李赵 付红栓 金立玺
上海市特种设备监督检验技术研究院 上海市 200062
摘要：随着对石化装置安全生产的重视，有关的安全标准及行业指导意见相继发布或更新，在按这些标准实施过程中，有相互矛盾、重复、要求不明确及概念化的问题，给具体设计及实际生产过程带来困难。结合设计及工程经验，试图对紧急切断阀的选择、控制逻辑及工程设计给出可行的方案，力求既满足各种安全规范标准要求又做到方案合理、节省投资。
关键词：紧急切断阀；泵罐隔离；火灾危险区；耐火要求
1概述
装置安全运行生产是石化厂的头等大事，备受重视，各生产企业对与安全相关的要求都不含糊，严格按规范和标准执行。近几年技术管理机构更新或新增了部分有关安全的标准或指导意见，保证了装置的安全，同时增加了工程设计工作量，装置投资显著增加，但在进行实际工程设计中会遇到规范解释不具体、专业间职责划分不清或对标准理解存在差异，导致一些不合理或不规范的做法，给工程实施带来困难或困惑，结果是投资过高还不一定达到安全生产的目标。在工程设计中增加的许多与安全有关的设计内容，有的概念好，可实施性不够，有的可实施，具体方式的选择存在不确定因素，体现在仪表及阀门的选择、逻辑功能设计上变数较多，同时给施工及生产的维护也产生诸多影响。工程设计人员及业主从可靠、简单的角度考虑，会尽量往高可靠等级设计，随之就是投资增大，设计复杂，将来生产维护量增大。笔者就石化装置中最常遇见的远程火灾泵罐隔离阀的设置、选型、安装、逻辑功能几方面探讨工程设计及现场实施时遇到的问题及解决方案。
2设置隔离阀的依据
根据中国石油化工股份有限公司文件《关于切实做好高温油泵安全运行的指导意见》中：“五（3）”条高温油泵出入口阀门：对于直径不小于300mm的高温油泵出入口阀门，要选用电动或气动闸阀，做到在事故状况下能迅速切断物料；“五（4）”条增设紧急隔离阀：对于容积大于10m3的塔和容器，其与高温油泵的吸入口总管上要设紧急隔离阀，选用电动或气动执行机构，隔离阀门位置与泵的距离应不小于6m。GB50160《石油化工企业设计防火标准》“7.2.15”条：液化烃及操作温度等于或高于自然点的可燃液体设备至泵的入口管道应在靠近设备根部设置切断阀，当设备容积超过40m3且与泵的间距小于15m时，该切断阀应为带手动功能的遥控阀，其就地操作按钮距泵的间距不应小于15m。根据中石化炼化工程（集团）股份有限公司标准《紧急切断阀工艺设计导则》中“4.1.1”有密封的泵有隔离要求时应在泵的出入口管线上设置远程切断阀。隔离是指需要阻止上下游的物料进入需要被隔离的设备，如泵等。工艺专业根据以上有关标准或指导意见确定哪些泵入口设置隔离阀。
3控制系统、阀门及相关材料选择
3.1控制系统控制及联锁功能
可在DCs或sIs内完成，现在炼油化工装置基本都设有分散控制系统（DCs）和安全仪表系统（sIs），因为涉及安全，泵罐隔离的逻辑通常在sIs内实现。sIs系统的安全完整性等级sIl确定。
3.2切断阀
3.2.1阀门类型的选择
根据口径、介质特性、压力、安装空间及成本确定阀门型式。公称直径DN≤200的阀门宜选用球阀或闸阀，公称直径DN≥250的阀门宜选用闸阀、三偏心蝶阀或Ｖ型球阀。介质黏稠及不清洁的选用球阀、Ｖ型球阀或闸阀，蝶阀全开时的旋转角度应为90°，避免阻挡通过的流体，增加压损。
3.2.2主要技术指标的要求
1.密封等级阀门泄漏等级应至少达到FCI70－2等级V（ClalssV）标准，要求更高的可按FCI70－2等级Ⅵ（ClAlssⅥ）或API598，ApI598比FCI70－2ClAlssⅥ的要求泄漏量稍小。
2.密封型式阀门的密封型式优先选硬密封。
3.全行程时间全行程时间的要求对执行机构影响很大，通常是按阀公称直径的英寸数（以秒计）的3倍与1倍之间，最大不大于10s，对小口径阀易实现，对大口径阀10s就需要执行机构的输出扭矩较大。发生泄漏火灾后，要求迅速切断着火源的可燃物流供给，阀关得越快越好，但需要一个切断阀可以达到且满足要求的合适关闭时间。
3.2.3执行机构的选择
分类及特点执行机构有气动、电动和电液三种，石化装置中通常选择气动或电动。闸阀适合选择电动执行机构，球阀或蝶阀等旋转阀门首选弹簧返回型单作用气动执行机构。电动执行机构的优点是体积小，动力供给简便，但失电后保持原阀位，不能实现故障关，且全关闭时间较长。气动执行机构有单、双作用之分。单作用可以实现失气故障关，对大口径、压差大的阀门因驱动力矩大，执行机构的外型尺寸大，给安装和维护带来极大不便；双作用执行机构中没有弹簧，体积比单作用小，但为了失去气源后能关闭阀需带储气罐。
选择的因素在实际选用执行机构时要考虑：阀门尺寸、安装空间、泵与阀之间的距离、投资等因素，笔者根据多年现场经验推荐如下。根据计算若所采用的气动单作用执行机构尺寸相对小的情况下，就首选单作用执行机构。若安装空间有限，弹簧执行机构没有安装空间可选气动双作用执行机构或电动执行机构。这种切断阀通常是安装在罐底或塔底出口，尤其大塔底出料管，穿出裙座后拐向管带，裙座很高，管线经过塔底平台、管带后直接与泵连接。该泵通常体积大，入口管垂直向上，切断阀装在塔底出口的平台上，DN1100阀门的高度高于2m，执行机构不易接近，手轮操作也困难，维护更不方便，若采用单作用气缸，几乎没有空间，可考虑采用双所有执行机构，带可动作两个行程的气罐或电动执行机构。
4控制逻辑
隔离阀安装在容器出口和泵入口之间，装置正常运行时，阀门全开，只有紧急或火灾情况下才会关闭，关闭阀门时要求尽可能保护泵，不使泵抽空。只有阀门全开时泵才允许启动；泵没有停，不能关阀，前者的启泵条件可以满足，后者的关阀要求与火灾紧急关阀产生冲突，不能以泵停且收到电工的停泵信号后才关阀，折中考虑可设延时停泵。当泵运行过程中，若阀位回讯显示阀门关闭，需立即停泵。有用户担心阀位回讯误动作停泵导致装置意外停车，造成损失，阀位关回讯仅报警，并不参与联锁停泵，由操作工根据管线流量，泵出口压力，容器液位等参数总合判断阀是否确实关闭，这就要根据泵损坏与装置误停车，哪个损失更大来决定。根据现场运行情况，阀位回讯基本选用接近式，性能稳定，且由阀全开及全关两个信号同时判断，误报的可能性很小，建议阀位回讯参与联锁逻辑。
5结束语
石化装置安全生产非常重要，有关的安全标准及行业指导意见要认真对待和严格执行，在按标准实施过程中，所遇到的问题，有的是对标准的理解不完全，有的是标准本身存在要求不具体和可实施性不强，这就需要根据具体工艺过程，各专业间充分沟通，综合考虑，选择既安全又投资合理的紧急隔离方案。
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