内浮顶罐浮盘沉没原因分析及修复方法研究

内浮顶罐浮盘沉没原因分析及修复方法研究

徐洲源

（中国石化销售有限公司浙江舟山石油分公司，舟山316000）

摘要：为保证油品质量及储存安全，轻质油品往往采用内浮顶储罐进行储存。内浮顶储罐在运行过程中，由于操作频繁等诸多原因，最容易损坏的就是内浮顶储罐的关键附件（浮盘）。一旦浮盘发生卡盘或者沉盘事故，会直接影响油库的正常运行，间接影响到社会经济的发展，另外，最难解决的问题就是，发生沉盘事故的浮盘如何安全修复。因此，科学分析沉盘事故原因，采取措施防止发生类似事故，及发生事故后，立即采用有效方法进行有效处理显得愈加重要。一般引起沉盘事故发生的原因大致有五种：内浮盘自身的工艺结构与制造的问题、内浮盘上附件的影响、储存油品介质的影响、施工或使用不当、其他的因素等。修复浮盘的措施主要有六种：内浮盘充气倒装法、内浮盘中心柱倒装法、内浮盘充水倒装法、内浮盘卷扬机提升法、内浮盘电动螺杆顶升法、内浮盘液压提升倒装法。

关键词：内浮顶储罐；内浮盘；沉盘原因；修复措施

1内浮盘沉盘原因分析

1.1内浮盘沉盘事故综合分析

内浮盘施工质量缺陷是沉盘事故发生的主要原因之一。包括罐体直径、垂直度、表面凹凸度等技术指标不符合规范要求；浮盘变形与歪斜程度超出规定的有限范围；导向柱有间隙、罐周密封不好等情况，会导致油气油液上升，然后形成“泛液”，使得内浮盘不能均衡有效运行，最后引发沉盘事故。

被各种因素影响的内浮盘，在日常的运行中，由于内浮盘受到的浮力不均衡，可能会导致内浮盘逐渐倾斜，如果再受到浮盘量油导向管卡住等情况影响，内浮盘运行倾斜幅度就会逐渐增大，等到内浮盘逐渐接近底部时，整个内浮盘所受浮力不均，将导致油品从周边的密封圈及自动呼吸阀流散至内浮盘上，直至发生沉盘事故。

最后，值得注意的是，工作人员的维护管理不当，也可能导致内浮盘发生沉盘事故。这就势必要求工作人员经常查看自动呼吸阀、浮盘密封圈的工作状态以及油罐内表面防腐情况，一旦发现问题，应当及时解决。

1.2内浮盘沉盘事故具体原因剖析

1.2.1内浮盘自身制造工艺与结构出现问题

（1）焊接导致金属材料应力增加：金属的应力变化往往与焊接质量有关，如果焊缝处受到的局部应力明显变化，当浮盘上下运行过程中，由于外界的条件改变，会引起焊缝处的局部应力发生异常变化，很有可能导致该处损坏，甚至会导致内浮盘出现折断现象，进而引发沉盘事故。

（2）内浮盘的内表面凹凸不平：内浮盘下表面与油品是直接相接触的，这样就会增加内浮盘被腐蚀的速率，当内浮盘的表面凹凸不平，就会增加内表面的面积，又因为油品中难免会含有腐蚀金属的元素，比如：S、N和P等元素，会与油品中的水发生反应生成“酸性腐蚀物质”，进而腐蚀内浮盘，一旦局部的内浮盘被腐蚀，就会可能发生内浮盘泄露，或者内浮盘的局部质量不均衡，进而使得内浮盘受力不均衡，直至发生沉盘事故。

（3）浮盘轴心和储罐轴心不能对正（也称同轴度不合格）：如果内浮盘的轴心和储罐的几何中心不能在建设的误差范围内，那么就会出现局部磨损，尤其是在贴近量油导向管的一侧，会使得内浮盘和导向管之间的压力突增，长此以往，就可能引发浮盘倾侧，甚至卡盘。如果卡盘时间太久，油品就会从侧边泄漏进油品，如果经常出现类似现象，将会引发沉盘事故。

（4）自动通气孔不能自动通气：自动通气孔的作用就是在浮盘到达最低的位置时，可以顺利的自动打开，为保证储罐继续发油提供压力条件。如果自动通气孔不能及时顺利打开，储罐就不能顺利的发油，而且会造成浮盘变形。反之，低液位进油时，如果自动通气阀不能及时打开，油品会由于压力升高而造成浮盘严重变形，这也是造成内浮盘沉盘事故原因之一。

（5）浮盘受到左右挤压力时，容易发生变形：浮盘在长期的运行中，如果油品的流动状态不能稳定，会使得内浮盘与储罐的内壁发生相对撞击，因为储罐和内浮盘的质量比较大，发生撞击后动量突然变化，因此会使得内浮盘被挤压变形，内浮盘的形状发生了突变，储罐内油品就会泄露到内浮盘上部，最后导致沉盘事故发生。

（6）储罐罐体吸憋或者膨胀：

如果收发油品的速度异常变化，会导致储罐内的液体表面压力明显变化，那么就会使得油罐发生吸憋或者膨胀，接着就会使得储罐的局部直径变化，那么内浮盘就无法平稳的在油液面上运行，进而出现卡盘的现象，甚至会发生沉盘事故。

当然，沉盘事故的发生，其原因与油罐的椭圆度、垂直度、基础的具体尺寸等因素也有一定关系。

1.2.2内浮盘上的附件影响

（1）浮盘支柱锈蚀或松落，会导致其不能正常工作：浮盘的支柱和储罐底部的支柱套管是配套使用的一组内浮盘附件。在平时的工作中主要起到“支撑”内浮盘的作用，比如检修时候，使浮盘顺利的降在1800mm处（该高度是大多成年人的均身高的余量值），从而使检修人员可以进入内部检修。在收发油品时候也可以起到支撑浮盘使其不至于沉在储罐底部不能顺利浮起的作用，一般要求最低的下降高度为500mm。由此可以看出，如果浮盘支柱因运行年数过长，被油品腐蚀或者因运行疲劳而松落，那么失去支柱作用的部分便不能正常的运行，当浮盘降到油品收发的最低要求处的时候，就无法顺利的被油品浮起。也有可能出现由于浮盘支柱失去以后，收油时候，油品从该处的支柱孔进入到内浮盘表面，会使得内浮盘不能正常的浮起。继而出现沉盘事故。

（2）浮盘人孔遭到锈蚀，导致油品进入浮盘内部：浮盘上人孔主要是维护保养浮盘时，检修人员顺利进入到储罐或者浮盘上方的通道。因内浮盘与油品长期接触，一旦人孔位置遭到腐蚀破坏，势必会引起大量油品从人孔出流失到内浮盘中，进而出现浮盘受力不均匀的情况，导致沉盘事故的发生。

（3）密封装置失效，油品溢出：储罐的罐壁与内浮盘之间的密封一般有四种形式，常见的有机械式密封（包括重锤式密封、炮架式密封和弹簧式密封）、管式密封、泡沫塑料密封和二次密封。以上的这些密封装置可以保证浮盘在正常运行，不发生泄漏或者密封失效。但是当密封装置遭到机械损坏或者突然间的局部所受压力发生变化，就可能导致密封装置暂时性或永久性失效，那么在收发油的时候，内浮盘周边就会出现溢油，导致浮盘受力不均，最终可能会造成沉盘事故发生。

1.2.3施工或使用方法不当

（1）内浮盘施工安装：施工方对内浮盘及附件的安装没有达到规范要求。如内浮盘的材质要求、内浮盘的焊接结构要求、内浮盘密封装置要求和内浮盘附件的要求等未能达标。

（2）管理人员操作不当：油库管理人员对行业特点不清楚，安全意识淡薄，没有完全领会HSE的核心理念。从安全角度考虑，罐区是整个油库最为重要区域。而罐区中目前使用频率最高的就是设置有浮盘的内浮顶储罐了，因此管理人员要按照规定的循环周期对储罐内的浮盘进行检修和隐患排查，一旦有隐患出现，就应该及时并准确的向上级部门反映情况，并且按照规定的流程对内浮盘进行修复或者检修。而且在排查和检修时，工作人员一定要谨慎，不能造成二次事故，对浮盘上的附加和密封装置以及浮盘的腐蚀情况应该加以格外的关注，确保不会在今后的储罐运行中对浮盘造成更严重的损害。

1.2.4其他因素

（1）空罐进油时，油品流速不大于1.0m/s，当储罐的进油口被浸没200mm后，流速最大不超过4.0m/s：对于一些油品的进油流速应该有限制，比如汽油的流速。油品中含有大量的气体，如果流速不加以限制，油品流速太快，浮盘会在储罐内产生漂移或气举现象。进而造成储罐的压力变化太快，导致浮盘的运行速度跟不上油品的流速变化，情况严重时，甚至会造成浮盘受到油品的扰动，轻则浮盘撞击储罐罐壁，重则就发生卡盘和沉盘事故。

（2）储罐进行收油时，如果局部流速太大，容易形成急速喷油，对浮盘造成瞬间冲击，进而使内浮盘受力不稳，又因为浮盘本身的质量比较大，会造成动量和动能的变化，对储罐内的导向管或防转绳增大压力，轻则受到损害，重则出现导向管和防转绳断裂，直接造成沉盘事故，同时也容易形成局部涡流，涡流的出现对油品的收发作业会造成影响。如果机械呼吸阀不能及时做出相应的调整，储罐罐壁也会受到影响，可能会发生罐体吸瘪的情况。

（3）收发油时，要注意计量与压力仪表，如在短时间内出现明显变化，应及时处理。一般引起压力表指数变化剧变的原因就是流速的大幅变化。

2内浮盘沉盘修复措施

2.1常见沉盘事故修复措施简介

成品油油库中，大多会储存汽油等轻质油品。根据实际的经验得知，内浮顶储罐是储存轻质油品最好的载体。然而内浮顶储罐中最为重要的附件就是内浮盘，内浮盘的作用非常大，而且内浮盘几乎是常年运转的附件，如果一旦出现事故，便影响到了整个库区的营业。

常见的浮盘修复措施可以类比修复储罐的措施，比如倒装法、提升法以及倒链法等。

2.2常见沉盘事故修复工艺

2.2.1内浮盘充气倒装法

充气倒装法的工作原理：利用空气浮升的原理，将沉底的内浮盘从罐体底部顶起，进而回到正确的位置。按照储罐倒装的顺序，将储罐的四周进行密封，借助大排量的鼓风机将空气吹入到储罐内，当内浮盘的横截面底部受到的空气压力超过了自身需要的浮升的重力时，内浮盘就会被浮起。

2.2.2内浮盘充水倒装法

充水倒装法的工作原理：根据阿基米德定律，利用物体在水中的浮力等于物体所排开水的体积的质量的力。施工的时候，从内浮盘周边开始注入水，其他地方进行密封，随着浮力的上升，内浮盘便会上升。

2.2.3内浮盘电动螺杆顶升法

1)电动螺杆顶升法的工艺原理：借助机械传动方法，实现对储罐内浮盘的修正作业。顶升机上的电动机传带蜗杆使得涡轮传动，通过与其同轴的小齿轮啮合大齿轮和螺母旋转，螺杆在螺母的带动下，在固定的外罩下缘两侧的伸缩钧钩钩动浮盘上升，从而完成修复工作。

2)电动螺杆顶升法的主要设施：电动螺杆顶升机，此种设备的主要的构件为电动机、传动涡轮、蜗杆、顶升螺杆、机架以及“门”型外罩等组成。在电动螺杆顶升机的时候，尽量避免非对称模式，这样的目的是为了使得内浮盘均匀上升，不至于发生二次卡盘事故。

2.2.4内浮盘液压提升倒装法

液压提升倒装法工艺原理：在储罐内侧四周均匀布置提升架，在其上安装有起重作用的千斤顶。其中，上卡头与液压油缸的活塞杆相连接，其动力主要来自于中央控制台，高压油经过油管送到油缸，通过换向阀实现油缸的往复运动。依次完成内浮盘的修正措施。

液压提升法的主要设施：液压提升机、液压油缸、提升架。

在内浮盘的修复实际操作过程中，一定要严格按照操作规程进行，避免人员中毒、窒息、油罐变形等次发事故发生。

3结束语

内浮顶油罐是最适合储存轻质油品油罐种类之一，防止发生沉盘事故发生，确保其正常运行，是油库有关人员需要重点考虑的问题。应当全面科学的分析沉盘事故发生原因，并采用正确方法与措施加以维护及管理，尽管修复浮盘方法比较多，但真正操作起来还是比较困难的，应做到预防为主，从源头抓起，使油库在高效、安全的状态下运行。

参考文献

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