大型外浮顶罐的故障分析及对策

1、大型外浮顶罐的故障分析及对策李伟(长岭分公司油品处)摘要：针对长岭分公司近年來大型外浮顶罐故障增加等惜况,在调杳基础上,分析故障原因，指出存在问题, 制定出有效措施，实现大型外浮顶罐的安全平稳运行。关键词：原料油 外浮顶罐 故障分析 对策近年來，随着大型外浮顶罐技术的广泛应用， 石化企业原料油储罐中，大型外浮顶罐数量逐年增 加，罐容量越来越人。它具有收付和储存油品损失 少、无污染和操作方便等优点。随着大型外浮顶罐 使用年限延长，运行过程中发生故障也随之增加， 若维护不当或处理不及时，会给企业带来巨大经济 损失。本文在对长岭分公司所属大型外浮顶罐全面 调查基础上，分析故障原因，指出存在的问题，提

2、出相应对策，以确保其安全平稳运行。1大型外浮顶罐现状调查与分析1.1外浮顶罐的基本情况长岭分公司现有大型外浮顶罐13台，储存介 质为原油或重油，分布在王龙坡和北罐区两个罐 区，其中30000m3罐9台，10000m3罐4台，汕罐 的基本情况如表lo1.2外浮顶罐故障调查近年来，长岭分公司所屈外浮顶罐发生故障的 频次越来越多，可能造成的损失越来越大，每一次 故障发生后，给正常生产造成一定的影响，近五年 來外浮顶罐故障情况的统计见表2。1.3外浮顶罐发生故障原因分析在近年的生产过程中，13台外浮顶罐先后有8 台次发生故障，故障率61.54%。不管是哪一种情况, 详细分析，其结果见表3。从分析结果可

3、以看出，金属软管的损坏和罐内 壁沾蜡对汕罐造成较大损失，且这两种情况不易及 时发现。加热盘管损坏在日常检查时具有易见性， 且较为直观，不会在短时间内造成大的损失。为此, 对金属软管的损坏和沾蜡造成浮顶严重积水两种 情况进行详细分析。收稿日期:2003-10-31作者简介：李伟，1966年12月出生，1987年毕业于兰州 石油学校炼油机械专业，2(x)2年湖南大学工业管理工程专表1外浮顶罐建设投用及基本情况罐号投用时间密封形式刮蜡板形式防蜡设施中-央排水管情况1986.10机械密封装置机械式刮蜡板冇组排水,金属软管3根801#、802*198&12机械密封装置机械式刮蜡板无一组排水,金属

4、软管3根1仁3#共3台1992.12弹性密封机械式刮蜡板有两组排水，金屈软管6根2共6台1996.09弹性元件密封装宣机械式刮蜡板有两组排水，金属软管6根11#-13# 共3 台1994.06弹性元件密封装置机械式刮蜡板有两组排水,金属软管6根业毕业,助理工程师,现为原油车间党支部书记。表2近年来外浮顶罐故障统计表时间罐号容量罐内储油情况故障情况处理情况故障原因2(x)3.8.1980110000原汕、4500t中央排水管突然漏油,约 li/h,及时对该罐重点检查， 杜绝跑油事故。关闭中央排水管阀， 及时倒空汕品，更换 软管。罐内活动连接处金屈软管疲 劳破坏，出现裂逢。2003.6.20802

5、10000蜡汕、8500t中央排水管漏油，由小到大, 一周后漏油0.5t/h,及时对该 縮亟点检杳，杜绝跑汕事故。及时将该罐内汕品 倒空，更换金属软 管。罐内活动连接处金属软管疲 劳破坏出现裂逢。2002.10.21010000重汕、50001加热盘管穿孔，加热过程中， 大量水进入到油口中。加热中罐位升高异 常，经检查发现加热 器的疏水阀不排水。对该罐进行倒汕并清罐后, 修复损坏的加热盘管;重油 中硫含量较高，加热盘管腐 蚀穿孔所至。2002.5033000原油、260(x)t17:45左右，中央排水突然大 量漏油,约15【/h俩组屮央 排水管，其中一组漏油)。距该罐20m远处的 当班职工听到

6、界常 声音,立即跑去关闭 中央排水管出口阀 门，倒空清罐。该罐正处于收汕状态，中央 排水管在上升伸长过程中， 集水槽处的金属软管突然裂 口所至。2(x)2.原汕、9000(20:00天突降暴雨，中央排水组织人员一方面清 除集水槽内油品和 杂物,一方而用胶管 将水从浮盘顶的水 从人孔引入到縮内 原油中。4月21日至23日连续三天， 白天气温突然升高，罐内壁 蜡汕全部融化进入到浮盘顶4.23113000()管不排水，浮盘上集水槽内 单向阀入口处堵塞。部，突降暴雨时，成块状的蜡 被雨水冲到集水槽内堵塞单 向阀入口，部分蜡油进入到 中央排水管内所至。2(x)1.3680110000原油、9000121

7、:00左右，当班职工检查时 发现该罐中央排水管漏汕。立即关闭中央排水 管出口阀。该罐正在收油过程中冲央 排水管处丁伸长状态，金属 软管裂开所至。立即关闭出口阀门，1999.530000原油7:00当班职工发现中央排联系生产部门，倒空罐内金属软管疲劳破坏折断06.19水管出口有汕外溢。罐内汕品，更换金属 软管。开裂。1999.06.281010000重油600016:00天下暴雨，检杳发现中 央排水管不排水，浮盘顶积 水约3000mm深。组织人员用蒸汽对 中央排水管反顶并 加热,将集水槽处蜡 油融化排水。集水椚单向阀处有成块状的 蜡汕，在浮顶水压作用下，蜡 油往排水管挤压，将排水管 全部堵死。表

8、3故障情况分析项目故障频次比例/%金属软管损坏562.5集水槽堵死225.0加热盘管损坏112.51.3.1金属软管损坏原因分析金属软管损坏的频次最髙，主要是金属软管的 使川寿命而决定的，最长的己达15年，最短的也有 7年，其理论寿命一般为10年左右。対损坏更换的 金属软管进行分析，全部是在集水槽下第一根金属 软管，而h为曲率半径最小处折断或部分折断。当 油罐液位在上升过程中，浮盘带动金属软管上升， 故金属软管要承受一定的拉力，同时述有一定扭矩 和弯矩作川，首先受力的为集水槽下第一根金属软 管，所以，该处软管最容易损坏。2002年5m10s 王龙坡3#罐，罐内油晶液位接近安全高度，软管由 于有

9、拉力作川，突然严重破裂而出现大量跑汕，就 证明了这一点。801袖和802#罐金属软管连续损坏， 除寿命的原因外，与软管长度有关。这两台罐的中 央排水管原设计为耐油胶管连接，使用一年后更换 为金属软管，集水槽底法兰为dn100,中央排水管 法兰为dn80,在dn100法兰后女装了一个dn100变dn80长度为350mm的短接，应为长1400mm金属 软管，实际安装了长1000mm软管，缩短了软管长 度，致使其曲率半径缩小，弯曲应力增人，从而使 其寿命缩短。1.3.2罐内壁沾蜡情况的分析罐内壁的沾蜡虽然只出现了两次集水槽堵塞， 浮顶大量积水现象，但淸理浮顶沾蜡的工作随时在 进行。2003年1至6月

10、,就先后对王龙坡1#、4#、6#、 11#和13#罐进行了多次浮顶收油，罐内壁沾蜡主要 与油品性质和外界环境温度有关。对近年来长岭分 公司几种原油性质进行分析，见表4。表4几种常见原油性质统计表原油品种取样时间密度 /kg.m'3p20粘度50°c凝点/°c总硫/%(v)特性因素k卡宾达汕2003.04.04868.712.96140.2612.1西北重油2003.04.04903.768.223406/哈萨克斯坦油2003.04.218203.82410.07311.1南巴油2003.03.28823.22.60910.2711.8管钱原油2(x)3.02.259

11、15.069.7010.9311.9管阿混合原油2003.02.2091977.8261.0111.9阿曼原油2003.02.19857.312.04-301.2212.3塞巴原汕2003.01.12868.57.987-100.5611.9杰诺原油2002.10.08882.921.5580.29巴隆港原汕2002.116834.04.2622701管阿混合原油2001.09.19910.789.75110.94管扎原油2001.10.18909.277.82110.96管输原汕2000.01.20925.6156131.06库尔勒原油2000.()8.26915.5-272.02仪黄原油2

12、000.10.23907.158.45101.06根据原油化学组成并按特性因素（k值）进行 分类，原油可以分为石蜡基、屮间基和环烷基原油 三种，按常规：k值大于12.1为石蜡基原油，蜡含 量高，凝点高，密度小；k值为11.512.1,属于 中间基原汕；k值为10.511.5为环烷基原汕。从特 性因素k值來看，随着k值的增长，蜡含量增加且 凝点增高。从长岭分公司的原油结构来分析，其k 值基本都在11以上，属于中间基或石蜡基原油， 所以其蜡含量较高。虽然所有大型外浮顶罐都有刮姑装置，因浮盘 上下运动过程中，浮梯及金属软管等的作用，浮盘 存在有一定的扭矩，加上刮蜡板的变形或损坏，罐 壁的变形，罐壁沾

13、蜡不可能100%被刮净。当油罐 储存含蜡量较高的原油处于付油状态时，浮顶密封 装置靠罐顶一侧的温度，耍低于罐内油品温度，特 别是在冬春两季或春夏z交季节，加上下雨，该处 的温度则更低，罐壁更容易出现沾蜡现象。氏岭分 公司地处长江中下游的丘陵山区，春夏z交的气候 变化较人，很容易沾蜡。所以，加强对罐内壁沾蜡 情况进行详细检查，防止因气温突然变化出现内壁 沾蜡融化进入到浮顶，造成集水槽单向阀堵塞现 象。现场对王龙坡4台30000立方米外浮顶罐内壁不 同部位沾蜡情况进行了实测，其实测数据见表5。表5罐壁沾蜡厚度测量测量点数i时间罐号测点高度/m沾蜡厚度§ i/mm测量点数i时间罐号测点高度

14、/m沾蜡厚度§ i/mm12003.03.0443.51.20162002.11.06116.01.7022003.03.0444.02.30172002.11.06116.50.6532003.03.0444.51.85182002.11.06116.00.8042003.()3.0444.01.20192(x)2.11.06116.01.2052003.03.0446.51.60202002.11.06116.51.2562003.03.0446.51.53212002.11.06115.50.3572003.03.0445.01.35222002.056133.80.55820

15、03.03.0445.00.90232002.056134.51.4592003.03.0444.00.80242002.056134.51.20102003.03.0719.01.30252002.056135.01.25112003.()3.07110.01.45262()02.05.16135.01.25122003.()3.07110.50.55272()02.12.1063.0().30132003.03.0719.51.30282002.12.1063.51.20142003.03.0719.51.20292002.12.1063.02.20152003.03.07110.52.2

16、0302002.12.1063.52.30由表5得:30工 § i=38.38 mmi=l沾蜡的平均厚度为：s =38.38/30= 1.28mm30000m3夕卜浮顶罐,直径d=46m,安全高度h=17.1m,正常情况下收油到80%安高，付油至«j2.5m 起浮高度，此时罐壁的沾蜡总量q常qir,=兀 d(h80%-2.5) § =2.07 m3罐内舉沾蜡是分次逐步融化的，随着外界气温 升高每次融化量若为沾蜡总量的10%,则被融化进 入到浮盘顶部的蜡油为q讎：q 咖=2.07x 10% = 0.21 n?这一结果与实际牛产中定期清除浮盘顶部的 沾蜡量基本一致。1

17、.3.3集水槽受堵浮顶积水量分析集水槽的作用是将浮盘顶的雨水及时通过中 央排水管排出，防ll:浮盘积水。浮盘顶部的积水在 一定范围内不会造成浮盘下沉，以土龙坡11#罐为 例进行分析，对外浮盘浮力进行计算(浮盘结构如 图1所示)。图1浮盘示意图查王龙坡11#罐(30000m3 )图纸可知：ri=22800mm, r2=20300mm, h=800mm, hi=270mm, 则单浮盘至浮仓之间的高度h2=h-h|=530m m, g()=gg4cb 梯+o 滋=98.71+1.838+0370=100.918t由表4,油品密度収最小值：p oil = min p 2（） =0.820 t/m p

18、水=1 t/m3（1）在正常情况下，设浮仓浸入油中的高度 为忧门，根据浮力公式有：h rhoii - r22hi p oil = go（1）由（1）式得：hoii=0.290m=290mm （大于 h| 二270mm）（2）在浮盘顶部积水（中央集水槽受堵时）， 浮盘处于沉没临界状态，设浮盘顶部的积水最人髙 度为氐,由浮力公式有：h r|2（h-hoii） p oil= n r22ha p 水（2）由式（2）得：h/x=0.528 m=528 mm （小tbh2=530mm）所以，浮盘顶部的积水不能超过单浮板至浮仓 之间的高度，否则，浮盘就会沉没。2002年4月23 日晚上，王龙坡11#罐顶积水

19、，在不到一小吋之内 水深达400多毫米，相当危险。当班职工发现及时, 立即组织人员紧急打开浮盘顶的人孔，川胶管将水 直接导入油品屮，减少了浮顶积水量，同时尽快疏 通中央排水管，从而避免了一起浮盘沉没的事故。2大型外浮顶罐目前存在的主要问题对长岭分公司所属人型外浮顶罐进行调查后 发现，主要问题有：（1）油罅检验周期超过规定期限。大型外浮 顶罐均为原汕或原料汕，清罐难度较大，且施工工 期较长，施工过程中对牛产有一定影响，同时会造 成一定的油品损失，部分附件或设施的损坏，不能 得到及时处理。（2）罐体腐蚀严重。如王龙坡3#罐已达到大 修的条件，由于资金等方而的原因，从2002年6月 清罐后，一立没有

20、得到处理，其它汕罐也出现了不 同程度的腐蚀。（3）部分附件或易损件已达到其理论寿命， 随时有发半损坏的可能。对壬龙坡3#罐内详细检查 发现，刮蜡板全部没有，96个重锤缺4个，重锤连 杆梢缺6个；静电接地线接头处锈蚀严重；当油罐 处于80%安全高度以上高液位或接近2.5m的起浮 高度吋，金属软管损坏的可能性最人；从罐壁沾蜡 分析，其它油罐的刮蜡板同样有不同程度损坏的现 彖，弹性密封装置橡胶部分出现老化现象。（4）投川防贴设施与浮梯被卡死发生较大矛 盾。1994年5月12口，正在收油的土龙坡10#罐，浮 梯底端滚伦卡死，浮梯不能移动，导致检尺平台处 往罐外顶出严重变形，连人都不能上到检尺平台； 1

21、997年7m6h20： 00,止在收油的6懈有异常响声, 浮梯己卡死无法上升，检尺平台往外推挤，倾斜约 10°。主要原因是：两次均为浮顶防蜡设施引入蒸 汽连接的金属软管，一端连接在浮梯底端轨道处， 另一端连接在浮盘上，软管长度为25米，受蒸汽加 热变形出现较大扭矩的作用，卡在浮梯轨道上，致 使浮梯滑轮卡住无法移动，使10#和6#两罐的浮梯和 罐壁变形，幸好当班职工发现及时，没有造成损失。 近年来，因长岭分公司实施原油低库存，大大减少 了沾蜡的机会，同时，在熟悉了油品性质前提下， 就能掌握其沾蜡情况，提前预防，因此，停用了防 蜡设施的蒸汽，还能节省大量蒸汽消耗。而在北方 地区，防蜡设施

22、必须投丿ij。3大型外浮顶罐维护及措施3.1建立油罐专项档案详细掌握油罐及其附件的情况，如罐体检验时 间及检验情况；加热盘管情况；中央排水管及其金 属软管的更换等情况；浮盘密封件情况；刮蜡板女 装情况；液位仪表使川情况、静电导线及年度检测 情况。建立专项检查记录或台账，车间技术人员和 所在罐区大班长做到了如指掌，为设备管理奠定此 好基础。3.2建立健全严格的“三级”维护责任制切实做好班组口常检查工作，做到随时发现问 题。由于油罐生产动态的变化性，决定了外浮顶罐 设备运行的动态性，问题随时对能出现，特别是对 已经临近寿命期限的易损件情况，日常维护检查更 要细之乂细，列入正常交接班的一项重要内容。

23、做 到“六清十查”，六清即：汕品性质清楚、汕 品参数淸楚、罐区动态清楚、油罐设施情况淸 楚、汕罐故障清楚、外界环境清楚。十查即： 收油过程中要认真查、付油前要仔细查、油 罐切换油品品种要有定点查、油罐液位有谋（或 对量有误）要分析查、下雨夭要反复査、气候 突变要迅速查、交接过班过程屮要对口查、发 现异常（声咅或动态等）要跟踪查、故障原因不 清及吋反馈众人查、流程改动要相互查。建立严 格的生产维护和管理责任制，并认真落实，严格考 核，就能及时发现并声速处理问题。2002年5月10 口 17:45,王龙坡3#罐金属软管突然严重破裂人量跑 汕，由于检查细致处理果断，没有造成任何损失； 2002年4刀23 h20:00暴雨,当班两名油槽工全身湿 透也坚持在现场检査，发现11#罐屮央排水管不排 水