电烙铁切刀中瀛印刷包装有限公司

作者: 新闻动态  发布:2020-01-10

  (中国石油天然气管道工程有限公司,河北 廊坊 065000) 介绍了立式圆筒形拱顶油罐正常通气量和紧急泄放量核算方法,讨论了几种常用通气装置的结构原理与工程应用,并根据SY/T 0511-2010《石油储罐附件》规定的选用原则,结合工程实例,给出了确定油罐呼吸阀规格和数量的计算 方法,为油罐通气装置的合理配置提供了理论依据。 [关键词] 油罐;通气量;通气装置;呼吸阀 作者简介:罗丽华(1983—),女,四川南充人,2008年毕业于中国石油大学机械专业,硕士,工程师。现主要从事油气储运设备设计与 研究工作。 据不完全统计,油罐凹瘪及翘底事故占油罐 罐体损坏事故的50%以上,导致该类事故发生的原 因有通气系统设计不合理、油罐收发油操作和通 气装置维护不当等。设计时合理确定油罐通气总 量、正确选用通气装置对于保障油罐的安全运行 至关重要。SY/T 0511.1~0511.9-2010《石油储罐附 件》中,明确了油罐呼吸阀、通气孔等通气装置 的选用原则,并给出了通气时流速、压降和局部 阻力的关系,即可采用计算方法确定呼吸阀的通 气量 油罐通气量计算在储油过程中,拱顶油罐的正常通气主要有 以下几种情况:油罐发油时吸入气体;气温 下降(或阵雨)导致罐内油气收缩时吸入气体; 油罐收油时排出气体;气温上升(或充装热 油)导致罐内油气膨胀时排出气体 。除此之外,油罐在火灾等紧急状态下还需大量紧急排气。 如何确定储罐需要的正常通气量,在美国API std 2000-2014、日本HPIS-G-103-1997、中国行业 标准SH/T 3007-2014和国内相关文献中均有相应规 定或论述 [3-6] ,三个规范中储罐通气量的计算方法 基本一致,仅在油品的闪点分界点、进出油量引 起的呼吸气量上有微小差别。对于火灾环境下油 罐的紧急泄放量核算,在API std 2000-2014中有相 关论述。 1.1 油罐正常通气量 油罐正常呼吸通气总量可按下式计算: 油罐发油和温度下降引起的总吸气通气量 (a)对于闪点低于37.8或沸点大于148.9的油品,Q (b)对于闪点大于或等于37.8或沸点大于或等于148.9的油品,Q —热效应引起的通气量,见表1,m 闪点37.8或标准沸点148.9闪点

  260 常见油罐通气装置及应用2.1 呼吸阀 GB 50074-2014《石油库设计规范》中规定, 储存甲B、乙类液体的固定顶油罐应装设呼吸阀 。在罐内压力正常状态下,呼吸阀(压力真空泄放阀)可保证油罐密闭储油;在罐内超压或负压 过大的情况下,通过呼吸阀呼气或吸气阀盘的开 合,可实现罐内压力和真空度的控制 ;按适用温度可分为全天候型和普通型;按呼气端与吸气端的排布形式可 分为同轴和并列式,如图1所示为同轴式呼吸阀结 2.2液压安全阀 在油罐上,液压安全阀作为呼吸阀的“安全 阀”常与呼吸阀配套使用 [10] ,当呼吸阀失效时, 可代替呼吸阀的作用 [11] 。当呼吸阀正常运行时, 液压安全阀也兼有部分“紧急通气”功能,如在 南方夏季骤降大雨导致罐内负压剧增时,可通过 液压安全阀提供紧急吸气。 拱顶油罐通气量计算及通气装置的选用液压安全阀采用液体密封的形式,在动作 和操作不当时密封液极易被吹出,其日常检查和 维护工作较复杂。由于液压安全阀液封高度决定 了其控制压力,因此对加(补)液量的控制较严 格,如果液量过大,液压安全阀不能实现预定的 罐内压力控制,而液量过小时,油封易被吹出 导致储罐与大气直接连通,增加油品损耗 [12] 此,当油罐呼吸阀可靠性得以保证,且其通气能力足以应对油罐正常通气时,应根据实际工程情 况确定是否设置液压安全阀,如油罐所处地区、 油罐维护保养情况等。 1-阀体;2-呼气端阀杆;3-呼气端阀座;4-呼气端阀盘;5-呼气端阀罩;6-呼气端导向衬套及阀杆衬套; 7-吸气端阀盖;8-吸气端导向衬套及阀杆衬套;9-吸气端阀杆;10-吸气端阀盘;11-吸气端阀座 液压安全阀结构与工作原理液压安全阀由带法兰中心管、顶罩、分隔筒 组合体和储液筒组成,可实现油罐吸入气体和排 出气体双向作用,如图2所示 。当罐内气体空间处于平衡状态时,分隔筒内外空间的液封保持在 同一高度。当罐内气相空间压力上升,分隔筒内 侧油面下降,外侧油面上升。当罐内压力继续上 升至超过大气压与液封油静液压之和,液封油会 沿分隔筒外侧环形空间继续上升,直至液封油溢 入储液器或溅出液压安全阀外,以排出气体控制 罐内压力。同样,当罐内出现负压时,分隔筒内 侧油面上升,当负压超过设定压力后吸入气体以 控制线 紧急泄放装置 GB 50341-2014《立式圆筒形钢制焊接油罐 设计规范》规定,油罐在紧急状态下,当罐顶与 罐壁连接结构不满足“弱顶”的规定,且所设置 的通气装置不能满足通气要求时,应设置紧急通 气装置 [13] 。在火灾等紧急状态下,对于“弱顶” 油罐,由于罐顶和罐壁采用弱连接结构,罐顶和 罐壁连接处将先于其他焊接部位失效破坏,以保 证罐体的安全,而对于非“弱顶”罐(如拱顶 罐),当呼吸阀不能满足要求油罐超压时,需另 设置紧急泄放装置来保证罐体安全 [14] 在火灾环境下,罐内压力急剧上升,当呼吸阀等通气设备已不能满足油罐通气需要时,通过 紧急泄放装置的开启泄压以控制罐内压力。紧急 泄放装置的设定压力,不应大于罐壁底部不被抬 起的最大压力,且不应大于80%的计算破坏压力 论文广场石油和化工设备 2016年第19卷 [13]。拱顶油罐常用紧急泄放装置有紧急泄放阀、 紧急泄放人孔和紧急压力/线] 重力阀盘式紧急泄放阀结构示意图2.4 通气孔、通气管 油罐通气孔主要由中心管、连接法兰、顶罩 和挡鸟网组成,通气管主要由中心管、弯头、挡 鸟网和夹持挡鸟网的法兰片组成,如图4所示 油罐通气管和通气孔常用于不需装设阻火器时的通气情况,或在不计油罐油气损失时,也可替代 呼吸阀作用。 1-中心管;2-弯头;3-挡鸟网;4-法兰片 拱顶油罐呼吸阀选用3.1 呼吸阀通气量计算 在确定呼吸阀的口径和开启压力等级时,应 考虑热效应对通气量的影响,根据油罐需要的总 通气量,分别对呼气和吸气状态下呼吸阀的通气 能力进行校核,以判定所选呼吸阀能否满足油罐 通气量要求。校核呼吸阀时,中瀛印刷包装有限公司可对照生产厂家提 供的流量—压降性能曲线选定呼吸阀的规格,也 可根据呼吸阀阻力系数值(厂家提供),通过计 算确定呼吸阀的口径和开启压力配置是否合理。 尤其在呼吸阀性能曲线不清的情况下,可采用估 算方法选取呼吸阀。 根据厂家提供的呼吸阀参数,呼吸阀的通气 量(呼气和吸气)可按下式计算: vo(vi ν—通过阀的流速,m/s;ΔP—通气压差,ΔP=|P-P |,Pa;ζ—总局部阻力系数(由呼吸阀厂家提供);ρ—空气密度,取1.23 kg/m —呼吸阀开启压力,见表4,Pa。在选用呼吸阀时,开启压力应低于油罐的设 计压力,以控制油罐内压保证安全,同时应高于 油罐操作压力,以允许罐内压力在气温变化时正 常波动。根据上式,在选用呼吸阀时,可按下式 确定呼吸阀 公称直径,其中n为呼吸阀数量。电烙铁切刀 等级 开启压力P Pa等级代号 +355,-295 +665,-295 +980,-295 3.2呼吸阀选型示例 某工程5000 油(闪点大于45),油罐设计压力2000Pa,允 许负压500 Pa,最大进油速度为680 /h,最大发油速度为850 (1)油罐通气量计算经查表1,热效应引起的吸气通气量Q /h。因此,该油罐正常吸气通气总量Q =0.94850+787=1586m =1.01680+787=1473.8m 850进油吸气量 680热效应引起的吸气量 787热效应引起的呼气量 787总吸气通气量 1586总呼气通气量 油罐呼吸通气量计算表从上述结果可看出,热效应引起的呼吸气量 为787m /h,分别占油罐吸气和呼气总通气量的49.6%和53.4%,因此,热效应对油罐总通气量的 影响不容忽视。 (2)确定所设呼吸阀的规格和数量 初选2个GFQ250- E呼吸阀,电烙铁切刀公称直径为 DN250,开启压力E级(+1765,-295),则呼气通 气压差ΔP=P-P =500-295=205Pa。呼吸阀(带阻 火器)总阻力系数取为6.5(由呼吸阀厂家提供), 则根据式(1),可计算得单个GFQ250-E呼吸阀可提 供的呼气通气量为Q vo =360010 -6 吸气通气量为Qvi =360010 -6 呼气压差Pa 235 吸气压差 Pa 205 排气流速 7.8吸气流速 7.3单个阀呼气通气量 1369.8单个阀吸气通气量 /h,吸气总通气量21473.8=2747.6 (注1)。计算结果表明,2个GFQ250-E呼吸阀可满足该油罐正常通气要求。通过与厂家呼吸阀性 能曲线图对照的方法比较发现,采用以上计算方 法可满足工程需要。 (注1:此处参照日本标准HPIS-G-103-1997 中规定,经计算选用呼吸阀时取1. 5倍安全系 结论与建议(1)在确定油罐需要的正常呼吸通气量时,应 考虑收发油和热效应(温度变化)引起的通气总 量。尤其对于地上固定顶油罐,热效应对油罐通 气总量的影响不容忽视。 (2)在选用呼吸阀时,按照油罐最大进出液量 (即液体流量原则)来确定呼吸阀的规格和数量 不符合油罐实际情况,应根据油罐需要的总呼吸 通气量,对照厂家提供的呼吸阀通气量曲线或采 用计算方法分别对呼吸阀呼气量和吸气量进行核 算,以确定呼吸阀选用的合理性。 (3)液压安全阀作为油罐的二级安全阀,在呼 吸阀失效的情况下可替代其作用,尤其南方夏季 骤降大雨时,液压安全阀可提供紧急吸气。但由 于其结构和工作原理的局限性,在呼吸阀可靠性 能得以保证的前提下,应根据工程实际情况确定 是否选用液压安全阀。 (4)在API std 2000-2014中,对火灾情况下油罐 紧急泄放和装置选用有详细规定,紧急泄放阀在 国外工程中得到应用广泛,中瀛印刷包装有限公司而在国内相关规范和 油罐工程中均涉及较少。国内工程中多采用液压 安全阀兼备紧急通气功能,但在应对火灾等紧急 情况时通气量仍有限,因此,有必要对油罐在火 灾等紧急状态下的通气情况以及相应措施进行研 究和推广应用。 参考文献 SY/T0511.1~0511.9-2010,石油储罐附件[S]. 常压、低压储罐呼吸量的确定及呼吸阀的选用[J].化肥设计,2007,45(2):24-26. 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