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，維持罐內氣相空間壓力在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型氮氣自力式調節閥，是一種無須外來能源，利用被調介質自身的壓力變化達到自動調節和穩定閥后壓力為設定值的節能型壓力調節閥。該閥壓力設定在指揮器上實現，方便、快捷，壓力設定值在運行中也可隨意調整；控制精度高，可比一般ZZY型直接操作自力式壓力調節閥高一倍，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、輕紡等工業部門中用作生產過程的自動調節。
二、結構與原理
ZZYVP型氮氣自力式調節閥是由指揮器、調節閥、執行機構和閥后接管四部分組成。（見圖一）
工作原理：介質以所示箭頭方向進入閥體，一路經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，節流后的壓力流向閥后，并通過導壓管引入指揮器執行機構。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生一個推力帶動指揮器閥芯關閉，切斷引入主閥執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行機構膜室產生推力，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、性能指標與材料
1、主要參數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 | M16X1 | |||||||||||
2、壓力調節范圍見表二
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
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 |
波紋膜片 | 橡膠夾增強滌綸織物 |
彈簧 | 1Cr18Ni9Ti、60Si2Mn |
3．規格與技術參數：
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執行機構類型：簿膜式
3.7壓力調節范圍（KPa）：0.5~100內分段
選型時注意： 執行機構400CM2(現有常規調節范圍0.5~8Kpa、 6.5~20Kpa)
600CM2(現有常規調節范圍0.5~5.5Kpa、 5~15Kpa) 200 CM2
調節精度：±5%（執行機構和彈簧剛度有關）
需帶截止閥,保護執行機構膜片的作用 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
執行機構600CM2，壓力調節范圍0.5~5.5Kpa,閥體ZG230-450,閥內件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臺輕質油內浮頂儲罐組成的罐組為例，設計方案如下：
1.內浮頂儲罐改造
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。呼吸閥的數量及規格按照《石油化工儲運系統罐區設計規范》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；當氮封閥需要檢修或故障時，使用限流孔板旁路給儲罐內補充氮氣，壓力高于1.5KPa時，通過帶阻火器的呼吸閥外排（短時間連續補充氮氣）。
2）當氮封閥事故失靈不能及時關閉，造成罐內壓力超過1.5Kpa時，通過帶阻火器的呼吸閥外排；當氮封閥事故失靈不能及時開啟時，造成罐內壓力降低至-0.3Kpa時，通過帶阻火器呼吸閥向罐內補充空氣，確保罐內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品，且阻力降不應大于0.3KPa。
壓力調節閥無需外加能源，利用被調介質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，改變流經供氮閥ZZYVP-16閥門的介質流量，使氮封閥ZZYVP閥門后端壓力保持恒定。公稱壓力有1.0、1.6Mpa;壓力分段調節從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中的微壓控制閥， 可將≤1.2MPa的氮封氣一次節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微壓調節閥兩大部分組成。快速泄放閥由壓力控制器及ZMQ-16K型單座切斷閥組成。
儲罐內壓力升高至設定壓力時，快速泄放閥迅速開啟，將罐內多余壓力泄放。微壓調節閥在儲罐內壓力降低時， 開啟閥門，向罐內充注氮氣。因微壓調節閥必須使用在壓力為0.1Mpa壓力以下，現場壓力較高， 必須安裝ZZYP型壓力調節閥將壓力調節閥將壓力降低至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，介質流向應與閥體箭頭指向一致。
(2) 為便于現場維修與操作，氮封閥四周應留有適當的空間。
(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，使介質緩慢流入閥體
(2)擰開指揮器護罩，松開指揮器調節螺釘
(3)調節指揮器主彈簧，使閥后壓力至設定值
(4)固定指揮器調節螺釘，裝好護罩，調壓閥即可開始工作
(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。另外若發現各連接處有滲漏，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;泄氮閥由內反饋的壓開型微壓調節閥組成，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閥壓力設定值時，泄氮閥打開，向外界釋放氮氣，使罐內壓力下降，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，罐內壓力降低，供氮閥開啟，向儲罐內注入氮氣，使罐內壓力上升，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。
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。與本文相關的產品有化工隔膜閥構造原理
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