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油罐基础知识净化车间王刚 第一章油库设备及设备管理第一节油库主要设备1 储油设备 油罐分类 立式圆形金属油罐锥顶罐 主要用于储存润滑油 拱顶罐 主要用于储存柴油 煤油 汽油 重油 内浮顶罐 主要用于储存汽油外浮顶罐 主要用于储存原油 卧式油罐地上 大多用于储存润滑油 也有用于加油站地上储油罐和lpg储罐地下 主要用于加油站地上和地下储油罐 2 输送设备主要有 管线 阀门 机泵 管线敷设在库区 大多数情况下不会出现问题 比较容易出现问题 或者我们与之关系密切的主要是阀门和机泵 机泵和阀门是油库的主要设备 油库用泵类型 收发油泵 离心油泵 螺杆泵 而重油收油也有用往复泵 扫舱扫线泵 齿轮泵 真空泵 往复式和水环式 往复式泵等 消防泵 清水泵和泡沫泵 大多使用多级离心泵 d型 常用阀门类型如下 闸伐 截止伐 球伐 旋伐 单向伐 安全阀 减压伐 节流伐等 3 收发油设备 主要有 装卸油鹤管 栈桥等 用于进行收发油操作 4 码头设施 码头 趸船 栈桥 输油臂 收油胶管等 5 仪表设备 计量 测温 测压仪表 计量仪表设备主要的是液位计和流量计 液位计 钢带式 差压式 雷达 超声波液位计 流量计大致可分为速度式和容积式 速度式流量计大都用于计量粘度密度较小的油品 而容积式流量计主要用于计量粘度密度较大的油品 流量计 涡轮 椭圆齿轮和萝茨流量计等 测温测压仪表 温度计和压力表6 油罐附件 呼吸阀 阻火器 量油孔 透光孔 通气孔 人孔 进出油管线 放水管 排污孔 胀油管 放气管等 7 其它设备 电机 电器 压缩机 过滤器和法兰等 第二节油库设备管理重要性油库设备管理主要特点复杂性危险性技术性经常性油库设备管理的主要内容对设备进行全过程综合管理提高设备寿命周期费用的经济性重视设备可靠性与可维修性完善设备管理制度 第二章油罐及油罐附件油库所用油罐主要为圆柱形金属油罐 大多为拱顶和浮顶油罐 油罐发展趋势 大型化 目前世界最大油罐容积达到30万m3 我国10 15万m3油罐也已广泛应用 大型化的主要优点 a 节省钢材 b 减少投资 c 占地面积小 便于操作管理 d 节省管线 管件和阀件 大型化带来的主要问题是 油罐基础均匀性要求高 发生事故所造成的后果大 大型油罐一般为外浮顶 主要用于储存原油 储备库 中转库 炼油厂油库 大型商业油库及长输管道首末站油库使用较多 一般商业油库使用较少 原因 一般商业油库规模小 但品种多 油罐的基本要求 由于油品是一种特殊物资 其特征是易燃 易爆 因此 储油罐不仅有储存功能 而且更为重要的是具有安全的特点 因此 对钢油罐的承载能力提出以下五点基本要求 1足够的强度2足够的抵抗断裂的能力3足够的抵抗风 载 荷的能力4足够的抗震能力5油罐要有足够稳固的基础 第一节圆柱形金属油罐结构特点1 材料 q235 a 20r 16mnr q345 a b c 等 2 油罐基础 要求 地质情况均匀 密实性好 地基承载力一般为80 200kpa 3 地基结构 素土层 灰土层 砂垫层 沥青层 油罐基础的一般做法是最下层为素土层 往上是灰土层 砂垫层和沥青砂防腐层 素土层是把开挖好的基槽底面上的素土夯实而成 灰土层是将石灰和土以3 7的比例掺和后铺平作用 用以增强罐基地稳定性 砂垫层含泥量不超过5 的粗砂或中砂铺成中心高周边低的锥形厚20 30cm 砂的毛细管作用小 地下水穿过砂砾层上升的高度不超过15cm 因此砂砾层起防止罐底潮湿并减轻罐底腐蚀的作用 另外 砂颗粒间的粘结力小 具有弹性 当罐有不严重的不均匀的沉陷时 能将罐压力重新均匀分布在地基土壤上 因此可起到限制油罐不均匀沉陷进一步发展的作用 沥青层一般厚度为8mm 沥青砂是用杂质含量不超过4 的中砂或细砂同沥青加热搅拌均匀而成 沥青常用30乙号石油沥青 每平方米干砂大约加150kg沥青 沥青层起到防止底板腐蚀的作用 沥青层随着砂垫层铺成中心高周边低的圆锥形 锥顶高度取为基础半径的1 5 以便基础正常沉陷后使罐底趋于水平 这是因为从理论上分析油罐基础的沉陷中心必然比周边大 油罐装油后 基础将发生下沉 随地基土壤孔隙比的不同 油罐的沉陷量也不同 严重时下沉量可达到数十厘米 甚至更多 因此在进行油罐基础设计时 应根据勘探资料计算地基沉陷量 并做好油罐于管线的弹性联接 以免油罐下沉时扯断管线 砂质土的沉陷较快 一般在油罐的试水阶段基础沉陷就可达到稳定 油罐注水试验应持续在72h 要求基础均匀下降 沉降量不应超过50mm 72h后发现基础仍有明显下降 就应延长注水试验时间 考虑到基础沉陷和为了排水的方便 油罐基础必须高出地面至少40cm 要求沉陷后仍高出地面 以防在基础处积水 在土质较柔弱的地区建罐 设计上允许基础油较大的沉陷时 可在砂基础外围做钢筋混凝土圈梁 以防基础下沉时罐底四周的沙砾层被挤出 4 底板 由边缘板和中幅板组成 5 边缘板 厚度在6 12mm之间 较厚 板之间采用对接 铺设平整 便于安装罐壁板 原因 装油后在罐壁板与边缘板之间会产生较大边缘应力 受力情况复杂 6 中幅板 厚度在4 8mm之间 板之间采用搭接 受力情况不严重 注意 整个罐底板因与基础底面直接接独 容易受潮和受到腐蚀 且不易检查和修理 防腐要求较高 7 罐壁 主要受力构件 承受液体静压 壁厚与直径 高度和油品密度有关 且随罐壁高度而变 由下至上逐渐变薄 但考虑到抗风稳定性 最上面2 3层罐壁板厚度由刚度条件决定 一般不小于5 6mm 除此之外拱顶和罐壁之间设有包边角钢 且沿罐体还要设2 3道加强圈 8 组装 采用焊接方法组装 纵焊缝均采用对接 环焊缝有对接也有搭接 但最新设计规范已要求全部采用对接 插入一下油罐焊接方式的介绍罐壁的竖直焊缝都采用对接 环向焊缝则根据使用要求可以是搭接 也可以是对接 圈板上下之间的排列方式有交互式 套筒式 对接式和混合式 圈板焊接方式 交互式套筒式对接式混合式 9 拱顶a 结构由中心顶板 瓜皮板和包边角钢焊接组成 板厚一般为4 5 6mm 但按最新设计规范最大不超过12mm 1000m3以上油罐在拱顶内部必须采用加强肋板 b 承压能力不能承受很大压力 最大承压为10kpa 1m水柱 呼吸阀呼气压力为2kpa 200mm水拄 c 设计特点弱顶原则 罐顶和包边角钢之间按弱顶原则焊接 目的 发生火灾时能容易掀掉罐顶 以避免火灾情况下因整个罐体烧塌而造成更大危害 拱顶罐最大经济容积 1万方 过大 拱顶稳定性要求提高 单位容积耗钢量迅速增大 不经济 且过大的拱顶空间不能用来储油 反而增加了油品蒸发损耗 10 内浮顶在拱顶罐内增加了内浮盘 用于储存汽油 主要作用 降低油品蒸发损耗 按美国石油学会 api 试验报告 采用内浮顶后油品蒸发损耗可降低85 以上 内浮盘特点 a 因不用考虑雨水可能造成浮盘下沉 可以使内浮盘设计得比较轻巧 b 目前广泛采用的装配式内浮盘可以避免罐区动火所可能产生的危险 内浮盘形式 钢浮盘 铝浮盘 不锈钢浮盘 玻璃钢 硬泡沫塑料 各种复合材料 内浮顶主要结构 立柱 浮盘 密封圈 静电导出装置 通气孔 外浮顶油罐是在大中型油罐罐顶中最常见的结构形式 浮顶有两种 双盘式 有上下两层盖板 隔热效果好 用来存放轻质油等 多用于5000m3或更小的罐 单盘式 周边为环形浮船 中间为单盘 多用于5000m3以上的罐 单盘浮顶结构 环形浮船 由隔板分隔成若干互不渗漏的舱室 舱室的数目根据需要确定 立柱 设置若干立柱的目的有两方面 当液面处于较低的位置时 浮顶下降并支承在立柱上 避免与罐内附件碰撞 检修时的浮顶支于立柱上 浮顶上有中央排水管 由若干段钢管组成 管与管之间有活动接头 自动通气阀 使罐底与浮顶之间的空间接通大气 转动扶梯 作为从罐壁盘梯的顶平台到浮顶的通道 导向装置 防止浮顶转动或偏移 人孔 每个舱室上应设置船舱人孔 定期进入舱室检查有无渗漏或渗油处 浮顶上至少设置一个人孔 以便油罐排空后在检修进行通风 透光和便于检修人员的出入 密封装置 填充浮顶的外边缘板与罐壁之间的200 300mm间隙 密封装置 重锤式机械密封1 罐壁 2 橡胶板 3 滑板 4 浮船 5 重锤 软泡沫塑料密封1 固定板 2 密封胶袋 3 锯齿 4 泡沫塑料 5 罐壁 6 防护板 7 浮船 浮顶的设计准则 浮顶的设计应满足以下四个条件 1 对于单盘式浮顶 设计时应做到单盘板和任意两个相邻舱室同时破裂时浮顶不沉没 对于双盘式浮顶 设计应做到任意两个舱室同时破裂时浮顶不沉没 2 在整个罐顶面积上有250mm降雨量的水积存在单盘上时浮顶不沉没 3 在正常操作条件下 单盘与储液之间不存在油气空间 4 在以上各种条件下 浮顶能保持结构的完整性 不产生强度或失稳性破坏 第二节油罐附件一 油罐一般附件a 盘梯和栏杆目前广泛采用的是罐壁盘梯 有些小油罐也可以使用靠墙式斜梯 梯子坡度一般为30 40度 踏步高度不超过25cm 踏板宽度为20cm 梯宽为0 65m 梯子外侧设1m高栏杆作为扶手 罐顶四周设0 8 1 0m高的栏杆 或至少在量油孔或透光孔旁的罐顶四周设局部栏杆以保证工作人员的安全 从梯子平台通向呼吸阀或透光孔的区间应做防滑踏步 b 人孔 dn600 中心距罐底750mm 在内浮顶罐情况下 沿高度方向相同距1 8m处还应设一个人孔 3000立方米以下的油罐设1个人孔 3000 5000立方米的油罐设1 2个人孔 5000立方米以上的油罐设两个孔 安装人孔的目的便于油罐安装 维修 清洗人员方便进出油罐 通风用 也有采光作用 故至少应有一个人孔设在透光孔对面 安装 与进出油管线相差不大于90度 c 透光孔dn500 设于罐顶 数目同人孔数相同 其中一个位于进出油管线上方 多于一个时则沿园周分布 主要作用 油罐安装检修时采光和通风用 d 量油孔dn150 一般为铸铁 为防止关闭孔盖时产生撞击产生火花 孔盖上镶嵌有铜 铝等软金属或塑料 耐油橡胶垫圈 沿内壁一侧装有铜或铝制导向槽 便于沿槽下尺以减少测量误差 并避免钢尺与侧壁摩擦产生火花 注意 因量油孔启闭频繁 易受损漏气 应经常检查其垫圈的密封性 e 进出油管线形式 双线互用四阀 单线并用三阀 位于罐结构允许的较低处 罐内部份管线底缘距罐底大于200mm 目的 充分利用油罐容积 避免底水和杂质随油放出 连接 罐外侧大多采用金属软管与厍区管线相连 目的 适应油罐沉降需要 地震产生时可防止因罐管振动不协调导致管线或油罐破坏 f 放水管及排污孔g 保险阀门进出油管线罐内一侧的备用安全装置 作用类似于安全阀 平时用钢索将阀盖吊起 处于开启状态 一旦油罐根阀毁坏 松刚开钢索 阀盖靠自身重力落下 并在油品静压下紧压在阀座上 以防止罐内油品外泄 h 胀油管两种 第一种 dn20 25的管线 一端安装在进出油管道阀门外端 另一端连于罐顶 并与罐相通 顶端管线上设有安全阀 第二种 dn20 25的管线 一端安装在进出油管道阀门外端 另一端连于油罐根阀内侧 两端之间设有单向阀或安全阀 胀油管安全阀设定压力 0 4 0 7mpa 太小 收油时易发生混油事故 太大 难以保证管道安全 作用 防止在收发油作业停止 进出油阀门关闭后库区管线内存油因受热膨胀产生巨大压力导玫管道或管道法兰密封面破坏而造成漏油 注意 用同一管道连接 储存相同油品的各油罐 只要装一根胀油管即可 二 轻油罐专用附件 呼吸阀和阻火器 1 呼吸阀 机械式和液压式呼吸阀安装呼吸阀目的 减少油品蒸发损耗主要作用 在油罐收发油作业或因温差造成液面上方油蒸汽压力升高或降低时 通过呼阀或吸阀动作排出或吸入气体使油罐压力维持在允许水平 不致因油罐压力过大被胀坏或过小被抽瘪 机械式呼吸阀分类及特点 1 重力式机械呼吸阀 结构简单 但用于寒冷地区 时有发生阀盘冻结现象 2 弹簧式机械呼吸阀 结构紧凑 体积小 重量轻 但长时间使用后弹簧易锈蚀 阀盘易变形 用于寒冷地区时易因弹簧冻结影响弹簧动作 3 全天位候式机械呼吸阀 阀盘与阀座之间安有空气垫 使两者之间保持软接触 气密性好 不易结霜冻结 特别适用于寒冷地区 但软接触部分聚四氟乙烯因老化 变形 杂质浸入而致卡阻问题仍然存在 4 浸油型弹簧式机械呼吸阀 在弹簧式机械呼吸阀基础上增加了盛油桶 弹簧及导向杆均浸于油中 用以解决阀盘 阀座和导向套筒锈蚀 冻结和卡阻失灵问题 液压式呼吸阀 以沸点高 不易挥发 凝固点低的液体作为液封介质 如轻柴油 低粘润滑油 甘油水溶液或乙二醇等 主要问题是 a 液封 密封 液易挥发致使密度增加数量减少 b 汽油蒸汽凝结进入液封 密封 液致使密度变小 c 液封 密封 液经常被吹掉 所有这些因素均会影响液压式呼吸阀的正常安全使用 有些单位因此而取消液压式呼吸阀的使用 这是不对的 因为但虽经不断改造 机械式呼吸阀仍不能从根本上解决冻结 锈蚀 卡住问题 油罐吸瘪事故有所增加 液压式呼吸阀的双保险作用仍无可替代 只能通过加强日常管理解决上述问题 呼吸阀主要结构 呼阀和吸阀启跳压力 呼吸阀开始动作时的压力 操作压力 呼吸阀达到规定通气量时罐内气体压力 机械式呼吸阀之呼阀操作压力 a级 355pa b级 980pa c级 1765pa 吸阀操作压力 a级 295pa b级 295pa c级 295pa 液压式呼吸阀之操作压力 比机械式呼吸阀操作压力大5 10 安装 每一拱顶罐应同时安装机械式和液压式呼吸阀 且两者应安装在同一高度 原因 双保险 即正常呼吸动作由机械式呼吸阀负责 当机械式呼吸阀因锈蚀或冰冻造成失灵时液压式呼吸阀动作以确保油罐安全 呼吸阀选用原则 按油罐大小和最大收发油量确定呼吸阀直径 呼吸阀选用表 按上述方法选择后应考虑增加20 的余量 为保证油罐安全 夏季高温季节因易突发