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化工儲罐壓力控制設計方案
上海申弘閥門有限公司
之前介紹萬溯化學擴建自立式減壓閥，現(xiàn)在介紹化工儲罐壓力控制設計方案
一、基本原理
在儲罐上設置氮封系統(tǒng)，維持罐內(nèi)氣相空間壓力在1.2KPa左右，當氣相空間壓力高于1.4KPa時，氮封閥關閉，停止氮氣供應；當氣相空間壓力低于0.8KPa時，氮封閥開啟，開始補充氮氣，保證儲罐在正常運行過程中不吸進空氣，防止形成爆炸性氣體。 儲罐氮封系統(tǒng)使用的氮氣純度不宜低于99.96%，氮氣壓力宜為0.5~0.6MPa。ZZYVP型氮氣自力式調(diào)節(jié)閥，是一種無須外來能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身的壓力變化達到自動調(diào)節(jié)和穩(wěn)定閥后壓力為設定值的節(jié)能型壓力調(diào)節(jié)閥。該閥壓力設定在指揮器上實現(xiàn)，方便、快捷，壓力設定值在運行中也可隨意調(diào)整；控制精度高，可比一般ZZY型直接操作自力式壓力調(diào)節(jié)閥高一倍，適合于控制精度要求高的場合。它廣泛應用于化工、石油、冶金、電力、輕紡等工業(yè)部門中用作生產(chǎn)過程的自動調(diào)節(jié)。
二、結構與原理
ZZYVP型氮氣自力式調(diào)節(jié)閥是由指揮器、調(diào)節(jié)閥、執(zhí)行機構和閥后接管四部分組成。（見圖一）
工作原理：介質(zhì)以所示箭頭方向進入閥體，一路經(jīng)過濾減壓器減壓后的壓力被引入指揮器；另一路通過閥芯、閥座，節(jié)流后的壓力流向閥后，并通過導壓管引入指揮器執(zhí)行機構。當閥后壓力高于設定壓力時，其壓力作用在指揮器薄膜有效面上產(chǎn)生一個推力帶動指揮器閥芯關閉，切斷引入主閥執(zhí)行機構膜室中的壓力，使主閥閥芯關閉，閥后壓力隨之降低。當閥后壓力低于設定值時，由于指揮器主彈簧的反作用力打開指揮器閥芯，閥前壓力又被引入主閥執(zhí)行機構膜室產(chǎn)生推力，使主閥閥芯打開，閥后壓力隨之升高。如此往復，保持閥后壓力為設定值。
化工儲罐壓力控制設計方案主要參數(shù)、性能指標與材料
1、主要參數(shù)及主要性能指標見表一
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(shù)Kv | 0.32 | 5 | 8 | 11 | 20 | 30 | 48 | 75 | 120 | 190 | 300 | 480 | |
壓力調(diào)節(jié)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(diào)介質(zhì)溫度（℃） | -5～+100 | ||||||||||||
流量特性 | 快開 | ||||||||||||
調(diào)節(jié)精度（%） | ≤±5 | ||||||||||||
執(zhí)行機構有效面積（cm2） | 100 | 200 | 280 | 400 | |||||||||
信號接口 | 內(nèi)螺紋M10×1 | M16X1 | |||||||||||
2、壓力調(diào)節(jié)范圍見表二
壓力調(diào)節(jié)范圍（KPa） | 指揮器膜室 有效面積（cm2） | 執(zhí)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
零 件 名 稱 | 材 料 |
氣動活塞式執(zhí)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 |
波紋膜片 | 橡膠夾增強滌綸織物 |
彈簧 | 1Cr18Ni9Ti、60Si2Mn |
3．規(guī)格與技術參數(shù)：
3.1公稱通徑：DN20~200 3.2公稱壓力：PN10、16 3.3流量特性：快開
3.4性能指標：符合Q/SF.J02.01.06-1997
3.5結構型式：單座壓力（≤0.1Mpa時）、雙座(壓力較高，且口徑較大時) 3.6執(zhí)行機構類型：簿膜式
3.7壓力調(diào)節(jié)范圍（KPa）：0.5~100內(nèi)分段
選型時注意： 執(zhí)行機構400CM2(現(xiàn)有常規(guī)調(diào)節(jié)范圍0.5~8Kpa、 6.5~20Kpa)
600CM2(現(xiàn)有常規(guī)調(diào)節(jié)范圍0.5~5.5Kpa、 5~15Kpa) 200 CM2
調(diào)節(jié)精度：±5%（執(zhí)行機構和彈簧剛度有關）
需帶截止閥,保護執(zhí)行機構膜片的作用 當口徑小于10mm時,閥前壓力在1~2kg/cm2,設定閥后壓力只有幾個Kpa時，也可選用微壓閥(溫度小于100℃)。
例：P1=30 KPa(G), P2=2KPa(G), 流量Qmax= 200Nm3/h, Qnor=150Nm3/h,
Qnor=120Nm3/h介質(zhì)N2，溫度：常溫，控制差壓：20(kPa)
計算KV14.3、10.8、8.6選KV20，開度46％、31％、23％
DN40 ZZVP-1B
執(zhí)行機構600CM2，壓力調(diào)節(jié)范圍0.5~5.5Kpa,閥體ZG230-450,閥內(nèi)件1Cr18Ni9Ti
例：P1max=400 KPa(G), P1min=250KPa(G), P2max=120 KPa(G), P2min=30KPa(G), 流量Qmax= 1200Nm3/h, Qnor=400 Nm3/h,介質(zhì)N2，溫度：常溫，控制差壓：20(kPa)
差壓閥一定要搞清楚工藝狀況
二、工藝方案
以4臺輕質(zhì)油內(nèi)浮頂儲罐組成的罐組為例，設計方案如下：
1.內(nèi)浮頂儲罐改造
1）封堵儲罐罐壁（頂）的通氣口。
2）核算罐頂呼吸閥是否滿足設置氮封后的需求。呼吸閥的數(shù)量及規(guī)格按照《石油化工儲運系統(tǒng)罐區(qū)設計規(guī)范》SH/T 3007-2007確定（見表一）。呼吸量除滿足儲罐的大、小呼吸外，還應考慮氮封閥不能關閉時的進氣量等因素。
3）在儲罐罐頂增加氮氣接入口和引壓口。為確保壓力取值的準確性，兩開口之間的距離不宜小于1m。
4）量油孔應加導向管，確保量油作業(yè)時不影響氮封壓力。
5）儲罐罐頂增加緊急泄壓人孔接口。
2.工藝流程
1）在每臺儲罐上設置先導式氮封閥組和限流孔板旁路，正常情況下使用氮封閥組維持罐內(nèi)氣相空間壓力在1.2KPa左右，當氣相空間壓力高于1.4KPa時，氮封閥關閉，停止氮氣供應；當氣相空間壓力低于0.8KPa時，氮封閥開啟，開始補充氮氣；當?shù)忾y需要檢修或故障時，使用限流孔板旁路給儲罐內(nèi)補充氮氣，壓力高于1.5KPa時，通過帶阻火器的呼吸閥外排（短時間連續(xù)補充氮氣）。
2）當?shù)忾y事故失靈不能及時關閉，造成罐內(nèi)壓力超過1.5Kpa時，通過帶阻火器的呼吸閥外排；當?shù)忾y事故失靈不能及時開啟時，造成罐內(nèi)壓力降低至-0.3Kpa時，通過帶阻火器呼吸閥向罐內(nèi)補充空氣，確保罐內(nèi)壓力不低于儲罐的設計壓力低限（-0.5Kpa）。
3）為確保設置氮封儲罐事故工況下的安全排放，應在儲罐上設置緊急泄放閥，緊急泄放閥定壓不應高于儲罐的設計壓力上限（2.0Kpa）。
4）當需要使用限流孔板旁路補充氮氣時，流量宜等于油品出罐流量，氮氣管道的管徑為DN50，氮氣的操作壓力為0.5MPa。
5）若在相同油品儲罐之間設置有氣相聯(lián)通管道，每臺儲罐出口均應設置阻火器，以防止事故擴大。
6）阻火器應選用安全性能滿足要求的產(chǎn)品，且阻力降不應大于0.3KPa。
壓力調(diào)節(jié)閥無需外加能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動力源引入壓力閥的指揮器以控制供氮閥閥芯位置，改變流經(jīng)供氮閥ZZYVP-16閥門的介質(zhì)流量，使氮封閥ZZYVP閥門后端壓力保持恒定。公稱壓力有1.0、1.6Mpa;壓力分段調(diào)節(jié)從0.5至1000Kpa,工作溫度0～100℃；法蘭標準按GB9113-88，凸面法蘭結構長度按GB12221-89標準。
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥罐用氮封閥ZZYVP-16B型自力式微壓閥氮閥是一種于中大型儲罐氣體覆蓋保護系統(tǒng)中的微壓控制閥， 可將≤1.2MPa的氮封氣一次節(jié)流輸出至幾十毫米水柱的微壓氣體。 氮封裝置主要用于儲罐頂部氮氣壓力恒定控制，以保護罐內(nèi)物料不被氮化及儲罐安全。 氮封裝置由ZZY快速泄放閥及ZZV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)壓力升高至設定壓力時，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， 開啟閥門，向罐內(nèi)充注氮氣。因微壓調(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， 壓力可按分段設定，從0.5Kpa 至66 Kpa以下，介質(zhì)溫度溫度≤80℃
1、氮封閥裝置安裝：
(1)安裝氮封閥前，檢查整機零件是否缺損或者松動，對管道應進行清洗，介質(zhì)流向應與閥體箭頭指向一致。
(2) 為便于現(xiàn)場維修與操作，氮封閥四周應留有適當?shù)目臻g。
(3)氮封閥應正立垂直安裝在水平管道上，閥體與管道的法蘭連接，要注意軸度，并應安裝在環(huán)境溫度不超過-25~55°C的場合使用。
2、使用
(1)開啟閥前截止閥，使介質(zhì)緩慢流入閥體
(2)擰開指揮器護罩，松開指揮器調(diào)節(jié)螺釘
(3)調(diào)節(jié)指揮器主彈簧，使閥后壓力至設定值
(4)固定指揮器調(diào)節(jié)螺釘，裝好護罩，調(diào)壓閥即可開始工作
(5)不用時，關閉閥前截止閥
3、維護
(1)拆卸閥門時，要保護好精密零件的表面，拆裝閥座時，要使用工具
(2)閥芯與閥座，不管修理或者更換，密封面都必須進行研磨
(3)彈簧若有裂縫跡象，必須更換
(4)密封墊片與0型圈每次檢修時全部更換，膜片根據(jù)檢查結果而定。
(5)閥門平時維護，只有觀察閥后導壓器上的壓力表是否符合設計值要求即可。另外若發(fā)現(xiàn)各連接處有滲漏，可擰緊螺母與螺釘或更換密封墊片與0型圈
教你如何正確的認識氮封閥
氮封閥選型結構與工作原理：
氮封閥裝置由供氮閥、 泄氮閥、 呼吸閥 組成，供氮閥由指揮器和主閥兩部分組成;泄氮閥由內(nèi)反饋的壓開型微壓調(diào)節(jié)閥組成，氮氣壓力一般設為100mmH2O，通過氮封裝置控制。當儲罐進液閥開啟，向罐內(nèi)添加物料時，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當罐內(nèi)壓力升至高于泄氮閥壓力設定值時，泄氮閥打開，向外界釋放氮氣，使罐內(nèi)壓力下降，降至泄氮閥壓力設定點時，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(nèi)壓力降低，供氮閥開啟，向儲罐內(nèi)注入氮氣，使罐內(nèi)壓力上升，升至供氮閥壓力設定點，自動關閉。
氮封閥選型裝置供氮閥說明：
氮封閥門氮氣壓力一般設為100mmH2O.通過氮封閥裝置控制。當儲罐進液閥開啟，向罐內(nèi)添加物料時，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當罐內(nèi)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(nèi)壓力下降，降至泄氮裝置壓力設定點時，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(nèi)壓力降低，供氮裝置開啟，向儲罐注入氮氣，使罐內(nèi)壓力上升，當罐內(nèi)壓力上升至供氮裝置自動關閉。
氮封閥選型裝置泄氮閥說明：
一般供氮氣壓力在3×10^5-10×10^5Pa之間，罐頂呼吸閥僅起安全作用，是在主閥失靈，導致罐內(nèi)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一致，一般泄氮閥的壓力設定點略大于供氮閥的壓力設定點，以免供、泄氮裝置頻繁工作，浪費氮氣、影響設備的使用壽命。與本文相關的產(chǎn)品有化工隔膜閥構造原理
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