基于減小油罐事故后果的機場油庫油罐緊急切斷閥門設計

唐聞智李朋沈青(．北京中航油工程建設有限公司，北京000；．中航油（北京）機場航空油料有限責任公司，北京060)

基于減小油罐事故后果的機場油庫油罐緊急切斷閥門設計

唐聞智1李朋2沈青1(1．北京中航油工程建設有限公司，北京100012；2．中航油（北京）機場航空油料有限責任公司，北京102602)

當機場油庫儲油罐發(fā)生泄漏后，油罐內(nèi)油品的泄漏量主要取決于閥門的位置和關閉速度。如何優(yōu)化關鍵位置閥門的設置，以使事故發(fā)生時的泄漏量最小，從而減少經(jīng)濟損失和環(huán)境污染，成為了一個關鍵問題。本文對該問題進行探討，并經(jīng)過方案對比分析，建議對儲油罐第一道閥門設置為電液聯(lián)動閥門，從而降低事故風險，使事故發(fā)生后不造成嚴重后果或使后果盡可能減小。

機場；油庫；緊急切斷；閥門；設計

近年來，隨著航空運輸迅速發(fā)展，以及節(jié)約用地和降低成本理念日益深入，機場油庫規(guī)模日益擴大，油罐容積也隨之擴大，由2000m3到5000 m3，再到10000 m3甚至20000 m3。雖然油罐遵照嚴格的規(guī)范進行設計安裝，但是考慮到腐蝕、正常損耗甚至誤操作所造成的泄漏事故隱患依然存在，需要在油罐進出管路上多個位置安裝截止閥，以迅速切斷管路，為事故救援贏取寶貴時間。比如黃島和大連油品泄漏事故以及某些油庫持續(xù)泄漏，都存在事故時人員無法靠近，不能及時切閉閥門的情況。本文探討如何合理設計罐前閥門，以使事故發(fā)生時泄漏量最小，從而降低事故風險。

1 緊急切斷閥門設計

1.1 閥門設置的關鍵位置

供油工程是機場重要配套部分和機場運行大動脈，機場油庫是供油系統(tǒng)核心，直接供應油品。大型機場24小時不間斷運行，因此要求機場油庫不間斷供油。一旦發(fā)生事故，要求事故罐能夠被及時隔離，繼續(xù)保障供油。

儲油罐罐前第一道閥門，即罐根閥，是安裝在儲油罐根部距離油罐最近的閥門，也是油罐與外部工藝管道的分界。在發(fā)生故障或火災事故時，關閉罐根閥可以將油罐與外部工藝管道完全隔離，即使罐根閥與其他閥門之間管道遭到破壞，也能避免事故擴散。因此，罐根閥在事故狀態(tài)下能否關閉，是事故會不會進一步擴大的關鍵因素。

1.2 罐根閥門的型式

傳統(tǒng)上，為減少油罐壁板受力，罐根閥一般選用輕型平板閘閥，手動啟閉。但近年來一批規(guī)范要求大型油罐閥門采用緊急切斷型：

2014年7月11日，《國家安全監(jiān)管總局關于進一步加強化學品罐區(qū)安全管理的通知》（安監(jiān)總管三〔2014〕68號）中提到：“大型、液化氣體及劇毒化學品等重點儲罐要設置緊急切斷閥?！?/p>

2015年9月1日實施的AQ3053-2015《立式圓筒形鋼制焊接儲罐安全技術規(guī)程》中6.13條規(guī)定，“儲罐物料進出口管道靠近罐體處應設一個總切斷閥。對于大型儲罐，應采用氣動型、液動型或電動型執(zhí)行機構(gòu)的閥門?！?/p>

因此，有必要考慮在大型儲罐采用緊急切斷型閥門。

1.3 罐根閥門方案對比

電動方案：以電力驅(qū)動。油庫供電方便，并且不會對周邊設備造成影響。但是存在供電線或者信號線在事故中被破壞而無法運行的風險。

氣動方案：以壓縮氣體驅(qū)動。需要額外氣動裝置；使得本已用地有限的油罐區(qū)需要額外考慮氣瓶或者空氣壓縮機等氣動裝置的安全距離；氣動裝置需要供電，事故中也存在斷電無法運行的風險；氣體可壓縮，因此抗偏移性、控制精度和穩(wěn)定性較差。

電液聯(lián)動方案：以液壓驅(qū)動。需要額外液動裝置；在斷電或失去信號情況下，可以實現(xiàn)預定行程動作緊急切斷，穩(wěn)定性高。

考慮油庫發(fā)生事故時電動閥供電可能中斷，油庫設計中可以選用電液聯(lián)動閥作為罐根閥。

2 電液聯(lián)動閥門應用

2.1 可行性

電液聯(lián)動閥門在石化行業(yè)應用普遍，航油長輸管線進出站閥門也選用電液聯(lián)動閥門，性能和可靠性可以滿足航油罐區(qū)使用的要求。在油罐根部設置電液聯(lián)動閥，油庫在火災、高高液位報警或突然失電的情況下，事故狀態(tài)下液壓缸驅(qū)動閥門自動關閉，無需油庫值班人員事故狀態(tài)下冒險進入罐區(qū)操作，可以有效地保護保護油品不會因事故溢出。

2.2 基本原理

電液聯(lián)動執(zhí)行機構(gòu)是以液壓油為動力源，通過電液伺服閥放大電控制信號，輸出功率較大的液壓能量驅(qū)動閥門動作。

此類閥門的最大優(yōu)點是自帶液動蓄能機構(gòu)，可以在罐區(qū)失電情況下，依靠自身蓄能完成閥門關閉操作，從而保證罐區(qū)安全，防止事故擴大。

2.3 應用趨勢

目前，電液聯(lián)動閥門仍然存在一些需要繼續(xù)優(yōu)化的方面。

首先，最大的障礙是價格。電液聯(lián)動閥門，目前為保障可靠性，多采用進口，價格是進口電動閥門的2～3倍，更是國產(chǎn)電動閥門的4～6倍。隨著應用越來越普遍，價格呈現(xiàn)逐步下降的趨勢，但是依然偏高，建議繼續(xù)尋找其他緊急切斷型式的閥門替代方案，另外國產(chǎn)閥門日趨成熟，可以考慮可靠的國產(chǎn)電液聯(lián)動閥門方案。

其次，閥門恢復開啟不便。閥門緊急切斷后，如果排除了事故或故障，需要盡快恢復開啟。建議在考慮尺寸的條件下，適當增加行程的數(shù)量，并保留手動開啟功能。

最后，重量和尺寸。液動裝置的液壓缸體積過于龐大，安裝多有不便，重量也常常超過1噸，閥門支撐成為問題。因此需要優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計，減小尺寸；另外，可以借鑒部分機場油庫基礎延伸一個凸臺作為閥門支撐的方案，使閥門隨罐體均勻沉降，避免罐根管道拉裂。

3 結(jié)語

（1）罐根閥門設置為緊急切斷型符合機場油庫要求，可以有效地避免事故情況下的漏油，提高職業(yè)勞動安全性。

（2）罐根閥門采用電液聯(lián)動閥門是可行的，安全可靠。

（3）電液聯(lián)動閥門目前價格偏高，需要設計中進行方案比選；尺寸重量偏大，需設計時進行方案優(yōu)化。

[1]AQ 3053-2015.立式圓筒形鋼制焊接儲罐安全技術規(guī)程[S].北京：國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局，2015.