液体储罐氮封阀+泄氮阀控制原理

【资料简介】

液体储罐氮封阀+泄氮阀控制原理

是一种控制阀后压力的调节阀，其初始位置的阀芯在开启位置，当指挥器执行机器检测到阀后压力升高至设定值，自动关闭指挥器，随即主阀开度逐渐减小，直至阀后压力稳定在要求的设定值。储罐罐壁的腐蚀：包括外壁和内壁。外壁接触式常压储罐周围的环境，一般为石化企业，工业大气中含有有害气体如二氧化硫、硫化氢、二氧化氮等，由于吸附、冷凝作用或雨水等原因，空气中的水蒸气或罐外的雨水。壁面形成水膜，水可能被酸、碱、盐等杂质溶解，会产生电解液的作用，导致金属表面电化学腐蚀。由于电解液层相对较薄，所以外壁的电化学腐蚀相对温和且均匀。但在罐顶凹陷处、焊缝凹陷处、保温层易积水处、风阻环与罐壁连接处等易积水处，会形成严重的局部腐蚀。

《石油库设计规范 》（GB 50074-2014）规定，当选用内浮顶储罐、固定顶储罐储存沸点低于45℃或在37.8℃时的饱和蒸气压大于88kPa的甲B类液体时，应设置氮气密封保护系统。当采用容量小于或等于10000m3的固定顶储罐、低压储罐或容量不大于100m3的卧式储罐储存沸点不低于45℃或在37.8℃时的饱和蒸气压不大于88kPa的甲B、乙A类液体化工品和轻石脑油时，应设置氮气密封保护系统。储存Ⅰ、Ⅱ级毒性的甲B、乙A类液体储罐应设置氮封保护系统。有些甲B、乙A类液体化工品有防聚合等特殊储存需要，不适宜采用内浮顶储罐，可选用固定顶储罐、低压储罐和容量小于或等于50m3的卧式储罐，但应采取氮封等安全保护措施，典型的易自聚不稳定的丁二烯、苯乙烯储罐，应设置氮封系统，防止空气进入储罐。

  当储罐出液阀开启，放料时，液面下降，气相部分容积增大，罐内氮气压力降低，供氮阀开启，向储罐注入氮气，罐内氮气压力上升，当罐内压力上升至供氮阀压力设定值时，供氮阀自动关闭。储罐内壁有两个重要的腐蚀部位，分别是底部焊缝以上0-300 mm范围内的罐壁和介质液位波动（即油气界面附近）。杂质水在中长期沉积，地层水在灌溉时，由于排水管的中心线一般高于池壁约300毫米，所以池底总有200毫米-300毫米的水，沉积水中含有大量的氯化物、硫化物、氧气、酸性物质等，形成强电解质溶液，产生电化学腐蚀，引起严重的局部腐蚀槽扎根。罐壁液位波动，由于介质和介质上部气象空间氧含量不同，会形成氧浓度差电池而引起腐蚀。由于液位处干湿条件的频繁变化，也会导致沉积物的堆积，形成亚尺度腐蚀。在进出储罐的过程中，液位的变化和搅拌作用加速了两种腐蚀。

当采用固定顶罐或低压罐（单罐容积不小于100m3）储存甲B、乙A类液体时，应采用氮气或惰性气体密封措施。如常见的甲醇、甲苯等甲B类物质；再如可燃液体二硫化碳，自燃点、沸点及闪点均较低，具有的挥发性、易燃性和爆炸性，采用固定顶罐水封加氮封储存比采用单纯的内浮顶罐储存更安全可靠。

    当储罐进液阀开启，进料时，液面上降，气相部份容积减小，罐内压力升高，当高于泄氮阀压力设定值时，泄氮阀打开，向外界释放氮气，罐内氮气压力下降，降至泄氮阀压力设定值时，泄氮阀自动关闭。氮封装置由供氮装置和泄氮装置两部分组成。供氮装置由指挥器和主阀两部分组成；泄氮装置由内反馈的压开型微压调节阀组成。氮气压力一般设为100mmH20，通过氮封装置准确控制。

当储罐进液阀开启，向罐内添加物料时，液面上升，气相部分容积减小，压力升高，当罐内压力升至高于泄氮装置压力设定值时，泄氮装置打开，向外界释放氮气，使罐内压力下降，降至泄氯装置压力设定点时，泄氮装置自动关闭。当储罐出液阀开启，用户放料时，液面下降，气相部分容积增大，罐内压力降低，供氮装置开启，向储罐注入氮气，使罐内压力上升，当罐内压力上升至供氮装置自动关闭。

液体储罐氮封阀+泄氮阀控制原理工作原理

供氮装置结构，将设在罐顶的取压点的介质经导压管引入检测机构（7）、介质在检测元件上产生一个作用力与弹簧（8）、预紧力相平衡。当罐内压力降低至低于供氮装置压力设定点时，平衡破坏，使指挥器阀芯（6）打开，使阀前气体经减压阀（5）、节流阀（4）、进入主阀执行机构（3）上、下膜室，打开主阀阀芯（2）、向罐内充注氮气；当罐内压力升至供氮装置压力设定点，由于预设弹簧力，关闭指挥器阀芯（6）、由于主阀执行机构中弹簧作用，关闭主阀，停止供氮。

泄氮装置工作原理

泄氮装置结构，该装置采用内反馈结构，介质直接经阀盖进入检测机构（2)，介质在检测元件上产生一个作用力与预设弹簧（3）预紧力相平衡。当罐内压力升高至高于泄氮装置压力设定点时，平衡被破坏，使阀芯（1）上移，打开阀门，向外界泄放氮气；当罐内压力降至泄氮装置压力设定点，由于预设弹簧力作用，关闭阀门。

液体储罐氮封阀+泄氮阀控制原理选用说明：

    一般供氮压力在300~800KPa左右，氮封设定压力1KPa，泄氮压力2KPa，呼吸阀呼气压力3KPa，吸气压力-300Pa。

    罐顶呼吸阀仅起安全作用，是在主阀失灵，导致罐内压力过高或过低时，起到安全作用，在正常情况下不工作。

泄氮阀安装在罐顶，口径一般与进液阀口径相近，但工况参数不一样，需进选型计算再定。

一般供氮阀选用ZZYVP-16B型指挥器自力式压力调节阀，泄氮阀选用ZZVP-16K自力式微压调节阀、呼吸阀采用阻火式。

液体储罐氮封阀+泄氮阀控制原理技术参数和性能

阀体

公称通径		DN25、32、40、50、65、80、100mm
公称压力		PN1.0M Pa JB/T79.1-94、79.2-94等
法兰标准
阀体材料		铸铁（HT200）、铸钢（ZG230-450）、铸不锈钢（ZG 1Cr18Ni9Ti、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti）
阀芯材料	硬密封	不锈钢（1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti） 不锈钢镶嵌橡胶圈
	软密封
阀杆材料		不锈钢（1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo2Ti）
流量特性		-
使用温度

执行器

压力设定范围(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
膜盖材料	A3、A4钢板涂四氟乙烯
膜片材料	丁晴橡胶、乙炳橡胶、氟橡胶、耐油橡胶

性能

设定值偏差±5%		允许泄露量
允许泄露量	标准型	IV级（符合GB/T4312-92标准）
	严密型	VI级（符合GB/T4312-92标准）

五、液体储罐氮封阀+泄氮阀控制原理 额定流量系数、额定行程、性能

ZZDG供氮装置

公称通径DN	25									32	40	50	65	80	100
阀座通径Dn	5	6	7	8	10	12	15	20	25	32	40	50	65	120	100
流量系数Kv	0.2	0.32	0.5	0.8	1.8	2.8	4.4	6.9	11	20	30	48	75	120	190
额定行程L	8									10		14	20		25

ZZDX泄氮装置

公称通径DN	20	25	32	40	50	65	80	100
阀座通径Dn	20	25	32	40	50	65	80	100
流量系数Kv	6.9	11	20	30	48	75	120	190
额定行程L	8		10		14	20		25

六、液体储罐氮封阀+泄氮阀控制原理规格用技术参数：

主要参数及主要性能指标见表一                       表一

公称通径DN（mm）	20			25	40			50	80		100	150
阀座直径（mm）	6	15	20	25	32	40		50	65	80	100	125	150
额定流量系数Kv	0.32	5	8	11	20	30		48	75	120	190	300	480
压力调节范围KPa	0.1～0.5、0.4～5.0、4.0～12.0、
公称压力PN（MPa）	1.6
被调介质温度（℃）	-5～+100
流量特性	快开
调节精度（%）	≤±5
执行机构有效面积（cm2）	100						200		280			400
信号接口	内螺纹M10×1.5											M16X1.5

2、压力调节范围见表二                                 表二

压力调节范围（KPa）	指挥器膜室 有效面积（cm2）	执行机构膜室 有效面积（cm2）	使用阀门口径（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、主要零件材料见表三                               表三

零 件 名 称	材         料
气动活塞式执行机构，指挥器	组合件
阀体，阀盖	ZG230-450，ZG0Cr18Ni9Ti，ZG0Cr18Ni12Mo2Ti
推杆，阀杆	2Cr13，1Cr18Ni9
阀座	1Cr18Ni9Ti
阀芯（软密封）/填料	聚四氟乙烯
膜片	橡胶夹增强涤纶织物/四氟膜片/氟橡胶膜片
弹簧	1Cr18Ni9Ti、60Si2Mn

七、液体储罐氮封阀+泄氮阀控制原理压力调节范围确定

    设定压力调节范围分段详见规格与技术参数表，应尽量将常用压力设定值选取在范围的中间值附近。ZZYVP-16B带指挥器型自力式压力氮封阀本身是一种调节系统，主阀需一定的推动压力，即阀前压力不得低于200KPa（表压）。

十、液体储罐氮封阀+泄氮阀控制原理安装、维护、调试

1、安装（见图三）

    检查整机零件是否缺损与松动，对使用有害人体健康的介质，必须进行强度、密封、泄漏与精度测试。

    在安装前，对管道进行清洗（否则由于焊渣等管道垃圾，损坏阀芯密封面，导致阀门不能正常工作），阀门入口处要有足够的直管段，并配有过滤器。阀体与管道的法兰连接，要注意同轴度。

    安装场地应考虑到人员与设备的安全，即便于操作，又有利于拆装与维修。

    阀门应正立垂直安装在水平管道上，导压管必须安装在距离阀出口至少六倍于公称通径的阀后管道上。阀自重较大与有振动的场合，要用支撑架，尽量避免水平安装。

    介质流动方向应与阀体上的箭头指向一致。因微压阀属于精密仪表，其中指挥器膜片直接承受介质压力，若阀门反装或管道有反冲压力，则指挥器膜片由于受压过高导致膜片损坏，阀门不能工作。阀门应在环境温度-25～+55℃场所使用。

    为使自控系统失灵或检修阀门时，仍能连续生产，应设置旁路阀（见图三）。

维护：

    清洗阀门：对清洗一般介质，只要用水洗净就可以。但对清洗有害健康的介质，首先要了解其性质，在选用相应的清洗办法。

    阀门的拆卸：将外露表面生锈的零件先除锈，但在除锈前，要保护好阀座、阀芯、阀杆与推杆等精密零件的加工表面。拆装阀座时应使用工具。

    阀芯、阀座：二密封面有较小的锈斑与磨损，可用机械加工的方法进行修理，如损坏严重必须换新。但不管修理或更换后的硬密封面，都必须进行研磨。

    阀杆：表面损坏，必须换新。

    压缩弹簧：如有裂纹等影响强度的缺陷，必须换新。

    易损零件：填料、密封垫片与O型圈，每次检修时，全部换新。膜片必须检查是否有预示将来可能发生裂纹、老化与腐蚀等痕迹，根据检验结果，决定是否更换，但膜片使用期一般多2～3年。

    阀门组装要注意对中，螺栓要在对角线上拧紧，滑动部分要加润滑油。组装后应按产品出厂测试项目与方法调试，并在这期间，可更准确地调整填料压紧力与阀芯关闭位置。

液体储罐氮封阀+泄氮阀控制原理调试：

    所需要压力值是通过对指挥器顶部的调节螺母的操作而得到调整，打开顶部的防尘盖，用扳手调整调节螺母。顺时针方向旋转使压力增大，逆时针旋转则压力减小。安装在压力调节阀后的压力表，可使工作人员借以观察调整后的压力给定值。

一是应采用氮封的储罐未设置氮封系统。

二是后期增加的氮封系统未经正规设计，系统不能正常使用。

三是氮封系统压力得不到有效管控。如进储罐前的氮气管线未设置自力式调节阀、无压力表或压力表选型过大，仅靠手动阀门控制进气量，无法监控氮封压力；氮封气源未采用压力分程控制，或自力式调节阀选型不合理，造成氮封压力过高、过低，氮封系统不能正常使用；氮气管线或储罐上未设置压力远传、报警，压力得不到有效控制。

四是氮气管线上的安全设施不足，如氮气管线上未设置止回阀。

五是储罐顶部未设置紧急泄放人孔(或紧急泄放阀)等保护措施。

六是因氮封压力不稳定或为了节约成本，将氮气管线阀门关闭，氮封系统未投用等。