng)度）的管道阻力降。計(jì)算結(jié)果如下表：從上表可以看出，管徑對(duì)阻力降的影響比較大，當(dāng)管徑取DN50、DN80、DN100時(shí)，阻力降數(shù)值相對(duì)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(diǎn)在閥后的管道上時(shí)，氮封閥后的管道阻力降越小對(duì)氮封閥控制的影響就越??；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(shí)，對(duì)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(diǎn)在閥后的管道上時(shí)，氮封閥后的管道阻力降對(duì)氮封閥控制的影響。

a) 采用開-關(guān)型氮封閥

當(dāng)儲(chǔ)罐往外付出和（或）由于外界溫度降低時(shí)，儲(chǔ)罐壓力就降低，當(dāng)取壓源點(diǎn)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(shí)閥后管道就有了阻力降，當(dāng)取壓源點(diǎn)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(shí)實(shí)際上儲(chǔ)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(diǎn)壓力又回到低于氮封閥設(shè)定開啟壓力，氮封閥又打開補(bǔ)氮……如此反復(fù)循環(huán)動(dòng)作。當(dāng)?shù)忾y的補(bǔ)氣速度趕不上儲(chǔ)罐降壓速度時(shí)，儲(chǔ)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(shí)呼吸閥吸入空氣，影響了儲(chǔ)罐氮封效果。

b) 采用自力式型氮封閥

當(dāng)儲(chǔ)罐往外付出和（或）由于外界溫度降低時(shí)，儲(chǔ)罐壓力就降低，當(dāng)取壓源點(diǎn)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(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，使取壓源點(diǎn)的壓力自動(dòng)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(bǔ)氣狀態(tài)，但此時(shí)氮封閥的補(bǔ)氣速度不一定趕上儲(chǔ)罐降壓速度。當(dāng)?shù)忾y的補(bǔ)氣速度趕不上儲(chǔ)罐降壓速度時(shí)，儲(chǔ)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(shí)呼吸閥吸入空氣，影響了儲(chǔ)罐氮封效果。

5、化工儲(chǔ)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(diǎn)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(diǎn)要選取在罐頂，取壓源點(diǎn)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(diǎn)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(duì)于氮封閥的設(shè)定壓力（表壓）要比較小，否則就會(huì)影響氮封閥的控制，這也是大多數(shù)儲(chǔ)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(jì)規(guī)范也是要求氮封閥安裝在罐頂?shù)??！妒突す迏^(qū)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(diǎn)宜設(shè)在罐頂，以便檢測(cè)罐內(nèi)的真實(shí)壓力"。當(dāng)?shù)忾y安裝在罐底部時(shí)，要考慮罐頂?shù)焦薜椎牡獨(dú)庖龎汗艿赖撵o壓差問題，這個(gè)靜壓差的影響要通過零點(diǎn)壓力設(shè)定來消除。

6、化工儲(chǔ)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(duì)氮封閥的閥芯和閥座有腐蝕作用，會(huì)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。