加油加气站设备安全技术

加油加气站设备平安技术

孟振虎江苏工业学院储运教研室引言第一节加油加气站主要设备加油站：储油罐，加油机，各类管道和阀门，储罐附件，电子控制设备，电力电器设备，测压测温测液位仪表，消防平安设备；LPG加气站：LPG储罐，LPGÇ潜液泵，LPG卸液泵，LPG充装泵或压缩机，LPG加气机，各类管道和平安阀件〔平安阀，平安回流阀，过流阀，紧急迫断阀〕，储罐附件，电子控制设备，电力电器设备，测压测温测液位仪表，消防平安设备；CNG加气站CNG压缩机，高压储气井或储气瓶组，高压CNG加气机，各类高压管道和高压平安阀件，高压计量、测温、测压仪表，电子控制设备，电力电器设备，消防平安设备，压缩天然机脱硫脱水装置；第二节储存设备主要包括：储油罐，LPG储罐，CNG高压储气井或储气瓶组：属钢制压力容器范围。钢制压力容器和钢油罐设计根本知识压力容器分级分类a.按容器承受的压力p分级：低压容器：0.1MPa≤p＜1.6MPa；中压容器：1.6MPa≤p＜10.0MPa；高压容器：10.0MPa≤p＜100.0MPa；超高压容器：p＞100.0MPa。据此分级方法：加油站储油罐属低压容器；LPG加气站储罐属中压容器；CNG加气站储气瓶和储气井属高压容器。b.按钢制压力容器平安技术监督和管理分类分类依据：承受压力p的等级、压力p与容器容积V之乘积pV、介质特性用途及制造特点等综合因素分成三类。类别越高，平安技术监督和管理要求越严。第一类压力容器：低压容器；第二类压力容器：中压容器；易燃易爆介质或毒性为中度危害介质的低压反响容器或低压储存容器；毒性为极度或高度危害介质的低压容器；…第三类压力容器：毒性为极度或高度危害介质的中压容器及pV≥0.2MPa·m3的低压容器；易燃易爆或毒性为中度危害介质的中压容器;pV≥0.5MPa·m3的中压反响容器;pV≥10.0MPa·m3的中压储存容器；高压容器；…按上述分类方法知：加油站储油罐属第二类压力容器；LPG加气站容积超过5.65m3的LPG储罐和CNG加气站高压储气井或储气瓶组均属第三类压力容器。平安技术监督和管理要求非常严格。加油加气站压力容器材料要求：

压力容器钢制造；材料具有良好的延性和韧性；具有较高的机械强度。压力容器钢：低碳钢、低合金钢主要钢材有：Q235-A，20R，16MnR，15MnVR，

18MnMoNbR，30CrMoR，

Q345-A(B，C。D)等。特别注意压力容器钢的延性和韧性指标。压力容器钢的延性和韧性指标：延伸率，断面收缩率，冲击韧性。延性和韧性指标好的材料制造压力容器有下述优点:有利于压力卷制加工；焊接性能好；对缺口伤痕不敏感，可以缓介应力集中的影响；不易产生脆性断裂；在爆炸时不产生碎片，能吸收局部爆炸能量，降低爆炸所造成的伤害。2、加油加气站储存设备结构和受力特点(1)加油站储油罐组成：筒体，封头，操作井。加强环等。筒体：圆筒形筒体，厚度为，多个圆筒形罐圈套合后搭接焊成；封头：碟形，椭圆形，平盖三种，平盖封头厚6---8mm；加强环：三角角钢支撑架。受力特点:受压状况不严重，内压为0.04MPa，外压(呼吸阀或通气孔引起)为0.001MPa。但在埋地敷设时受非轴对称土压力作用，其刚度或稳定性要求很高。提高刚度或稳定性的措施：卧罐椭圆度不小于0.99；设多个三角角钢支撑架提高筒体刚度；罐圈套合焊接；平盖封头。但在受压较大或容量较大时尽量不采用平盖封头。埋地储油罐支座：多鞍式支座支撑。优点：油罐载荷可以均匀传递给地基，覆土及罐内油品重量引起的轴向弯矩小，油罐抗浮锚固力比较均匀。地上储油罐支座：双鞍式支座。埋地储油罐做法：埋地储油罐抗浮验算：抗浮验算公式如果储油罐满足下式条件；〔1〕那么抗浮要求满足。式中：Gst-----罐体单位长度重量，N/m；Gso----作用在罐体单位长度上成棱拄体的土壤重量，N/m；VW----罐体单位长度埋入地下水局部的体积，m3/m；ρW----水的密度，kg/m3，ρW=1000kg/m3；K-----平安系数，K=1.2～1.5； g-----重力加速度，m/s2；g=9.81m/s2；而〔2〕〔3〕式中： R-----油罐半径，m；t------油罐筒体壁厚，m；ρst-----油罐钢材的质量密度，kg/m3；Ho-----油罐筒体中心线到地表的距离，m；ρso-----土壤的堆密度，kg/m3；φ------土壤的内摩擦角。而

如〔1〕式条件不满足，那么必须进行抗浮锚固，抗浮锚固设施的重量由下式计算。经锚固后应满足下式抗浮条件：〔4〕式中：ρc------根底或锚固墩材料的质量密度，kg/m3；Vc------平均到单位长度罐体上所带的根底或锚固墩的体积，m3/m。由此得到，为使油罐不被地下水浮起，平均到单位长度罐体上所应有的根底或锚固墩的体积Vc应满足下述条件：〔5〕抗浮计算所使用的一些数据:

表1.土壤物理参数

土壤种类土壤堆密度/kg/m3土壤的内摩擦

角

/度粗中砂1600～200030～40细粉砂1600～200026～34亚粘土1910～206020～28粘土1720～200017～20表2.根底或锚固墩材料的质量密度

名称

质量密度

/kg/m3

素混凝土2200～2400

钢筋混凝土2400～2500

碎砖混凝土2000

(2)LPG加气站储罐LPG储罐分类：圆筒形卧式储罐；球罐。圆筒形卧式储罐结构特点和系列:设计压力：1.8MPa。最高设计温度：-40---+60℃。结构：圆筒形筒体，椭圆或碟形封头，全部采用对接焊接，不允许采用搭接，焊缝必须进行光或超声波探伤。筒体厚度:8---20mm；封头厚度：8---22mm；材料：优质碳素钢或低合金钢，20g，20R，16MnR，15MnVR。钢材化学成份及机械性能满足相关标准。系列规格：2----120m3常用规格：20，30，50，100m3球罐结构特点和系列构成：球体，人孔，接管，拉杆支座或裙式支座。设计压力：1.8MPa。设计温度：-40----60℃。材料：优质碳素钢或低合金钢，20g，20R，16MnR，15MnVR。钢材化学成份及机械性能满足相关标准。系列规格：50，120，200，400，650，1000，2000，3000，4000，5000m3但一般LPG加气站储罐不采用球罐。注意：LPG加气站储罐绝对不允许过量充装，否那么有可能会造成重大事故。LPG加气站储罐的附件(a).LPG加气站储罐的管道系统：主要管道：进液管，出液管，气相管，液相管，液相回流管，LPG放散管。设置气相管的目的：平衡LPG被装和被卸储罐或容器液面上方压力，保持正常卸液或加气速度。设置液相回流管的目的：调节LPG加气过程压力，防止因加气特点可能产生的超压。设置LPG放散管的目的：保证系统平安和保证正常操作的双重功能。(b).LPG加气站储罐的阀件系统：阀件系统：平安阀，单向阀，过流阀，紧急迫断阀，液相平安回流阀，以及各种LPG专用阀件。

进液管，出液管，液相回流管上的单向阀一般设置在罐内。紧急迫断阀设置在储罐气相和液相出口管道上。注意：所有阀门和附件的配置压力均应比系统设置压力高一个等级，并采用LPG介质专用阀件和附件；；LPG储罐平安阀必须为弹簧式全启平安阀；平安阀直径和数目必须经过计算或经验加以确定，阀口总流通面积必须符合相关要求；平安阀的开启压力：储罐介质最大工作压力的倍，且不得大于设计压力。(c).LPG储罐平安阀流通面积计算LPG储罐平安阀所需阀口总流通面积F：平安阀阀口总流通面积F计算：

cm2(6)

式中：α-------计算系数，α=38.45；γ-------LPG的汽化潜热，kJ/kg； p-------LPG储罐平安阀完全翻开时的压力，MPa；M------LPG的平均分子量；A------LPG储罐的润湿面积，m2；T-------与p对应的LPG的饱和温度，K；C-------LPG储罐的保温修正系数，埋地情况下C=0.3，地上储罐在无保温层的情况下C=1.0。上式中m2〔7〕MPa〔8〕式中： R-----LPG储罐半径，m；L-----LPG储罐总长，m；pmax-----LPG储罐最大工作压力，MPa。

单个平安阀全开时气体流通面积Fi为：cm2(9)因为全启式平安阀抬起高度h与直径D0之关系为：(10)一般取〔11〕故〔12〕LPG储罐所需要平安阀的数目为：〔13〕假设平安阀阀口直径D0已确定，那么所需要平安阀的数目n为：(14)假设所需要平安阀的数目n已确定，那么平安阀阀口直径D0为(15)

(d).LPG储罐的紧急迫断系统LPG储罐的紧急迫断系统包括：紧急迫断阀，远程控制系统，易熔金属塞自动切断装置或电子自动切断装置。要求：选用气动型，控制气源必须为不间断气源，切断响应时间不超过5秒。紧急迫断方式和原理：(e).LPG储罐接管第一道连接法兰要求：LPG储罐外第一道法兰必须采用高颈对焊法兰，不得采用平面法兰；

法兰密封垫片必须采用金属缠绕垫片，不得采用石棉橡胶垫片；

法兰连接螺栓必须采用高强度螺栓紧固组合，不得采用低碳钢螺栓紧固组合。

(f).LPG储罐的测量仪表

LPG储罐的测量仪表：压力表，液位计，温度计，压力、液位、温度传感器及信号远传设施。

压力表：量程：

精度：1.5级及以上。

温度计：量程：-50---80℃

精度：1.0级及以上。液位计：

地上储罐：玻璃板式液位计；

地下储罐：内置式液位计。

温度、压力、液位均应配置远传仪表，

所有仪表电器均应为本安型。

f、LPG加气机:

〔3〕CNG加气站储气设备CNG加气站分类:CNG加气母站和CNG加气子站。CNG加气母站负责给CNG加气子站储气瓶充装CNG，同时给进站车辆加气，CNG加气子站那么只负责给进站车辆加气。CNG加气站储气设备：储气瓶组〔CNG加气子站〕储气井组〔CNG加气母站〕。CNG加气站是利用站内气瓶与车用气瓶之间压力差进行的。车用CNG气瓶公称压力为16---20MPa，工作温度为-50----+60℃，工作水容积系列为30---120L。CNG加气站储气瓶〔井〕组分成高、中、低三个压力等级瓶〔井〕组，各瓶〔井〕组应单独引管道到加气点或充装点，由加气或充装过程被加气或被充装瓶内压力变化由计算机控制自动进行切换，目的是保证加气或充装过程平安，并保证正常加气或充装速度。A、储气瓶最大允许充装压力：25.0MPa公称工作压力：25.0Mpa(基准工作温度20℃时)。设计压力：在基准工作温度20℃时充装至25.0MPa后温升至60℃时瓶内CNG之压力，大致在范围。系列：60---250L。规定：宜使用容积大于等于250升等高压大型储气装置。材料：30CrMo钢。材料的最大抗拉强度≤880MPa，屈服强度和抗拉强度之比即屈强比≤0.85。结构如以下图。B、储气井设计标准：SY/T6535—2002。设计压力：32MPa。最大允许充装压力：25.0MPa井管直径：DN180，DN230，DN280。井管材料：石油套管，符合APISpec5CT规定，钢级：TP80CQJ。实际屈服强度宜选：552----758MPa。实际抗拉强度宜选：689----826MPa。最大抗拉强度≤880MPa，屈服强度和抗拉强度之比即屈强比≤0.9。井管深度：50---150m，井管之间中心距大于等于0.8m。规格系列：1---10m3。结构型式见图：

主要装置：井口装置，井底封头，井筒。

井口位置：宜建在加气站内，不宜是在碎石、砂砾类等成孔条件差时土壤或腐蚀性土壤地区。

储气井建造过程：

第三节加气站动力设备加油站动力设备：加油泵。LPG加气站动力设备:卸液泵、加气充装泵、压缩机。CNG加气站动力设备:压缩机。1、LPG加气站的泵和压缩机〔1〕相关规定A、卸车泵B、加气充装泵埋地储罐宜采用潜液泵，地上储罐也可采用地面泵。〔2〕泵进、出口管路A、出液管口设置于罐底时，充装泵管路系统设计应符合下述规定要求:(a)泵进、出口宜安装长度不小于0.3m的挠性管或其它防振措施;(b)罐出口到泵入口的液相管道应坡向泵进口,且不得有窝存气体之处;(c)泵出口管路应安装回流阀、单向阀和压力表;B、罐出液管口设置于罐顶时,泵管路设计应满足A条中(a)和(c)之规定；C、潜液泵出口管路应安装回流阀、单向阀和压力表；此外，潜液泵筒体下部设置切断阀和过流阀，并且切断阀能在罐顶操作；D、潜液泵应设置超温自动停泵保护装置，电机运行温度到达45度时应自动停止运行。〔3〕LPG加气充装泵的安装高度问题LPG加气充装泵一般为滑片泵，也有离心泵，涡轮泵或螺杆泵。这些泵作潜液泵用时无安装高度问题，但作地面泵用时必须考虑安装高度问题，因为LPG的饱和蒸气压远高于汽油。LPG加气充装泵〔LPG泵〕的安装高度校核公式为：〔16〕式中：h1------吸入管道的沿程水力摩阻损失，m；h2------吸入管道的局部水力摩阻损失，m；[Δh]------烃泵〔LPG泵〕的允许汽蚀余量，m。规定：计算得到的[Hg]为正，那么LPG加气充装泵中心线应低于LPG储罐液面，而且应该低[Hg]值。(16)式知，[Hg]值总是为正，这说明，在地下罐时采用地面泵是不适宜的。LPG卸液泵也可用作加气充装泵。〔4〕LPG压缩机LPG压缩机主要作为卸液泵，有时也可作为加气充装泵。LPG压缩机一般为往复活塞式，常用型号为：ZG-0.75/10-152DG-1.5/16-24ZW-0.8/10-162、CNG加气站天然气压缩机A、用途加气母站:接收、储存、装瓶、汽车加气。加气子站:瓶组转输、充气、汽车加气。B、相关规定规定:往复活塞式压缩机。型号一致，装机数量不超过3台，但加气母站可另增设一台备用。开机时间按每天10—12小时计算。排气压力不应大于25MPa，各级冷却后排气温度不应大于40度建于市区的加气站宜选用电机传动。压缩机后管道设计压力按30MPa设计。C、压缩机及其附属设备布置单排布置，单台压缩机可布置在地下钢筋混凝土房内，或装配在厢体内。压缩机间净距应大于1.5m，与墙壁间净距应大于1.5m，主要通道宽度应大于2.0m，联轴器或传动装置应采取平安防护措施。加气子站的小型压缩机宜采用风冷式，进气压力不小于0.6MPa，排气压力不大于25MPa。压缩机前应设置调压器和缓冲罐。设置调压器的目的:设置缓冲罐的目的:压缩机出口还应设置平安阀，平安阀的泄放能力不低于压缩机最大排气量。压缩机出口还应设置高、低限压力报警和超高压连锁停车装置。D、CNG压缩机根本构成三大机构:运动机构(曲轴、轴承、连杆、十字头、飞轮或联轴器)。工作机构(气缸、活塞、活塞杆、气阀)。机身。三个辅助系统:润滑系统、冷却系统、调节系统E、工作循环往复式压缩机工作循环:

膨胀、吸气、压缩、

排气F、主要另部件

a、曲轴

作用:传动支承润滑

构成:

主轴颈

曲柄销

曲柄

平衡铁b、连杆作用:构成:大头、小头、杆体c、十字头d、气缸风冷：小型压缩机。靠气缸外散热片强化散热。水冷：大局部压缩机采用，一般为双层〔或三层〕缸壁结构e、气阀

作用:吸气和排气

构成:阀座、阀片、弹箦、

升程限制器f、活塞与活塞杆

活塞杆与气缸之间的密封g、密封与填料:

密封形式:阻塞密封(填料、液体)迷宫密封活塞环密封G、分类按气缸作用方式:单作用压缩机双作用压缩机级差式压缩机按结构形式立式压缩机卧式压缩机:一般卧式压缩机

对置型压缩机

对称平衡型压缩机

角度式压缩机按润滑方法:有油润滑无油润滑H、主要零部件破坏事故活塞杆断裂连杆断裂曲轴断裂十字头断裂气缸阀孔开裂及气缸或管道爆炸等。I、往复活塞式压缩机振动问题激振力和振动形式:周期性变化的惯性力和惯性力矩可能引起机器本身、管道和根底振动压缩机管道的气流脉动可能引起气柱振动气流脉动不均匀在气体管道转弯、变截面、阀门及盲板处产生的动反力可能引起压缩机管道的机械振动(a)往复活塞式压缩机管道的气流脉动(气柱振动)气流脉动(气柱振动)的定义消减气柱振动的方法:设置缓冲器设置集管器调整气柱固有振动频率避开气柱共振采用脉动衰减器或孔板削减气流脉动幅度(b)气体管道的机械振动气体管道机械振动的原因消除气体管道机械振动的方法控制管道内气流脉动压力的不均度;设计中尽量减少转弯，尤其防止管道急转弯，防止空间弯头，弯头曲率半径