卷帘型干式气柜检修经验与建议

＊叶良平

（中海石油舟山石化有限公司 浙江 316015）

某石化公司10000m3低压瓦斯干式气柜在一次高液位联锁事件中受损，致使部分零配件受损，密封皮膜被划伤，低压瓦斯出现泄漏。公司立即组织抢修，先后两次对气柜进行检修处理，经过反复研究，终于消除了故障，将气柜修复完毕。经过近十二年运行验证，情况良好。本文通过对本次检修过程中涉及的相关问题及解决过程的总结介绍，提出相关建议，以供使用或安装单位在低压瓦斯干式气柜检修维护时借鉴。

1.10000m3低压瓦斯干式气柜情况介绍

（1）基本情况。该公司10000m3为1段威金斯型橡胶密封储气柜，建于2007年3月。其主要参数如下：

（2）构造及特点。卷帘型橡胶密封干式气柜，是一种不使用油和油脂及水密封的干式储气柜。其是由柜底板、立柱、侧板和柜顶构成的圆柱型几何体外壳，内有可移动的活塞，侧板与T型挡板、活塞之间采用柔性合成橡胶膜连接形成圆筒型密封体。它是借助于柔性合成橡胶膜与可以上下移动的T型挡板和活塞相连接来密封瓦斯气。

卷帘型橡胶密封干式气柜由于内部活塞与气柜侧板间是用橡胶模连接起来形成密封机构的，活塞与柜壁之间的间隙较大，且无摩擦部件，因此对瓦斯气的含尘量不敏感。同时由于密封采用柔性橡胶膜，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、结构简单、活塞升降速度快、吞吐量大、造价和维护费用便宜等特点，目前已经普遍应用于炼化企业的瓦斯平衡系统中[1]。

（3）工作原理。气柜未储气时，活塞至柜底板上，T型 挡板在T型挡板支撑台架上。当气柜收储气体达到一定压力时，活塞上升，内侧橡胶密封膜开始向上卷动。这时T型挡板及外侧橡胶密封膜均不动作。当气体不断进入气柜，活塞上升至桁架顶部，碰到T型挡板上部桁架顶板时，内部橡胶密封膜向上拉直，活塞已不能单独上升。随着气体继续进入，活塞与T型挡板将同时上升。柜内气体压力也同时上升，这时，外侧橡胶密封膜开始向上卷动。最后，活塞及T型挡板上升到最高位置，外侧橡胶密封膜也被向上拉直，气柜就达到最大储气量。当气柜向外送气时，活塞运行过程与上述过程相反。

2.检修处理及故障原因分析

（1）损坏情况。2010年8月11日，在一次气柜高液位联锁中皮膜受损，气柜西南侧的皮膜出现多处破裂，系被上、下限位轮的钢支架撞击所致；皮膜的裂纹呈纵向划口，有21处破裂纹（最长破裂纹约长1500mm，最短约为250mm）；活塞顶上与钢丝绳连接的吊钩发生变形，部分丝扣损坏；气柜顶上的有多个大滑轮轴承已经损坏；个别小滑轮的滑道有磨损现象；部分钢丝绳出现局部断丝现象；活塞周边的不少侧板有位移现象，侧板之间的间隙大小不一，有的缺少固定螺栓；发现四个放散阀关闭时，密封性欠佳；气柜外壁上配重块的导轨部分变形，气柜活塞位置发生严重的偏离，单边间隙大的一边约为520mm，最小间隙约为220mm。有三个下限位轮的固定板，在外力作用下撕裂后脱落，有八个上限位轮的固定板，在外力作用下撕裂后脱落。气柜损伤严重，需要进行大修处理。

（2）处理措施。针对气柜损坏情况，为抓紧时间进行修复，综合考虑公司安全生产和施工专业等因素，提出两种处理办法同步进行的措施：①请原气柜施工单位派专家来指导维保单位检修施工，同时联系皮膜原供应商派专人进厂对损坏的皮膜进行修补。②要求采办部紧接启动采购新皮膜的工作，如旧皮膜修补失败，则马上更换新皮膜。

①第一种处理措施实施情况

经联系，原气柜施工单位先后派二位施工专业人员进厂，帮助分析故障原因和指导气柜修复工作，他们根据现场了解的情况，没有分析出这次气柜损坏原因。

皮膜原供应商修补人员携带修补材料到厂后立即对损坏的皮膜进行修补，由于修补技术和胶水等原因，对修补完成后的皮膜进行气密试验时，发现全部出现泄露情况，修补失败。

接着公司请镇海石化建安公司总部的专业修补输送皮带的技术人员，来重新修补损坏的皮膜。他们带来了粘结输送皮带的专用胶水，采用对新旧皮膜打磨至第一层帘布后，再进行粘结。然而，修补完后对皮膜进行气密时，发现所有修补后的皮膜只有三块暂时不漏，其余都全部泄漏。

分析造成二次皮膜修补粘结失败的原因：一是皮膜损坏的地方实在太多，且裂缝又长；二是旧的皮膜由于已经使用了两年多，皮膜中渗透着较多的石油制品成分，降低了专业胶水的粘结功效，对修补工作带来很大的困难。由上述情况分析，橡胶皮膜本身虽具有耐臭氧性、耐硫化氢气体腐蚀性、耐候性、耐芳香烃容积性的特点，但是修补胶水与本公司所存介质中的某些组分具有排斥效应，胶水效能未达到能够适应各种不用组分介质的程度。

鉴于这种情况，公司决定采用第二种措施，即待新皮膜采购到位之后，邀请气柜专业检维修队伍（江苏环能工程有限公司），对气柜整体进行检修施工。

②第二种处理措施实施情况

经安徽美祥实业有限公司推荐，公司获悉江苏环能工程有限公司是一家专业的煤气柜施工企业，是中国工程建设协会颁布的《橡胶膜密封储气柜工程施工质量验收规程》编制参与单位，在国内对干式气柜的检修施工业绩显著，经公司采办部联系落实后，他们承担了此次气柜检修任务。

8月27日，江苏环能工程有限公司派施工人员到达我公司，紧接着就按照事前商定的施工方案开展对气柜的检修作业,气柜的主要检修过程为：

A.对气柜内部初步检查发现，气柜内壁的焊缝没有进行有效的打磨，搭接处不光滑有毛刺，皮膜在运行过程中翻卷时容易划伤，故事先要求建安公司舟山项目部对气柜内焊缝进行打磨，并防腐刷漆。

B.把新皮膜从气柜的西侧运送进气柜，其方法为：在气柜西侧割开出一个长2360mm，宽2400mm的通道孔，皮膜连同包装箱被吊装到架子上后，通过自制的轨道，滑行到气柜内的活塞中间顶上（见图1、2、3、4）。

C.对活塞的水平度进行复查和调整。为了便于今后操作人员在维护中检查水平度，这次施工单位特地在活塞顶上增设了一个活塞倾斜度检测装置，并标记好水平基准点，以便定期检查、调整（使活塞水平度控制在±30mm）。另将检测信号接入值班室，达到能够实时监控活塞水平运行状况的功能（见图5）。

图2 轨道通向活塞中间

图3 新皮膜在运至柜内开箱

图4 新皮膜全部展开

图5 增设的活塞水平检测装置

D.更换了活塞和钢丝连接的吊钩，吊钩螺栓尺寸由原来的M27增大到M33，调整了活塞周边的侧板间隙，使之基本成等间隙，同时还配齐了挡板固定螺栓（见图6）。

图6 更新后吊钩和调整后的侧板

E.更换了气柜顶上大滑轮轴承12套，同时将小滑轮轴承全部进行更换，对滑道磨损的小滑轮进行修复，并对这些滑轮进行维护保养，保证滑轮转动灵活（见图7）。

图7 更换过的柜顶滑轮及轴承

F.对有断丝的部分钢丝绳进行了更换，共更换8根钢丝绳（每根57m），保证了每组配重块的二根钢丝绳拉紧程度一致；同时在钢丝绳上涂抹润滑脂，以延长其使用寿命；此外，还校正了配重块的滑行轨道，使之滑行灵活。

G.对关闭不严密的放散阀进行修复，具体内容为：对放散阀密封面腐蚀部份进行修复，更换密封橡胶垫，并对放散阀钢丝绳进行调整，润滑保养，从而保证了放散阀放散灵活，密封良好。

H.重新调整了活塞与钢丝绳的连接位置，使活塞处在气柜的中间位置。

I.对被损坏的上、下限位滑轮进行修复，并安装在原始位置上。

J.拆除旧的皮膜，安装新的皮膜。

（3）检修后的第一次调试。江苏环能工程有限公司在施工结束后，对气柜进行升降试验，当活塞升到顶部，皮膜全部展开后，发现此时的活塞不能处在气柜中间位置。当活塞回降到约8.3m时，又发现气柜外面的配重块出现晃动。此时，气柜内的观察人员也感觉到活塞在震动，出现这些情况后，立即将气柜活塞降落至2.5m后，安装活塞支撑柱，并对活塞及其皮膜进行检查，确定受损情况。发现活塞顶被已经撞落的下限位轮螺栓顶破（见图8）。

图8 活塞底板被限位轮螺栓顶破

由于这次调试中活塞升降了两次，一个下限位轮撞落，造成柜壁上固定皮膜的固定圈，有一处被撞变形（见图10）；在7#、9#、10#立柱处的新皮膜，也被限位轮划出了约12道口子，裂缝的长度在10～30mm不等，所幸裂缝位置比较集中，对裂纹位置进行了贴补处理，尺寸分别为250mm×250mm、250mm×200mm、200mm×150mm，损坏位置（见图9），这次气柜活塞升降调试以失败告终。

图9 气柜新皮膜被划破

图10 柜壁固定圈被撞变形

①调试失败原因分析。经对气柜内各部件的详细检查，通过调试过程中的运行状态及损坏部位现场查看分析所得，调试失败的主要原因是：新皮膜在安装时，由于皮膜上所开的固定孔，要比气柜壁的固定螺栓多了6个，导致皮膜在安装最后，无法实现完全对称安装，多出来的皮膜出现褶皱，它对活塞产生较大的内力。当在调试的过程中，随着活塞往上升，原先已褶皱皮膜需释放外力，当活塞上升到最高点（14m以上），褶皱皮膜完全展开，外力释放完毕。这样，当活塞再重新往下降时，此时的活塞下降轨迹就完全偏离原来中心轨迹，产生较多的偏心，活塞与气柜的单边间隙只有约180mm，导致限位轮在活塞下降力的作用下和气柜壁发生碰撞，从而划破皮膜。

通过这次调试，我们分析失败原因，总结经验教训，得出以下两个要点：

其一，皮膜升到14m以上全部展开后，在回落的过程中，活塞行程轨迹出现了较大程度的偏心，造成这一缺陷的原因我们认为是由于当初气柜施工建设时，中石化第二建设公司在施工制作过程中存在瑕疵，在气柜壁安装固定螺栓时，没有按照施工图进行施工，少安装了6个螺栓。可以推测，当时在交付生产前做调试时，活塞没有升到14m以上的高度，加上我厂在日常的生产中，为保证瓦斯系统稳健运行，气柜容量都留有较大的余量，在绝大部分时间里，都把活塞行程控制在13m以下，所以这个缺陷没有暴露，没有造成设备损坏事件。

其二，在气柜新皮膜安装时，江苏环能公司的施工人员虽然已经发现了这个情况，但是由于他们之前一直没有碰到过这种现象，所以在技术认知上存在轻视思想。没有引起他们足够的重视，没有听取我们的意见并采取有效措施，只是把皮膜上6个多余的孔消化到6m弧长的范围内（相当于每1m多出1个孔），皮膜的内应力没有对称消化，导致气柜这次调试失败。

②再次对皮膜进行安装。按照本公司的要求，江苏环能公司施工人员采取了三个整改措施：一是对新皮膜进行重新安装，按气柜圆周内径均匀六等分，来消化皮膜上多余的6个孔，使活塞受力均匀；二是把对活塞配重进行调整的吊点，恢复到检修前初始的位置；三是修补新皮膜被限位轮划破的裂缝。

（4）再次整体调试。采取了三个整改措施后，再次对活塞进行升降试验，已基本符合《橡胶膜密封储气柜工程施工质量验收规程》。13m以下最小单边间隙约为350mm，在13m以上只有一处，最小单边间隙约为320mm。另外，活塞升降轨迹没有发生变化，四周单边间隙尺寸都在标准内，满足正常使用条件。

3.结束语

气柜运行中密封皮膜、活塞组件以及活塞调平装置是气柜的核心设备，其是否完好是决定气柜安全运行的关键因素。在日常运行中要加强气柜活塞调平装置中导轮和钢丝绳的定期检查和润滑维护，同时增设活塞水平监测装置是十分必要的，其能够帮助操作人员随时监控活塞水平运行情况，可以及时发现活塞初期不平衡状态，将隐患消灭在萌芽阶段。同时定期进入柜内检查活塞（T挡板）与侧板间隙，当间隙超过规定值时必需对活塞进行调平。关于皮膜材质，目前气柜在用皮膜为丁腈橡胶与聚氯乙烯的共混料，总体寿命在6～8年之间，经过多年的使用验证，其材质满足2个检修周期（6年）运行的需求。另吸取本次气柜首次调试失败的经验教训，建议新建气柜的试运行必须达到全行程，周期性检修之后的试运行也应该为全行程试运。