行業對氮封系統設計方案分享：壓力控制設計方案（LPEC）
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。
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。
氮封閥的產品介紹：
一、用途與特點
ZZYVP-16B帶指揮器操作型氮封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。
ZZYVP-16B帶指揮器操作型氮封閥主要應用于儲罐氮封系統保護裝置即儲罐頂部氮氣壓力恒定控制，以保護罐內物料不被氧化及儲罐安全。保持容器頂部保護氣(一般為氮氣)的壓力恒定，以避免容器內物料與空氣直接接觸，防止物料揮發、被氧化，以及容器的安全。整套氮封裝置是由ZZYVP-16B閥（這里簡稱供氮裝置）和ZZV自力式微壓調節閥（簡稱泄氮裝置）兩大部份組成。如下圖：
二、結構與原理
ZZYVP-16B帶指揮器操作型氮封閥是由指揮器、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。
三、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 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 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 |
|
波紋膜片 |
丁橡膠夾增強滌綸織物 |
|
彈簧 |
1Cr18Ni9Ti、60Si2Mn |
圖二 外形圖
4、外形尺寸見表四、圖二 表四 單位：mm
|
公稱
通徑 |
L |
B |
H1 |
H | ||
|
A=1200 cm2 |
A=600 cm2 |
A=400 cm2 | ||||
|
壓力調節范圍（KPa） | ||||||
|
0.1～0.5 |
0.4～5.0 |
0.5～7 | ||||
|
20 |
150 |
383 |
53 |
605 |
554 |
554 |
|
25 |
160 |
58 |
605 |
554 |
554 | |
|
32 |
180 |
512 |
70 |
615 |
564 |
564 |
|
40 |
200 |
75 |
640 |
589 |
589 | |
|
50 |
230 |
603 |
83 |
655 |
604 |
604 |
|
65 |
290 |
862 |
93 |
722 |
671 |
671 |
|
80 |
310 |
100 |
738 |
687 |
687 | |
|
100 |
350 |
1023 |
110 |
755 |
704 |
704 |
|
125 |
400 |
1380 |
125 |
918 |
867 |
867 |
|
150 |
480 |
143 |
1.25 |
974 |
974 | |
注： 1）標準法蘭連接形式PN16為凸面，連接尺寸鑄鐵法蘭按GB4216.5-84，鑄鋼法蘭按GB9113-2000、JB/T-94，閥體法蘭及法蘭端面距也可按用戶標準制造，如：ANSI，JIS，DIN等標準。
2）接管根據用戶需要配置
5、產品重量見表五 表五 單位：Kg
|
公 稱 通 徑（mm） |
20 |
25 |
32 |
40 |
50 |
65 |
80 |
100 |
125 |
150 |
|
A=400cm2 |
18 |
18 |
25 |
27 |
40 |
55 |
80 |
108 |
130 |
150 |
|
A=600 cm2 |
20 |
20 |
27 |
30 |
45 |
60 |
86 |
115 |
140 |
160 |
|
A=1200 cm2 |
22 |
22 |
30 |
34 |
50 |
66 |
92 |
120 |
150 |
170 |
訂貨時請注明下列內容
1）閥門型號
2）通徑×閥座尺寸Kv值
3）閥體壓力及連接形式
4）閥體和閥內組件的材料
5）閥特性及閥芯的形式
6）上閥蓋形式
7）執行機構形式，是否帶手輪機構及供氣壓力
8）正/反作用（氣關式或氣開式）
9） 附件（帶過濾器減壓閥等）
10）特殊要求（禁水處理，禁銅等）
11）介質名稱
12）正常流量及較大流量
13）介質壓力，閥全開和全閉時閥進口和出口壓力
14）介質溫度和比重
15）介質粘度，是否含有懸濁液，是否有閃蒸現象。
ZZYVP-16B帶指揮器操作型氮封閥安裝須知：
1、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。
2、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。
3、閥體與管道的法蘭連接，要注意同軸度。
4、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。
5、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。
6、介質流動方向應與閥體上的箭頭指向*。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。
7、閥門應在環境溫度-25～+55℃場所使用。
8、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。
ZZYVP-16B帶指揮器操作型氮封閥維護須知：
1、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。
2、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。
3、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。
4、閥桿：表面損壞，必須換新。
5、壓縮彈簧：如有裂紋等影響強度的缺陷，必須換新。
6、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2～3年。
7、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。
8、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。
