液體儲罐氮封閥+泄氮閥控制原理

【資料簡介】

液體儲罐氮封閥+泄氮閥控制原理

是一種控制閥后壓力的調節閥，其初始位置的閥芯在開啟位置，當指揮器執行機器檢測到閥后壓力升高至設定值，自動關閉指揮器，隨即主閥開度逐漸減小，直至閥后壓力穩定在要求的設定值。儲罐罐壁的腐蝕：包括外壁和內壁。外壁接觸式常壓儲罐周圍的環境，一般為石化企業，工業大氣中含有有害氣體如二氧化硫、硫化氫、二氧化氮等，由于吸附、冷凝作用或雨水等原因，空氣中的水蒸氣或罐外的雨水。壁面形成水膜，水可能被酸、堿、鹽等雜質溶解，會產生電解液的作用，導致金屬表面電化學腐蝕。由于電解液層相對較薄，所以外壁的電化學腐蝕相對溫和且均勻。但在罐頂凹陷處、焊縫凹陷處、保溫層易積水處、風阻環與罐壁連接處等易積水處，會形成嚴重的局部腐蝕。

《石油庫設計規范 》（GB 50074-2014）規定，當選用內浮頂儲罐、固定頂儲罐儲存沸點低于45℃或在37.8℃時的飽和蒸氣壓大于88kPa的甲B類液體時，應設置氮氣密封保護系統。當采用容量小于或等于10000m3的固定頂儲罐、低壓儲罐或容量不大于100m3的臥式儲罐儲存沸點不低于45℃或在37.8℃時的飽和蒸氣壓不大于88kPa的甲B、乙A類液體化工品和輕石腦油時，應設置氮氣密封保護系統。儲存Ⅰ、Ⅱ級毒性的甲B、乙A類液體儲罐應設置氮封保護系統。有些甲B、乙A類液體化工品有防聚合等特殊儲存需要，不適宜采用內浮頂儲罐，可選用固定頂儲罐、低壓儲罐和容量小于或等于50m3的臥式儲罐，但應采取氮封等安全保護措施，典型的易自聚不穩定的丁二烯、苯乙烯儲罐，應設置氮封系統，防止空氣進入儲罐。

  當儲罐出液閥開啟，放料時，液面下降，氣相部分容積增大，罐內氮氣壓力降低，供氮閥開啟，向儲罐注入氮氣，罐內氮氣壓力上升，當罐內壓力上升至供氮閥壓力設定值時，供氮閥自動關閉。儲罐內壁有兩個重要的腐蝕部位，分別是底部焊縫以上0-300 mm范圍內的罐壁和介質液位波動（即油氣界面附近）。雜質水在中長期沉積，地層水在灌溉時，由于排水管的中心線一般高于池壁約300毫米，所以池底總有200毫米-300毫米的水，沉積水中含有大量的氯化物、硫化物、氧氣、酸性物質等，形成強電解質溶液，產生電化學腐蝕，引起嚴重的局部腐蝕槽扎根。罐壁液位波動，由于介質和介質上部氣象空間氧含量不同，會形成氧濃度差電池而引起腐蝕。由于液位處干濕條件的頻繁變化，也會導致沉積物的堆積，形成亞尺度腐蝕。在進出儲罐的過程中，液位的變化和攪拌作用加速了兩種腐蝕。

當采用固定頂罐或低壓罐（單罐容積不小于100m3）儲存甲B、乙A類液體時，應采用氮氣或惰性氣體密封措施。如常見的甲醇、甲苯等甲B類物質；再如可燃液體二硫化碳，自燃點、沸點及閃點均較低，具有的揮發性、易燃性和爆炸性，采用固定頂罐水封加氮封儲存比采用單純的內浮頂罐儲存更安全可靠。

    當儲罐進液閥開啟，進料時，液面上降，氣相部份容積減小，罐內壓力升高，當高于泄氮閥壓力設定值時，泄氮閥打開，向外界釋放氮氣，罐內氮氣壓力下降，降至泄氮閥壓力設定值時，泄氮閥自動關閉。氮封裝置由供氮裝置和泄氮裝置兩部分組成。供氮裝置由指揮器和主閥兩部分組成；泄氮裝置由內反饋的壓開型微壓調節閥組成。氮氣壓力一般設為100mmH20，通過氮封裝置準確控制。

當儲罐進液閥開啟，向罐內添加物料時，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當罐內壓力升至高于泄氮裝置壓力設定值時，泄氮裝置打開，向外界釋放氮氣，使罐內壓力下降，降至泄氯裝置壓力設定點時，泄氮裝置自動關閉。當儲罐出液閥開啟，用戶放料時，液面下降，氣相部分容積增大，罐內壓力降低，供氮裝置開啟，向儲罐注入氮氣，使罐內壓力上升，當罐內壓力上升至供氮裝置自動關閉。

液體儲罐氮封閥+泄氮閥控制原理工作原理

供氮裝置結構，將設在罐頂的取壓點的介質經導壓管引入檢測機構（7）、介質在檢測元件上產生一個作用力與彈簧（8）、預緊力相平衡。當罐內壓力降低至低于供氮裝置壓力設定點時，平衡破壞，使指揮器閥芯（6）打開，使閥前氣體經減壓閥（5）、節流閥（4）、進入主閥執行機構（3）上、下膜室，打開主閥閥芯（2）、向罐內充注氮氣；當罐內壓力升至供氮裝置壓力設定點，由于預設彈簧力，關閉指揮器閥芯（6）、由于主閥執行機構中彈簧作用，關閉主閥，停止供氮。

泄氮裝置工作原理

泄氮裝置結構，該裝置采用內反饋結構，介質直接經閥蓋進入檢測機構（2)，介質在檢測元件上產生一個作用力與預設彈簧（3）預緊力相平衡。當罐內壓力升高至高于泄氮裝置壓力設定點時，平衡被破壞，使閥芯（1）上移，打開閥門，向外界泄放氮氣；當罐內壓力降至泄氮裝置壓力設定點，由于預設彈簧力作用，關閉閥門。

液體儲罐氮封閥+泄氮閥控制原理選用說明：

    一般供氮壓力在300~800KPa左右，氮封設定壓力1KPa，泄氮壓力2KPa，呼吸閥呼氣壓力3KPa，吸氣壓力-300Pa。

    罐頂呼吸閥僅起安全作用，是在主閥失靈，導致罐內壓力過高或過低時，起到安全作用，在正常情況下不工作。

泄氮閥安裝在罐頂，口徑一般與進液閥口徑相近，但工況參數不一樣，需進選型計算再定。

一般供氮閥選用ZZYVP-16B型指揮器自力式壓力調節閥，泄氮閥選用ZZVP-16K自力式微壓調節閥、呼吸閥采用阻火式。

液體儲罐氮封閥+泄氮閥控制原理技術參數和性能

閥體

公稱通徑		DN25、32、40、50、65、80、100mm
公稱壓力		PN1.0M Pa JB/T79.1-94、79.2-94等
法蘭標準
閥體材料		鑄鐵（HT200）、鑄鋼（ZG230-450）、鑄不銹鋼（ZG 1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti）
閥芯材料	硬密封	不銹鋼（1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti） 不銹鋼鑲嵌橡膠圈
	軟密封
閥桿材料		不銹鋼（1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti）
流量特性		-
使用溫度

執行器

壓力設定范圍(KPa)	0.4～0.5 5～10 9～14 13～19 18～24 22～28 27～33 36～44 42～51 49～58 56～66
膜蓋材料	A3、A4鋼板涂四氟乙烯
膜片材料	丁晴橡膠、乙炳橡膠、氟橡膠、耐油橡膠

性能

設定值偏差±5%		允許泄露量
允許泄露量	標準型	IV級（符合GB/T4312-92標準）
	嚴密型	VI級（符合GB/T4312-92標準）

五、液體儲罐氮封閥+泄氮閥控制原理 額定流量系數、額定行程、性能

ZZDG供氮裝置

公稱通徑DN	25									32	40	50	65	80	100
閥座通徑Dn	5	6	7	8	10	12	15	20	25	32	40	50	65	120	100
流量系數Kv	0.2	0.32	0.5	0.8	1.8	2.8	4.4	6.9	11	20	30	48	75	120	190
額定行程L	8									10		14	20		25

ZZDX泄氮裝置

公稱通徑DN	20	25	32	40	50	65	80	100
閥座通徑Dn	20	25	32	40	50	65	80	100
流量系數Kv	6.9	11	20	30	48	75	120	190
額定行程L	8		10		14	20		25

六、液體儲罐氮封閥+泄氮閥控制原理規格用技術參數：

主要參數及主要性能指標見表一                       表一

公稱通徑DN（mm）	20			25	40			50	80		100	150
閥座直徑（mm）	6	15	20	25	32	40		50	65	80	100	125	150
額定流量系數Kv	0.32	5	8	11	20	30		48	75	120	190	300	480
壓力調節范圍KPa	0.1～0.5、0.4～5.0、4.0～12.0、
公稱壓力PN（MPa）	1.6
被調介質溫度（℃）	-5～+100
流量特性	快開
調節精度（%）	≤±5
執行機構有效面積（cm2）	100						200		280			400
信號接口	內螺紋M10×1.5											M16X1.5

2、壓力調節范圍見表二                                 表二

壓力調節范圍（KPa）	指揮器膜室 有效面積（cm2）	執行機構膜室 有效面積（cm2）	使用閥門口徑（mm）
0.1～0.5	1200	100	20～32
0.4～5.0	600
4.0～12.0	400
0.1～0.5	1200	200	40～50
0.4～5.0	600
4.0～12.0	400
0.1～0.5	1200	400	65～100
0.4～5.0	600
4.0～12.0	400
0.1～0.5	1200	600	125～150
0.4～5.0	600
4.0～12.0	400

3、主要零件材料見表三                               表三

零 件 名 稱	材         料
氣動活塞式執行機構，指揮器	組合件
閥體，閥蓋	ZG230-450，ZG0Cr18Ni9Ti，ZG0Cr18Ni12Mo2Ti
推桿，閥桿	2Cr13，1Cr18Ni9
閥座	1Cr18Ni9Ti
閥芯（軟密封）/填料	聚四氟乙烯
膜片	橡膠夾增強滌綸織物/四氟膜片/氟橡膠膜片
彈簧	1Cr18Ni9Ti、60Si2Mn

七、液體儲罐氮封閥+泄氮閥控制原理壓力調節范圍確定

    設定壓力調節范圍分段詳見規格與技術參數表，應盡量將常用壓力設定值選取在范圍的中間值附近。ZZYVP-16B帶指揮器型自力式壓力氮封閥本身是一種調節系統，主閥需一定的推動壓力，即閥前壓力不得低于200KPa（表壓）。

十、液體儲罐氮封閥+泄氮閥控制原理安裝、維護、調試

1、安裝（見圖三）

    檢查整機零件是否缺損與松動，對使用有害人體健康的介質，必須進行強度、密封、泄漏與精度測試。

    在安裝前，對管道進行清洗（否則由于焊渣等管道垃圾，損壞閥芯密封面，導致閥門不能正常工作），閥門入口處要有足夠的直管段，并配有過濾器。閥體與管道的法蘭連接，要注意同軸度。

    安裝場地應考慮到人員與設備的安全，即便于操作，又有利于拆裝與維修。

    閥門應正立垂直安裝在水平管道上，導壓管必須安裝在距離閥出口至少六倍于公稱通徑的閥后管道上。閥自重較大與有振動的場合，要用支撐架，盡量避免水平安裝。

    介質流動方向應與閥體上的箭頭指向一致。因微壓閥屬于精密儀表，其中指揮器膜片直接承受介質壓力，若閥門反裝或管道有反沖壓力，則指揮器膜片由于受壓過高導致膜片損壞，閥門不能工作。閥門應在環境溫度-25～+55℃場所使用。

    為使自控系統失靈或檢修閥門時，仍能連續生產，應設置旁路閥（見圖三）。

維護：

    清洗閥門：對清洗一般介質，只要用水洗凈就可以。但對清洗有害健康的介質，首先要了解其性質，在選用相應的清洗辦法。

    閥門的拆卸：將外露表面生銹的零件先除銹，但在除銹前，要保護好閥座、閥芯、閥桿與推桿等精密零件的加工表面。拆裝閥座時應使用工具。

    閥芯、閥座：二密封面有較小的銹斑與磨損，可用機械加工的方法進行修理，如損壞嚴重必須換新。但不管修理或更換后的硬密封面，都必須進行研磨。

    閥桿：表面損壞，必須換新。

    壓縮彈簧：如有裂紋等影響強度的缺陷，必須換新。

    易損零件：填料、密封墊片與O型圈，每次檢修時，全部換新。膜片必須檢查是否有預示將來可能發生裂紋、老化與腐蝕等痕跡，根據檢驗結果，決定是否更換，但膜片使用期一般多2～3年。

    閥門組裝要注意對中，螺栓要在對角線上擰緊，滑動部分要加潤滑油。組裝后應按產品出廠測試項目與方法調試，并在這期間，可更準確地調整填料壓緊力與閥芯關閉位置。

液體儲罐氮封閥+泄氮閥控制原理調試：

    所需要壓力值是通過對指揮器頂部的調節螺母的操作而得到調整，打開頂部的防塵蓋，用扳手調整調節螺母。順時針方向旋轉使壓力增大，逆時針旋轉則壓力減小。安裝在壓力調節閥后的壓力表，可使工作人員借以觀察調整后的壓力給定值。

一是應采用氮封的儲罐未設置氮封系統。

二是后期增加的氮封系統未經正規設計，系統不能正常使用。

三是氮封系統壓力得不到有效管控。如進儲罐前的氮氣管線未設置自力式調節閥、無壓力表或壓力表選型過大，僅靠手動閥門控制進氣量，無法監控氮封壓力；氮封氣源未采用壓力分程控制，或自力式調節閥選型不合理，造成氮封壓力過高、過低，氮封系統不能正常使用；氮氣管線或儲罐上未設置壓力遠傳、報警，壓力得不到有效控制。

四是氮氣管線上的安全設施不足，如氮氣管線上未設置止回閥。

五是儲罐頂部未設置緊急泄放人孔(或緊急泄放閥)等保護措施。

六是因氮封壓力不穩定或為了節約成本，將氮氣管線閥門關閉，氮封系統未投用等。