卷簾型干式氣柜檢修經(jīng)驗與建議

＊葉良平

（中海石油舟山石化有限公司 浙江 316015）

某石化公司10000m3低壓瓦斯干式氣柜在一次高液位聯(lián)鎖事件中受損，致使部分零配件受損，密封皮膜被劃傷，低壓瓦斯出現(xiàn)泄漏。公司立即組織搶修，先后兩次對氣柜進(jìn)行檢修處理，經(jīng)過反復(fù)研究，終于消除了故障，將氣柜修復(fù)完畢。經(jīng)過近十二年運(yùn)行驗證，情況良好。本文通過對本次檢修過程中涉及的相關(guān)問題及解決過程的總結(jié)介紹，提出相關(guān)建議，以供使用或安裝單位在低壓瓦斯干式氣柜檢修維護(hù)時借鑒。

1.10000m3低壓瓦斯干式氣柜情況介紹

（1）基本情況。該公司10000m3為1段威金斯型橡膠密封儲氣柜，建于2007年3月。其主要參數(shù)如下：

（2）構(gòu)造及特點。卷簾型橡膠密封干式氣柜，是一種不使用油和油脂及水密封的干式儲氣柜。其是由柜底板、立柱、側(cè)板和柜頂構(gòu)成的圓柱型幾何體外殼，內(nèi)有可移動的活塞，側(cè)板與T型擋板、活塞之間采用柔性合成橡膠膜連接形成圓筒型密封體。它是借助于柔性合成橡膠膜與可以上下移動的T型擋板和活塞相連接來密封瓦斯氣。

卷簾型橡膠密封干式氣柜由于內(nèi)部活塞與氣柜側(cè)板間是用橡膠模連接起來形成密封機(jī)構(gòu)的，活塞與柜壁之間的間隙較大，且無摩擦部件，因此對瓦斯氣的含塵量不敏感。同時由于密封采用柔性橡膠膜，活塞升降不受密封配合的限制，其具有密封性能好、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單、活塞升降速度快、吞吐量大、造價和維護(hù)費(fèi)用便宜等特點，目前已經(jīng)普遍應(yīng)用于煉化企業(yè)的瓦斯平衡系統(tǒng)中[1]。

（3）工作原理。氣柜未儲氣時，活塞至柜底板上，T型 擋板在T型擋板支撐臺架上。當(dāng)氣柜收儲氣體達(dá)到一定壓力時，活塞上升，內(nèi)側(cè)橡膠密封膜開始向上卷動。這時T型擋板及外側(cè)橡膠密封膜均不動作。當(dāng)氣體不斷進(jìn)入氣柜，活塞上升至桁架頂部，碰到T型擋板上部桁架頂板時，內(nèi)部橡膠密封膜向上拉直，活塞已不能單獨(dú)上升。隨著氣體繼續(xù)進(jìn)入，活塞與T型擋板將同時上升。柜內(nèi)氣體壓力也同時上升，這時，外側(cè)橡膠密封膜開始向上卷動。最后，活塞及T型擋板上升到最高位置，外側(cè)橡膠密封膜也被向上拉直，氣柜就達(dá)到最大儲氣量。當(dāng)氣柜向外送氣時，活塞運(yùn)行過程與上述過程相反。

2.檢修處理及故障原因分析

（1）損壞情況。2010年8月11日，在一次氣柜高液位聯(lián)鎖中皮膜受損，氣柜西南側(cè)的皮膜出現(xiàn)多處破裂，系被上、下限位輪的鋼支架撞擊所致；皮膜的裂紋呈縱向劃口，有21處破裂紋（最長破裂紋約長1500mm，最短約為250mm）；活塞頂上與鋼絲繩連接的吊鉤發(fā)生變形，部分絲扣損壞；氣柜頂上的有多個大滑輪軸承已經(jīng)損壞；個別小滑輪的滑道有磨損現(xiàn)象；部分鋼絲繩出現(xiàn)局部斷絲現(xiàn)象；活塞周邊的不少側(cè)板有位移現(xiàn)象，側(cè)板之間的間隙大小不一，有的缺少固定螺栓；發(fā)現(xiàn)四個放散閥關(guān)閉時，密封性欠佳；氣柜外壁上配重塊的導(dǎo)軌部分變形，氣柜活塞位置發(fā)生嚴(yán)重的偏離，單邊間隙大的一邊約為520mm，最小間隙約為220mm。有三個下限位輪的固定板，在外力作用下撕裂后脫落，有八個上限位輪的固定板，在外力作用下撕裂后脫落。氣柜損傷嚴(yán)重，需要進(jìn)行大修處理。

（2）處理措施。針對氣柜損壞情況，為抓緊時間進(jìn)行修復(fù)，綜合考慮公司安全生產(chǎn)和施工專業(yè)等因素，提出兩種處理辦法同步進(jìn)行的措施：①請原氣柜施工單位派專家來指導(dǎo)維保單位檢修施工，同時聯(lián)系皮膜原供應(yīng)商派專人進(jìn)廠對損壞的皮膜進(jìn)行修補(bǔ)。②要求采辦部緊接啟動采購新皮膜的工作，如舊皮膜修補(bǔ)失敗，則馬上更換新皮膜。

①第一種處理措施實施情況

經(jīng)聯(lián)系，原氣柜施工單位先后派二位施工專業(yè)人員進(jìn)廠，幫助分析故障原因和指導(dǎo)氣柜修復(fù)工作，他們根據(jù)現(xiàn)場了解的情況，沒有分析出這次氣柜損壞原因。

皮膜原供應(yīng)商修補(bǔ)人員攜帶修補(bǔ)材料到廠后立即對損壞的皮膜進(jìn)行修補(bǔ)，由于修補(bǔ)技術(shù)和膠水等原因，對修補(bǔ)完成后的皮膜進(jìn)行氣密試驗時，發(fā)現(xiàn)全部出現(xiàn)泄露情況，修補(bǔ)失敗。

接著公司請鎮(zhèn)海石化建安公司總部的專業(yè)修補(bǔ)輸送皮帶的技術(shù)人員，來重新修補(bǔ)損壞的皮膜。他們帶來了粘結(jié)輸送皮帶的專用膠水，采用對新舊皮膜打磨至第一層簾布后，再進(jìn)行粘結(jié)。然而，修補(bǔ)完后對皮膜進(jìn)行氣密時，發(fā)現(xiàn)所有修補(bǔ)后的皮膜只有三塊暫時不漏，其余都全部泄漏。

分析造成二次皮膜修補(bǔ)粘結(jié)失敗的原因：一是皮膜損壞的地方實在太多，且裂縫又長；二是舊的皮膜由于已經(jīng)使用了兩年多，皮膜中滲透著較多的石油制品成分，降低了專業(yè)膠水的粘結(jié)功效，對修補(bǔ)工作帶來很大的困難。由上述情況分析，橡膠皮膜本身雖具有耐臭氧性、耐硫化氫氣體腐蝕性、耐候性、耐芳香烴容積性的特點，但是修補(bǔ)膠水與本公司所存介質(zhì)中的某些組分具有排斥效應(yīng)，膠水效能未達(dá)到能夠適應(yīng)各種不用組分介質(zhì)的程度。

鑒于這種情況，公司決定采用第二種措施，即待新皮膜采購到位之后，邀請氣柜專業(yè)檢維修隊伍（江蘇環(huán)能工程有限公司），對氣柜整體進(jìn)行檢修施工。

②第二種處理措施實施情況

經(jīng)安徽美祥實業(yè)有限公司推薦，公司獲悉江蘇環(huán)能工程有限公司是一家專業(yè)的煤氣柜施工企業(yè)，是中國工程建設(shè)協(xié)會頒布的《橡膠膜密封儲氣柜工程施工質(zhì)量驗收規(guī)程》編制參與單位，在國內(nèi)對干式氣柜的檢修施工業(yè)績顯著，經(jīng)公司采辦部聯(lián)系落實后，他們承擔(dān)了此次氣柜檢修任務(wù)。

8月27日，江蘇環(huán)能工程有限公司派施工人員到達(dá)我公司，緊接著就按照事前商定的施工方案開展對氣柜的檢修作業(yè),氣柜的主要檢修過程為：

A.對氣柜內(nèi)部初步檢查發(fā)現(xiàn)，氣柜內(nèi)壁的焊縫沒有進(jìn)行有效的打磨，搭接處不光滑有毛刺，皮膜在運(yùn)行過程中翻卷時容易劃傷，故事先要求建安公司舟山項目部對氣柜內(nèi)焊縫進(jìn)行打磨，并防腐刷漆。

B.把新皮膜從氣柜的西側(cè)運(yùn)送進(jìn)氣柜，其方法為：在氣柜西側(cè)割開出一個長2360mm，寬2400mm的通道孔，皮膜連同包裝箱被吊裝到架子上后，通過自制的軌道，滑行到氣柜內(nèi)的活塞中間頂上（見圖1、2、3、4）。

C.對活塞的水平度進(jìn)行復(fù)查和調(diào)整。為了便于今后操作人員在維護(hù)中檢查水平度，這次施工單位特地在活塞頂上增設(shè)了一個活塞傾斜度檢測裝置，并標(biāo)記好水平基準(zhǔn)點，以便定期檢查、調(diào)整（使活塞水平度控制在±30mm）。另將檢測信號接入值班室，達(dá)到能夠?qū)崟r監(jiān)控活塞水平運(yùn)行狀況的功能（見圖5）。

圖2 軌道通向活塞中間

圖3 新皮膜在運(yùn)至柜內(nèi)開箱

圖4 新皮膜全部展開

圖5 增設(shè)的活塞水平檢測裝置

D.更換了活塞和鋼絲連接的吊鉤，吊鉤螺栓尺寸由原來的M27增大到M33，調(diào)整了活塞周邊的側(cè)板間隙，使之基本成等間隙，同時還配齊了擋板固定螺栓（見圖6）。

圖6 更新后吊鉤和調(diào)整后的側(cè)板

E.更換了氣柜頂上大滑輪軸承12套，同時將小滑輪軸承全部進(jìn)行更換，對滑道磨損的小滑輪進(jìn)行修復(fù)，并對這些滑輪進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，保證滑輪轉(zhuǎn)動靈活（見圖7）。

圖7 更換過的柜頂滑輪及軸承

F.對有斷絲的部分鋼絲繩進(jìn)行了更換，共更換8根鋼絲繩（每根57m），保證了每組配重塊的二根鋼絲繩拉緊程度一致；同時在鋼絲繩上涂抹潤滑脂，以延長其使用壽命；此外，還校正了配重塊的滑行軌道，使之滑行靈活。

G.對關(guān)閉不嚴(yán)密的放散閥進(jìn)行修復(fù)，具體內(nèi)容為：對放散閥密封面腐蝕部份進(jìn)行修復(fù)，更換密封橡膠墊，并對放散閥鋼絲繩進(jìn)行調(diào)整，潤滑保養(yǎng)，從而保證了放散閥放散靈活，密封良好。

H.重新調(diào)整了活塞與鋼絲繩的連接位置，使活塞處在氣柜的中間位置。

I.對被損壞的上、下限位滑輪進(jìn)行修復(fù)，并安裝在原始位置上。

J.拆除舊的皮膜，安裝新的皮膜。

（3）檢修后的第一次調(diào)試。江蘇環(huán)能工程有限公司在施工結(jié)束后，對氣柜進(jìn)行升降試驗，當(dāng)活塞升到頂部，皮膜全部展開后，發(fā)現(xiàn)此時的活塞不能處在氣柜中間位置。當(dāng)活塞回降到約8.3m時，又發(fā)現(xiàn)氣柜外面的配重塊出現(xiàn)晃動。此時，氣柜內(nèi)的觀察人員也感覺到活塞在震動，出現(xiàn)這些情況后，立即將氣柜活塞降落至2.5m后，安裝活塞支撐柱，并對活塞及其皮膜進(jìn)行檢查，確定受損情況。發(fā)現(xiàn)活塞頂被已經(jīng)撞落的下限位輪螺栓頂破（見圖8）。

圖8 活塞底板被限位輪螺栓頂破

由于這次調(diào)試中活塞升降了兩次，一個下限位輪撞落，造成柜壁上固定皮膜的固定圈，有一處被撞變形（見圖10）；在7#、9#、10#立柱處的新皮膜，也被限位輪劃出了約12道口子，裂縫的長度在10～30mm不等，所幸裂縫位置比較集中，對裂紋位置進(jìn)行了貼補(bǔ)處理，尺寸分別為250mm×250mm、250mm×200mm、200mm×150mm，損壞位置（見圖9），這次氣柜活塞升降調(diào)試以失敗告終。

圖9 氣柜新皮膜被劃破

圖10 柜壁固定圈被撞變形

①調(diào)試失敗原因分析。經(jīng)對氣柜內(nèi)各部件的詳細(xì)檢查，通過調(diào)試過程中的運(yùn)行狀態(tài)及損壞部位現(xiàn)場查看分析所得，調(diào)試失敗的主要原因是：新皮膜在安裝時，由于皮膜上所開的固定孔，要比氣柜壁的固定螺栓多了6個，導(dǎo)致皮膜在安裝最后，無法實現(xiàn)完全對稱安裝，多出來的皮膜出現(xiàn)褶皺，它對活塞產(chǎn)生較大的內(nèi)力。當(dāng)在調(diào)試的過程中，隨著活塞往上升，原先已褶皺皮膜需釋放外力，當(dāng)活塞上升到最高點（14m以上），褶皺皮膜完全展開，外力釋放完畢。這樣，當(dāng)活塞再重新往下降時，此時的活塞下降軌跡就完全偏離原來中心軌跡，產(chǎn)生較多的偏心，活塞與氣柜的單邊間隙只有約180mm，導(dǎo)致限位輪在活塞下降力的作用下和氣柜壁發(fā)生碰撞，從而劃破皮膜。

通過這次調(diào)試，我們分析失敗原因，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，得出以下兩個要點：

其一，皮膜升到14m以上全部展開后，在回落的過程中，活塞行程軌跡出現(xiàn)了較大程度的偏心，造成這一缺陷的原因我們認(rèn)為是由于當(dāng)初氣柜施工建設(shè)時，中石化第二建設(shè)公司在施工制作過程中存在瑕疵，在氣柜壁安裝固定螺栓時，沒有按照施工圖進(jìn)行施工，少安裝了6個螺栓。可以推測，當(dāng)時在交付生產(chǎn)前做調(diào)試時，活塞沒有升到14m以上的高度，加上我廠在日常的生產(chǎn)中，為保證瓦斯系統(tǒng)穩(wěn)健運(yùn)行，氣柜容量都留有較大的余量，在絕大部分時間里，都把活塞行程控制在13m以下，所以這個缺陷沒有暴露，沒有造成設(shè)備損壞事件。

其二，在氣柜新皮膜安裝時，江蘇環(huán)能公司的施工人員雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這個情況，但是由于他們之前一直沒有碰到過這種現(xiàn)象，所以在技術(shù)認(rèn)知上存在輕視思想。沒有引起他們足夠的重視，沒有聽取我們的意見并采取有效措施，只是把皮膜上6個多余的孔消化到6m弧長的范圍內(nèi)（相當(dāng)于每1m多出1個孔），皮膜的內(nèi)應(yīng)力沒有對稱消化，導(dǎo)致氣柜這次調(diào)試失敗。

②再次對皮膜進(jìn)行安裝。按照本公司的要求，江蘇環(huán)能公司施工人員采取了三個整改措施：一是對新皮膜進(jìn)行重新安裝，按氣柜圓周內(nèi)徑均勻六等分，來消化皮膜上多余的6個孔，使活塞受力均勻；二是把對活塞配重進(jìn)行調(diào)整的吊點，恢復(fù)到檢修前初始的位置；三是修補(bǔ)新皮膜被限位輪劃破的裂縫。

（4）再次整體調(diào)試。采取了三個整改措施后，再次對活塞進(jìn)行升降試驗，已基本符合《橡膠膜密封儲氣柜工程施工質(zhì)量驗收規(guī)程》。13m以下最小單邊間隙約為350mm，在13m以上只有一處，最小單邊間隙約為320mm。另外，活塞升降軌跡沒有發(fā)生變化，四周單邊間隙尺寸都在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，滿足正常使用條件。

3.結(jié)束語

氣柜運(yùn)行中密封皮膜、活塞組件以及活塞調(diào)平裝置是氣柜的核心設(shè)備，其是否完好是決定氣柜安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素。在日常運(yùn)行中要加強(qiáng)氣柜活塞調(diào)平裝置中導(dǎo)輪和鋼絲繩的定期檢查和潤滑維護(hù)，同時增設(shè)活塞水平監(jiān)測裝置是十分必要的，其能夠幫助操作人員隨時監(jiān)控活塞水平運(yùn)行情況，可以及時發(fā)現(xiàn)活塞初期不平衡狀態(tài)，將隱患消滅在萌芽階段。同時定期進(jìn)入柜內(nèi)檢查活塞（T擋板）與側(cè)板間隙，當(dāng)間隙超過規(guī)定值時必需對活塞進(jìn)行調(diào)平。關(guān)于皮膜材質(zhì)，目前氣柜在用皮膜為丁腈橡膠與聚氯乙烯的共混料，總體壽命在6～8年之間，經(jīng)過多年的使用驗證，其材質(zhì)滿足2個檢修周期（6年）運(yùn)行的需求。另吸取本次氣柜首次調(diào)試失敗的經(jīng)驗教訓(xùn)，建議新建氣柜的試運(yùn)行必須達(dá)到全行程，周期性檢修之后的試運(yùn)行也應(yīng)該為全行程試運(yùn)。