罐区和液体码头阀门

你到处都能看到它们：数英亩的巨大白色圆柱体——有些是圆形的，有些是细长的——就像农民准备收获的块根作物一样从地里升起。它们是装饰全球能源中心和能源传输点的液态石油终端。甚至世界上一些较大的机场也有自己的油箱农场，喷气燃料从生产商的炼油厂直接通过管道输送到机场。

这些罐区是大型管道网络和阀门的所在地，这些阀门有助于控制通过这些管道进出罐的流量。

设备

这些农场有两种类型的坦克。第一个是具有刚性侧面和顶部的传统实体设计。第二个是浮顶罐，它有一个盖子，盖在液体的表面上，在液体排空或填充时消除罐中的任何空隙。浮顶罐现在通常用测地圆顶盖建造，以控制可能在浮顶密封周围泄漏的逃逸排放物。

大多数这些农场的原始位置位于炼油厂的外围，成品储存在那里等待管道、铁路或海上运输到最终目的地。在过去的几十年里，炼油厂内罐区的数量大大减少，因为生产商不想保留所有昂贵的液体库存。但是，厂外终端的总体数量已经大大增加。这相当于为这种有点独特的服务提供了一个良好的阀门市场。

现代液体石油码头的存在是为了在碳氢化合物原材料和成品供应链中发挥重要作用。储罐通常用于储存炼油厂尚不需要的额外产品。有时成品会被储存起来，直到管道运营商和最终用户需要它为止。此外，一些码头使用油箱来储存不同的产品混合物，然后将这些混合物组合起来为不同的地区和市场创建特定的燃料配方。终端的另一个目的是充当易手产品的所有权或“托管转移”点。

虽然本文仅关注环境液体终端中的阀门，但也存在液化天然气 (LNG) 终端和其他一些非液体存储设施。但是，它们的阀门需求是不同的，尤其是LNG设施，对低温阀门有要求。

阀门环境

阀门由它们需要执行的功能（开/关、调节流量或防止回流）以及它们必须发挥作用的服务条件指定。例如，蒸汽阀的温度可能会高于 1,000°F (538°C)，而关键的炼油厂阀门可能会出现高温和高腐蚀性环境。除了供水服务中的阀门外，罐区阀门还可以在阀门世界中最温和的环境之一中发挥作用。

除了在极北气候中的安装外，液体石油码头的工作温度适中（-20°F 或 -29°C 至 120°F 或 49°C）并且流体通常不会那么苛刻，除非硫化氢-涉及酸味原油。阀门选择的第三个标准（除了温度和腐蚀性）是工作压力。对于大多数罐区/液体终端应用，压力远低于 200 psi。就设计要求而言，此服务中阀门的最主要压力等级是 150 级，其工作压力约为 285 psi，具体取决于结构材料。

为液体罐区应用中的阀门选择的材料几乎总是碳钢，并根据阀门的确切流体和操作条件提供各种阀门内件。在加拿大，环境工作温度可能比 -20°F (-29°C) 低得多，因此选择了特殊的低温钢，例如铸造级 LCB。

在过去 20 年左右的时间里，终端中的管道尺寸有所增加。在 1950 年代、60 年代和 70 年代，标称管道尺寸 (NPS) 12 到 NPS 20 被认为是正常管道尺寸，而今天，在这些设施中看到 NPS 30 的管道并不少见。这是因为更大直径的管道通过设施提供更快的吞吐量。

100 多年来，罐区服务中最受欢迎的阀门一直是备受推崇的闸阀。罐区阀门的这些共同点运作良好并且具有成本效益。楔形闸门的扭矩关闭设计长期以来一直表现良好，因为它价格便宜且易于维护，因为它具有丰富的设计。对于原油服务中的阀门，闸阀的环境特别好，因为它在温和的润滑油浴中运行。

膨胀塞阀

闸阀的一个缺点是大多数设计不能保证“零泄漏”，尤其是在两个流动方向都需要零泄漏的情况下。一些美国石油学会 (API) 6D 弹性阀座膨胀闸阀设计确实提供零泄漏。然而，在终端中需要双向零泄漏，以防止由于储罐及其输入和输出为各种目的而切换时交叉污染产品。这种同时在两个方向上的密封性称为双堵漏 (DB&B)。

75 多年前，随着阀门设计的发展，专门满足并仍然满足储罐和码头行业的流体控制需求：膨胀旋塞阀，解决了对可以实现这一目标的阀门的需求。该设计最初由通用阀门公司于 1941 年开发，因其双向密封零泄漏，故称其为“双密封”。

由于密封系统在阀门内部的运作方式，膨胀塞设计在阀门领域是独一无二的。关闭时，装有锥形 O 形圈的钢套筒会被内部塞子同时紧贴地推入两个阀座。然后，当阀门打开时，会发生一个密封面节省过程：当阀杆旋转打开时，阀塞的密封件（通常称为卡瓦）最初会从阀门中的阀座上移开。接下来，随着手轮的转动，整个塞组件旋转到打开位置。该顺序消除了阀座表面滑动 O 形环上的任何潜在破坏性摩擦作用，这是阀门零泄漏密封性的关键。

对于管道尺寸中小（最高约 NPS 16）的应用，膨胀旋塞阀是当今 DB&B 终端服务应用的首选阀门。不经常为终端安装指定更大尺寸的这些阀门的主要原因纯粹是与成本有关。

使用 DB&B 阀门时，如果阀门在两个方向同时落座，如果内部温度升高，则存在对体腔过压的可能性。需要一个热释放系统来减轻超压，通常排放到阀门的上游侧。

实际上，终端内的所有碳氢化合物服务阀都要求防火。虽然楔形闸阀由于其金属对金属阀座而具有固有的防火安全性，但 DB&B 膨胀旋塞阀及其 O 形环滑动插件必须经过测试并确认为防火安全的。（参见“防火安全意味着什么？”）。

选择使用膨胀塞有保证的 DB&B 密封还是楔形闸阀密封由每个工厂的采购团队决定。楔形闸阀的阀座可能没有那么紧密，但其简单的设计使其几乎无需维护，尤其是在甜的原油环境中。更复杂的膨胀旋塞阀需要更多的维护，并且启动成本可能更高。由于这些设施的利润率传统上很薄，初始阀门成本在决策过程中非常重要。

设计标准

由于大多数油库和码头都储存基于碳氢化合物的液体，因此在设计中尽可能遵循 API 标准是很自然的。这些设施的总体设计指导要求包含在 API 标准 2610：终端和储罐设施的设计、建造、操作、维护和检查中。虽然本文件内容广泛，但仅简要提及了阀门主题，实际上遵循美国国家标准协会 (ANSI)/美国机械工程师协会 (ASME) B31.3 管道设计标准“过程管道”。

在 B31.3 中，阀门设计要求进一步降级为通用 API 阀门标准（例如 600、608 和 6D）的支持。在 API 中，根据阀门是用于上游、中游还是下游服务，标准属于不同的范畴。由于罐或码头设施可以被视为中游和下游——取决于罐区的位置及其管道——下游（API 594、599、600、602、608、609、623）和API 6D阀门设计都是可以接受。

也有可能对储罐和终端服务中的阀门提出更多要求，例如附加射线照相或 ANSI B31.3 中强加的其他测试要求。

虽然闸阀和膨胀旋塞阀是罐区和码头的主要阀门，但也使用其他类型的阀门。由于泵参与产生将液体分配到整个设施所需的压力，因此需要为这些压力产生设备提供自动回流保护。这意味着止回阀将安装在其输出端的下游，以保护它们免受回流损坏。这种应用中最常见的止回阀类型是对夹式或弹簧辅助、中心导向止回阀。

在这些设施中，还需要在发生火灾或装满等事故时积极快速地关闭生产线。紧急关闭阀 (ESD) 满足了这一需求。通常，球阀用于这种服务，因为与多回转阀的致动运动相比，它们的四分之一回转致动周期非常快。除了 ESD 服务，球阀在油罐区和液体终端中获得认可的速度很慢。原因之一是流体中夹带的固体可能会损坏软阀座。

高性能蝶阀越来越多地用于储罐和码头服务，但码头运营商和设施设计人员似乎仍然依赖过去运行良好的产品：闸阀和膨胀旋塞阀。然而，未来可能会看到金属密封球阀和三偏心蝶阀的涌入，从目前流行的多回转产品中夺取市场份额。

曾几何时，终端和罐区的管道歧管和截止阀是由一位身材魁梧、二头大的罐区员工手持阀门扳手操作的。该工人将根据需要打开和关闭阀门，以引导流体进出适当的储罐。然而，今天，这些系统中的大多数都是自动化的。现在，所有关键阀门都在安全可靠的控制室进行现场或异地操作和控制。

执行器控制与控制室中的计算机或可编程逻辑控制器相连，以及来自罐液位计、压力计、流量计、温度传感器和其他数据输入的输出。这些数据与来自供应侧管道的进入液体数据相结合，以评估设施的状态并提供信息，以便操作员可以根据需要实时调整任何向储罐供料的最终控制元件。

这些控制系统也有利于贸易交接，不同实体提供在同一终端设施收集的产品，准确的液体库存核算至关重要。

安全系统

储罐/码头设施涉及三个主要安全问题：储罐过满、闪电和火灾。由于存在所有易燃和易燃的势能，一个重要的需求是码头/罐区的灭火系统。这些系统的设计符合美国国家消防协会 (NFPA) 的标准和建议。应用的主要 NFPA 标准是 NFPA 30，易燃和可燃液体代码。建议中包括散布消防液体和泡沫的设计。

这些系统几乎总是与主流体管道系统分开，还包括阀门。系统可能具有自动和/或手动喷嘴或雨淋装置，以将灭火液体或泡沫引导至火场。一个额外的安全要求是所有的储罐都装在土堤或混凝土堤坝中，以在发生灾难时保留液体。

一些设施在主要流体管道系统和消防系统之间还具有独特的接口。主流体管道网络的入口可用于通过供应管道将泡沫或其他灭火流体直接泵入燃烧容器。这需要终端控制人员自动或手动关闭阀门，并将消防液重新引导至受影响的储罐。

因超压或欠压（真空）而损坏罐体的可能性通常由直接连接到每个罐体的减压或真空减压/排气系统来处理。附加的泄压阀 (PRV) 安装在主泵驱动的产品管道系统中，通常设置为泵输出压力的 110% 左右。这些 PRV 遵循与管道系统其余部分相同的材料和压力等级要求。

油库和码头是石油供应链中的关键要素，高效的阀门和管道系统是每个系统的重要动脉。尽管这些阀门所看到的压力和温度并不极端，但它们执行的服务对于码头或油库的成功和安全运行至关重要。虚拟机




当阀门暴露在火灾的高温下后仍能保持一定的关闭能力时，它被认为是防火的。这些高温会使用于实现阀门零泄漏的任何弹性体或含氟弹性体熔化。大多数闸阀和截止阀等金属对金属阀座阀门本质上是防火的。金属密封球阀也属于这一类。 在其原始设计通过模拟真实火灾中可能发生的情况的特殊测试协议后，防火的含义被应用于阀门 - 极热，然后快速冷却。目前使用的两种最常见的防火测试规范是 API 6FA：阀门防火测试标准和 API 607：直角回转阀门和配备非金属阀座的阀门的防火测试。API 6FA 一般用于中游和上游应用，API 607 用于下游应用。 通过这两个测试程序中的任何一个，都要求阀门必须在特定温度下被火焰覆盖一段时间，然后通过喷水迅速冷却。然后测试阀门的阀座泄漏率，要求备用密封机构必须在一定程度上有效地发挥作用，即使主要弹性体或氟橡胶阀座机构已被火灾的高温影响破坏。