化工储罐氮封阀装置故障分析及处理

有的单位的储罐氮封阀没有安装在罐顶而是装在了储罐底部，说是方便检查维修，但实际上多数安装在储罐底部的氮封阀，氮封效果不好，不能隔绝空气。经常有设计人员问氮封阀能不能装在储罐底部的问题。贮罐的氮封有两种形式均在正常运行，这两种形式的氮气的氮气来源压力均为氮气钢瓶来的氮气，氮气压力很高，但氮气管道较细，均没有减压阀，而直接进入自力式带指挥器型供氮阀，自力式带指挥器型供氮阀入口端压力一般要求保证在0.3到0.6MPa之间，入口压力低于0.3MPa会使供氮阀不起作用，贮罐的氮封压力很低，一般选型时会按照储罐的大小和每小时进出物料量来确定供氮阀和泄氮阀的管径（一般泄氮阀的管径要2倍于供氮阀的管径）对于贮槽的保护一种型式是通过与自力式氮封阀配套的安装在贮槽顶的氮封阀来控制的，该氮封阀也是由自力式调节阀厂家提供的，氮封阀的作用是配合自力式调节阀工作起到安全的作用，在压力过高时，如当贮罐的压力在+500pa时，虽然氮封阀停止进入氮气，但当贮罐继续进入物料时，贮罐的压力上升，则贮罐内的物料通过氮封阀排出气体，以维持贮罐内的气体的压力维持不超过+500pa，使贮槽不超压，当贮罐压力将低于供氮阀设定压力值时，供氮阀进入氮气以使贮罐压力不致过低。下面来分析一下氮封阀安装在储罐顶部还是储罐底部的问题。

1、化工储罐氮封阀装置故障分析及处理储罐氮封的作用

1）氮封的主要作用是隔绝空气。当储罐内储存的物料被泵抽出和（或）由于外界温度降低，使储罐内气体冷却收缩时，氮封系统自动补入氮封气，用氮封气使储罐内维持一定正压力，阻止空气进入储罐内，防止储罐内物料与空气接触，从而防止储罐内物料与空气中的水分和氧气接触而被污染变质；氮封也是一种安全措施，能有效防止储罐内部形成爆炸性气体、抑制硫化亚铁自燃；

2）其次是可以减少物料的挥发。当罐内压力降低时，可以通过补充氮气补偿液面上的静压力，从而在一定程度上减少了物料的挥发损耗。

化工储罐氮封阀装置故障分析及处理主要技术参数及性能指标

泄氨装置主要技术参数及性能指标

化工储罐氮封阀装置故障分析及处理主要零件材料

• 阀  体：ZG230-450、ZG1Cr18Ni9Ti

• 阀内件：1Cr18Ni9Ti

• 膜  盖：A3、1Cr18Ni9Ti

• 膜  片：夹增强涤纶织物丁腈橡胶、氟橡胶

• 弹  簧：60Si2Mn、1Cr18Ni9Ti

﹡根据用户要求，阀体、阀内件、膜盖可采用其它牌号材质。

化工储罐氮封阀装置故障分析及处理外形尺寸及重量

1供氮装置外形尺寸及重量

2泄氮装置外形尺寸及重量

化工储罐氮封阀装置故障分析及处理连接尺寸及标准

• 连接方式：法兰、螺纹

• 法兰端面距：按GB12221-89标准

• 法兰标准：按GB/T9113-2000标准

• 法兰面型式：RF

• 执行机构气信号接口：M16×1.5

  注：以上数据可根据用户需要加工制造。

2、化工储罐氮封阀装置故障分析及处理阀能否正常工作的关键点

氮封阀能否正常工作的关键不在于氮封阀是安装在罐顶还是罐底，关键点是氮封阀测取的压力信号是否能真实反映储罐内的工作压力，也就是氮封阀引压管的取压源点的位置是否合适的问题。还有一种形式则是氮封阀与带双水封的呼吸槽配套，贮罐压力也是控制±500pa，工作原理基本同上，当压力达到+500pa时，贮罐内的气体冲破呼吸槽的水封，保持了贮罐内的压力不超过+500pa，当贮罐内的压力过低时，一方面自力式调节阀动作补充氮气到贮罐，以维持氮气压力不致过低，万一自力式调节阀故障时，呼吸槽的另一个水封起了作用，外界气体冲破另一水封进入贮罐，以维持贮罐压力不致过低到 －500pa，避免了贮罐的吸瘪。上述的形式，即防止了贮罐的正压可能带来的超压现象，也避免了贮罐负压可能带来的贮罐吸瘪现象，确保了贮罐的安全。

化工储罐氮封阀装置故障分析及处理故障分析及处理
    （1）某大芳烃装置开车初期，发现24台氮封阀工作都不正常。拆阀检查，发现氮封阀的气导阀、主阀和两个阀芯室内壁等沾了一层厚厚的污垢，经过擦拭，涂 润滑脂后能正常使用。在阀座处还发现了一些焊渣导致开车后管道内的铁锈、残存的杂物等被氮气吹到了氮封阀内，使主阀不能回到阀座上。
    （2）导压管堵塞。如果导压管堵塞，氮封阀没有反馈信号，也会造成氮气不停地向罐内补充。
    （3）弹簧弹力变小。如果气导阀、主阀和两个阀芯室不脏，而且导压管也未堵塞，应检查气导阀下面小弹簧的弹力，若弹力减小，会使氮封阀不停地补气。可以将弹簧拉长，增加其弹力。
    （4）密封圈损坏。气导阀在工作过程中动作较频繁。使密封圈经常受到阀座的冲击，导致密封圈磨损或断裂，起不到密封作用，更换密封圈即可
    （5）控制气入口与气导阀出口装反。这属于产品质量问题。结合氮封阀的工作原理图，即可作出判断。

3、化工储罐氮封阀装置故障分析及处理引压管取压源点的位置对氮封阀测压的影响

1）如果氮封阀的引压管取压源点在罐顶，测取的是罐顶压力，则氮封阀安装在罐顶与罐底对于氮封阀的控制没有多少差别性，差别只在于测到的压力与储罐内压力有个罐顶到罐底的氮气引压管道的静压差问题，这个静压差的影响可以通过零点压力设定来消除的。这个引压管的静压差Δp=ρgh，引压管的氮气密度随温度变化而变化，按一天之内最多温度变化10℃考虑，一天之内引压管的氮气密度变化率在3.6%以内，这个变化率对氮封阀的控制不会有什么影响；对于季节温度变化引起氮气密度变化产生的对氮封阀的控制影响，可以根据每个季度的平均气温调整一下零点压力。

2）如果氮封阀的引压管取压源点在阀后的管道上，测取的是管道压力，则氮封阀安装在罐顶与罐底对于氮封阀的控制就有差别性了。因为有个氮封阀后管道阻力降的问题，取压源点的压力与罐内压力差了静压差与阻力降之和，这个静压差的影响可以通过零点压力设定来消除的，但是这个管道阻力降的影响不能忽略，这个阻力降跟管道当量长度是正比关系，跟流量平方是正比关系，跟管径的五次方是反比关系，这个阻力降的大小会影响到氮封阀的控制。

4、化工储罐氮封阀装置故障分析及处理的引压管取压源点在阀后的管道上时，氮封阀后的管道阻力降对氮封阀控制的影响

《石油化工储运系统罐区设计规范》SH/T3007-2014推荐的储罐充氮量如下表：

以DN50～DN250管道为例，分别计算氮封阀后氮气流量300 Nm3/h～2500 Nm3/h、管长1m、10～25m（差不多就是氮封阀安装在储罐底部时氮封阀后的管道长度）的管道阻力降。计算结果如下表：从上表可以看出，管径对阻力降的影响比较大，当管径取DN50、DN80、DN100时，阻力降数值相对氮封阀的设定压力值就比较大了。

当氮封阀引压管取压源点在阀后的管道上时，氮封阀后的管道阻力降越小对氮封阀控制的影响就越小；当氮封阀后的管道阻力降接近或超过氮封阀的设定压力值（表压）时，对氮封阀控制的影响就比较大了。

下面来分析一下，当氮封阀引压管取压源点在阀后的管道上时，氮封阀后的管道阻力降对氮封阀控制的影响。

a) 采用开-关型氮封阀

当储罐往外付出和（或）由于外界温度降低时，储罐压力就降低，当取压源点的压力降低到氮封阀设定开启压力（一般取200Pa(G)）氮封阀就打开，此时阀后管道就有了阻力降，当取压源点的压力高于氮封阀设定关闭压力（一般取500Pa(G)）氮封阀就关闭，但此时实际上储罐内的压力没有达到氮封阀设定关闭压力；氮封阀关闭后阻力降没有了，取压源点压力又回到低于氮封阀设定开启压力，氮封阀又打开补氮……如此反复循环动作。当氮封阀的补气速度赶不上储罐降压速度时，储罐压力就继续降低，有可能降低到呼吸阀设定吸气压力（-300Pa(G)），此时呼吸阀吸入空气，影响了储罐氮封效果。

b) 采用自力式型氮封阀

当储罐往外付出和（或）由于外界温度降低时，储罐压力就降低，当取压源点的压力降低到氮封阀设定压力（一般取300Pa(G)）氮封阀就打开，自力式氮封阀会自动调节阀的开度，使取压源点的压力自动平衡到低于氮封阀设定压力（一般取300Pa(G)），使氮封阀一直处于补气状态，但此时氮封阀的补气速度不一定赶上储罐降压速度。当氮封阀的补气速度赶不上储罐降压速度时，储罐压力就继续降低，有可能降低到呼吸阀设定吸气压力（-300Pa(G)），此时呼吸阀吸入空气，影响了储罐氮封效果。

5、化工储罐氮封阀装置故障分析及处理结论

氮封阀引压管的取压源点的位置是否合适是氮封阀能否正常工作的关键。氮封阀无论是装在罐顶还是罐底，取压源点要选取在罐顶，取压源点离氮封进气口适当距离，0.8m以上为好，不要在氮封阀后管道上取压；如果取压源点要选取在氮封阀后管道上，氮封阀后管道就要选取合适的管径，使管道阻力降相对于氮封阀的设定压力（表压）要比较小，否则就会影响氮封阀的控制，这也是大多数储罐氮封效果不好的原因。

氮封阀最好不要安装在罐底部。设计规范也是要求氮封阀安装在罐顶的。《石油化工罐区自动化系统设计规范》(SH/T3184-2017)第5.4.5.3条要求“氮封阀应安装在尽量靠近罐顶入口的气管线上，外取压管线的取源点宜设在罐顶，以便检测罐內的真实压力"。当氮封阀安装在罐底部时，要考虑罐顶到罐底的氮气引压管道的静压差问题，这个静压差的影响要通过零点压力设定来消除。

6、化工储罐氮封阀装置故障分析及处理安装位置的其他影响

1）如果氮封阀装在罐顶，就没有阀后积液的问题；如果氮封阀装在罐底部，就要考虑阀后凝液的排放问题，其中最主要的问题还是一些腐蚀性介质的凝液对氮封阀的阀芯和阀座有腐蚀作用，会影响氮封阀的密封性。

2）至于考虑氮封窒息灭火要求把氮封阀装在罐底，那是某些消防人士自己拍脑袋想出来的，并无进行过科学论证。