白建雄，胡靖平，杜晶磊，王鐵，柴興軍

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采氣廠，陜西西安　710000；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第九安全環(huán)保監(jiān)督站，陜西西安　710000）

罐區(qū)液壓安全閥隱患排查及優(yōu)化措施

白建雄1，胡靖平2，杜晶磊1，王鐵1，柴興軍1

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采氣廠，陜西西安710000；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第九安全環(huán)保監(jiān)督站，陜西西安710000）

液壓安全閥是提高儲(chǔ)罐安全生產(chǎn)的重要設(shè)備，在機(jī)械呼吸閥失效時(shí)，它起到對(duì)罐體安全密封和防止罐體損壞的作用。在控制經(jīng)費(fèi)的情況下，對(duì)液壓安全閥進(jìn)行多次優(yōu)化測(cè)試，建議在極端低溫情況下采用25#環(huán)烷基變壓器油；簡(jiǎn)化現(xiàn)有液封油高度公式，計(jì)算最佳加入量，節(jié)能降耗；對(duì)液壓安全閥進(jìn)行改造，減輕作業(yè)人員工作強(qiáng)度，保證罐頂清潔；增強(qiáng)員工對(duì)液壓安全閥事故泄壓設(shè)備的認(rèn)知，建議在罐頂設(shè)置壓力遠(yuǎn)傳，風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)前置，實(shí)時(shí)監(jiān)控罐內(nèi)壓力。

液壓安全閥；環(huán)烷基變壓器油；液封油高度簡(jiǎn)化公式；技術(shù)改造

《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SHT3007-2014）第五條常壓和低壓罐區(qū)規(guī)定：采用氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w密封保護(hù)系統(tǒng)的儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置事故泄壓設(shè)備［1］。蘇里格第三天然氣處理廠在罐體設(shè)置液壓安全閥作為事故泄壓設(shè)備。當(dāng)機(jī)械呼吸閥因閥盤銹蝕或卡住而發(fā)生故障，或罐體收付作業(yè)異常等出現(xiàn)罐內(nèi)超壓時(shí)，液壓安全閥起到罐體安全密封和防止罐體損壞的作用，所以必須保證液壓安全閥的安全運(yùn)行。

1　液壓安全閥安全隱患排查中出現(xiàn)的問(wèn)題

1.1液封油選擇不符合實(shí)際要求

按照中華人民共和國(guó)石油天然氣標(biāo)準(zhǔn)（SY-T 0511.2-2010）石油儲(chǔ)罐附件液壓安全閥液封油要求：液封油應(yīng)為高沸點(diǎn)、低黏度、低凝固點(diǎn)的油品，宜采用變壓器油［2］。蘇里格第三天然氣處理廠測(cè)試殼牌LA40潤(rùn)滑油（凝點(diǎn)高）、卡特彼勒10#液壓油（禁止排入環(huán)境，有污染隱患），防凍液（夏季乙二醇水溶液水分揮發(fā)嚴(yán)重）等作為液封油，均不符合生產(chǎn)實(shí)際要求，所以下面均以變壓器油做液封油分析。變壓器油一般分為環(huán)烷基變壓器油和石蠟基變壓器油，不同品牌凝固點(diǎn)不同，同品牌不同型號(hào)，凝固點(diǎn)也不同，比如昆侖變壓器油KI25XH和KI25XL，品牌型號(hào)選擇錯(cuò)誤可能會(huì)造成變壓器油凝固。

1.2液封油沒(méi)有定量化

添加液封油時(shí)，員工按照經(jīng)驗(yàn)用紅漆在量油尺上的1/3～2/3處標(biāo)出下限和上限。因?yàn)闆](méi)有量化液封油，液封油加的過(guò)少，儲(chǔ)罐內(nèi)壓力達(dá)到液壓安全閥工作壓力時(shí)，液封油會(huì)被吹出，造成噴油，粘在罐頂?shù)囊悍庥驮诙竞茈y清理，污染環(huán)境，加的過(guò)多，儲(chǔ)罐內(nèi)壓力達(dá)到液壓安全閥工作壓力時(shí)仍然不工作，加液量過(guò)多也不符合節(jié)能降耗的生產(chǎn)要求。

1.3液封油觀察、灌裝、更換困難

變壓器油一般為無(wú)色，抽取量油尺觀察不方便且造成密封不嚴(yán)。排放變質(zhì)的液封油不方便，液壓安全閥底部有排污絲堵，排污流速不可控。液壓安全閥與罐頂接近，接油容器很難放到絲堵口下部，所以換油時(shí)通常是兩人將分隔筒抬下，再將液封油用容器舀至桶內(nèi)，分隔筒底部無(wú)法舀出的油用棉紗沾出，然后加入新液封油，再將變質(zhì)的液封油從罐頂帶下油罐，最后恢復(fù)分隔筒［3］。

1.4對(duì)液壓安全閥思維定勢(shì)的隱患

對(duì)液壓安全閥隱患排查中發(fā)現(xiàn)：人為因素是一個(gè)很大的隱患。罐區(qū)氮封改造后，基層員工對(duì)液壓安全閥功能重要性的認(rèn)知下降。蘇里格第三天然氣處理廠氮封裝置只有供氮裝置（ZZYVP-16B自力式指揮器調(diào)節(jié)閥），缺少泄氮裝置（ZZVP-16K自力式微壓調(diào)節(jié)閥）。第二，罐區(qū)缺少壓力遠(yuǎn)傳，控制室無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控氮封情況。第三，機(jī)械呼吸閥不具備防凍功能，嚴(yán)寒的冬季，罐內(nèi)油氣混合物中所含有的水蒸氣在機(jī)械呼吸閥的彈簧鋼絲上冷凝凍結(jié)，使彈簧工作失靈。有時(shí)水蒸氣停滯于閥盤導(dǎo)桿與導(dǎo)套的間隙中并凍結(jié)，從而導(dǎo)致呼吸閥不能呼吸［4］。由上述可知，作為事故泄壓設(shè)備的液壓安全閥必須保證完好。但是由于員工潛意識(shí)認(rèn)為罐內(nèi)氮封微正壓，罐外有機(jī)械呼吸閥，呼吸氣平衡，罐體安全，缺乏氮封閥、機(jī)械呼吸閥失靈，液壓安全閥作為事故泄壓閥的重要性的認(rèn)識(shí)（事故泄壓可以理解為緊急呼出氣體）。

2　優(yōu)化措施

2.1變壓器油型號(hào)的選擇

蘇里格第三天然氣處理廠極端氣溫統(tǒng)計(jì)表（見(jiàn)表1）可知：1月和12月的氣溫有低于-25℃的天氣，2013 年1月3日氣溫為-30℃，所以保證液壓安全閥安全運(yùn)行，選擇的變壓器油凝固點(diǎn)必須低于-30℃。

表1　蘇里格第三天然氣處理廠極端氣溫統(tǒng)計(jì)表

長(zhǎng)慶油田油罐通常使用25#變壓器油作為液封液［5］。選擇國(guó)內(nèi)兩大變壓器油品牌昆侖和長(zhǎng)城的25#變壓器油做對(duì)比（見(jiàn)表2）。

表2　25#變壓器油典型數(shù)據(jù)對(duì)比

根據(jù)變壓器油GB2536-2001規(guī)定，25#變壓器油新標(biāo)示為1℃～10℃變壓器油（通用）GB2536。環(huán)烷基變壓器油KI25XH比石蠟基變壓器油KI25XL和長(zhǎng)城1℃～10℃（通用）GB2356的傾點(diǎn)低，這是由于石蠟基變壓器油含有較多正構(gòu)烷烴，易形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將油包容起來(lái)，從而使油品失去流動(dòng)性。傾點(diǎn)一般比凝點(diǎn)高2℃～3℃，KI25XH凝點(diǎn)-37℃～-38℃，KI25XL和長(zhǎng)城1℃～10℃（通用）GB2356凝點(diǎn)為-26℃～-27℃，為了保證冬季液壓安全閥的安全運(yùn)行，建議使用25#環(huán)烷基變壓器油或者40#石蠟基變壓器油。

2.2確定液封油最佳高度的現(xiàn)有公式

首先確定液封油的品種，對(duì)照油品質(zhì)量檢驗(yàn)表查出密度，利用密度換算出油品的容重，按照設(shè)計(jì)要求，查出液壓安全閥的呼氣壓力和吸氣壓力。國(guó)內(nèi)目前多采用喬楨遴《儲(chǔ)罐液壓安全閥液封高度計(jì)算》［6］的公式計(jì)算液封油的高度。

根據(jù)流體力學(xué)計(jì)算密封液的液柱高度：

式中：hy-密封液的液柱高度；hz-密封液的真空度；Py-液壓安全閥控制的呼氣壓力；Pz-液壓安全閥控制的吸氣壓力；γ-密封液的容重。

這個(gè)地方需要特別強(qiáng)調(diào)的是：hm-隔板浸入密封液內(nèi)的深度。

2.2.1對(duì)現(xiàn)有公式的簡(jiǎn)化在實(shí)際的應(yīng)用中，可以將上述公式進(jìn)一步簡(jiǎn)化：

式中：γ-容重；ρ-密度；g-加速度。

hm=P正啟×P負(fù)啟/γ/（P正啟+P負(fù)啟），hm為隔板浸入密封液內(nèi)的深度，將液壓安全閥的正壓開(kāi)啟壓力和負(fù)壓開(kāi)啟壓力直接代入，計(jì)算更加簡(jiǎn)便。

2.2.2舉例說(shuō)明以蘇里格第三天然氣處理廠某液壓安全閥GYA-150（負(fù)壓開(kāi)啟壓力-0.3 kPa，正壓開(kāi)啟壓力1.5 kPa）為例，因?yàn)椴少?gòu)因素，選擇的是45#昆侖KI45X變壓器油，密度為878.9 kg/m3。

KI45X變壓器油浸過(guò)隔板28mm為最佳注入量。如果選擇昆侖KI25XH變壓器油，密度為883 kg/m3。

KI25XH變壓器油浸過(guò)隔板28mm為最佳注入量。KI25XH比KI45X變壓器油（170千克/桶）便宜50～100元，所以建議使用KI25XH變壓器油。

2.3液壓安全閥的技術(shù)改造

2.3.1液壓安全閥改造思路針對(duì)液壓安全閥液封油觀察、灌裝、更換困難的問(wèn)題，可以在液壓安全閥上分別增加液位計(jì)，補(bǔ)油管，排液管及快開(kāi)球閥（見(jiàn)圖1）。

圖1　液壓安全閥改造效果圖

2.3.2液壓安全閥增加液位計(jì)采用有機(jī)玻璃液位計(jì)，液位的高低通過(guò)玻璃管顯示出來(lái)，液位計(jì)上用紅色標(biāo)出最適液位。有機(jī)玻璃液位計(jì)具有高度透明度，便于觀察；機(jī)械強(qiáng)度高，堅(jiān)固、防裂、防震、防漏；耐候性強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。在液壓安全閥的一側(cè)開(kāi)2個(gè)直徑10mm的圓孔，安裝液位計(jì)。安裝液位計(jì)目的：觀察液封油液位，測(cè)算油氣揮發(fā)凝結(jié)水積液高度。

2.3.3液壓安全閥增加補(bǔ)油管和排液管及快開(kāi)球閥在液壓安全閥的另一側(cè)開(kāi)一直徑20mm的圓孔，安裝補(bǔ)油管，補(bǔ)油管上方加防塵絲堵，防止灰塵落入并起密封作用；在液壓安全閥底部開(kāi)直徑20mm的圓孔加裝不銹鋼管和快開(kāi)球閥來(lái)完成排液［3］。排液管排液也可以排察是否有油氣揮發(fā)凝結(jié)水結(jié)冰現(xiàn)象，確保液壓安全閥排氣通道暢通。

2.3.4液壓安全閥改造效果液壓安全閥改造后：觀察液封油液封高度方便，補(bǔ)加液封油輕松，排泄液封油流速可控，防止環(huán)境污染，減少操作員工數(shù)量，增強(qiáng)操作安全性，提高工作效率，符合HSE工作要求標(biāo)準(zhǔn)。

2.4思維定式隱患的解決

2.4.1液壓安全閥思維定式隱患形成的原因安全研究發(fā)現(xiàn)：事故成因可以分成兩類，一為不可抗拒因素，二為人為環(huán)節(jié)的因素，人為因素已經(jīng)占到事故原因的80％。蘇里格第三天然氣處理廠2009年氮封改造至今，罐區(qū)沒(méi)有發(fā)生事故，員工對(duì)罐區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)下降，認(rèn)為罐頂?shù)獨(dú)獗３治⒄龎?，罐體氧含量在2％～3％，數(shù)值遠(yuǎn)達(dá)不到儲(chǔ)罐所含低碳烷烴爆炸所需的氧含量，炸罐的概率下降，繼而對(duì)氮封閥、液壓安全閥失靈的風(fēng)險(xiǎn)考慮不周，1989年揚(yáng)子石化歧化進(jìn)料罐罐體炸裂，原因就是機(jī)械呼吸閥卡死，氮封閥失靈，液壓安全閥沒(méi)有設(shè)置。

2.4.2破除液壓安全閥思維定式隱患先從液壓安全閥的工作原理著手，清楚液壓安全閥作為呼氣閥的重要作用，破除思維定式（見(jiàn)圖2）。

圖2　液壓安全閥工作原理

圖2（a）是罐內(nèi)常壓狀態(tài)，內(nèi)外環(huán)的液封油等高；圖2（b）是罐內(nèi)成正壓狀態(tài)，罐內(nèi)氣體通過(guò)中心管的內(nèi)環(huán)空間，把油擠入外環(huán)空間，若壓力繼續(xù)升高，內(nèi)環(huán)油面和中間隔板下緣相平時(shí)，罐內(nèi)氣體通過(guò)隔板下緣逸入大氣，使罐內(nèi)氣壓不再上升；圖2（c）是罐內(nèi)成負(fù)壓狀態(tài)，外環(huán)空間的油封降低被大氣壓入內(nèi)環(huán)空間，外環(huán)油面到達(dá)中間隔板下緣相平時(shí)，空氣進(jìn)入罐內(nèi)，使罐內(nèi)壓力不再下降。液壓安全閥的工作原理可以理解為保持罐內(nèi)外氣體壓力平衡，呼吸氣平衡。蘇里格第三天然氣處理廠罐體氮封改造后，氮封裝置缺少泄氮部分，氮封閥作為吸氣閥，液壓安全閥作為呼氣閥（吸氣功能暫不考慮，因?yàn)榉治龅氖且簤喊踩y，假定機(jī)械呼吸閥不工作，便于討論），氮封閥和液壓安全閥保證罐體內(nèi)外壓力動(dòng)態(tài)平衡。氮封的關(guān)鍵工藝是通過(guò)儲(chǔ)罐呼、吸氣閥隨儲(chǔ)罐氣相壓力的變化，自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉來(lái)控制儲(chǔ)罐氣相空間氮封氣壓力，使之穩(wěn)定在安全設(shè)定壓力范圍內(nèi)，達(dá)到隔氧保護(hù)儲(chǔ)罐的目的［7］。因此必須重視液壓安全閥作為呼氣閥的功能。

2.4.3確立液壓安全閥思維新模式液壓安全閥是罐體壓力保護(hù)系統(tǒng)的最后一環(huán)，保證它的完好是必要的，但應(yīng)將它納入壓力保護(hù)系統(tǒng)整體考慮，確保氮封閥、機(jī)械呼吸閥、液壓安全閥完好，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程可控，同時(shí)建議在罐頂設(shè)置壓力遠(yuǎn)傳，風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)前置，實(shí)時(shí)監(jiān)控罐內(nèi)壓力。

3　結(jié)論

（1）選擇25#環(huán)烷基變壓器油，在氣溫低于-30℃時(shí)變壓器油不凝固，確保液壓安全閥的通氣通道暢通。

（2）簡(jiǎn)化后的液封油高度公式便于員工對(duì)液封油高度的定量，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。定量的液封油既能保證液封效果，又能減少噴油造成的安全隱患。

（3）液壓安全閥技術(shù)改造后，降低員工操作強(qiáng)度，方便員工對(duì)液封油的觀察、灌裝、更換，同時(shí)為油氣揮發(fā)凝結(jié)水結(jié)冰提供一個(gè)新的觀察途徑。

（4）重視液壓安全閥的呼氣泄壓功能，從整體考慮罐體壓力保護(hù)系統(tǒng)，建議罐頂設(shè)置壓力遠(yuǎn)傳，做到全過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。

［1］石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范.SH/T3007-2014［S］.北京：中國(guó)石化出版社，2014.

［2］石油儲(chǔ)罐附件.SY-T 0511.2-2010［S］.北京：中國(guó)石化出版社，2011.

［3］劉海濤，劉孟華.石油儲(chǔ)罐液壓安全閥運(yùn)行中存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施［J］.儲(chǔ)運(yùn)安全，2012，12（10）：49-50.

［4］陳建雄.油罐常用安全附件的維護(hù)與保養(yǎng)［J］.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2012，（10）：54-56.

［5］常武權(quán).儲(chǔ)罐液壓式安全閥密封液外溢原因分析［J］.安全，2013，（10）：37-38.

［6］喬楨遴.儲(chǔ)罐液壓安全閥液封高度的計(jì)算［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2003，22（5）：24-26.

［7］李勇.內(nèi)浮頂凝析油罐氮封系統(tǒng)工藝改造［J］.石油與天然氣化工，2009，38（5）：406-408.

Safety inspection and optimization measures of hydraulic
safety valve in tank area

BAI Jianxiong1，HU Jingping2，DU Jinglei1，WANG Tie1，CHAI Xingjun1

（1.Gas Production Plant 3 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710000，China；2.NO.9 Safety and Environmental Protection Supervision Station of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710000，China）

Hydraulic safety valve is the important equipment which can improves the safety of storage tank，if mechanical breathing valve was failed，it will security seal the tank and prevent it from damaging.Under the control of the funds，take multiple optimization test of hydraulic safety valve and suggest 25 naphthene base transformer oil is used in the extreme low temperature，simplify the existing formula for seal height of liquid oil，calculate the best adding amount，save energy and reduce consumption，carry on the transformation to the hydraulic safety valve，reduce working intensity of personnel and ensure top tank clean，promote awareness the accident of hydraulic safety valve leak on the cognitive pressure equipment to staff，it is recommended to install the remote transmitting pressure at the top of the tank and risk awareness and real-time monitor pressure of the tank.

hydraulic safety valve；naphthene base transformer oil；formula for seal height of liquid oil；multiple optimization

TE972.1

A

1673-5285（2016）08-0138-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.08.032

2016-07-18