刘亮亮　崔倞　魏力　高越　刘瀛

【摘要】 文章分析了造成外浮顶油罐浮顶排水管泄漏及排水不畅的成因、危害及解决措施。研究对象选择雨量充足，具有代表性的位于海港附近的大型外浮顶油罐（10×104m3双盘式外浮顶油罐）。

【关键词】 海港区 外浮顶油罐 排水装置 原因 改进措施

一、前言

近年来随着石油需求量及储备量的不断增长，促进了我国原油储运装备向国产化、大型化发展。其中大型浮顶储罐因具有储量大、占地面积小、节省投资、操作管理方便等优点，在原油储存中得到了广泛的应用。外浮顶油罐从原理上讲就是敞口圆筒形容器内有一个能在油面上浮动的罐顶，并安装维持油罐运行的附件的储存装置。

由于油罐上部是敞开的，降雨时浮顶上会有大量雨水聚集，如果大型油罐位于常年降雨量偏多的临海油库区内，例如本次研究的对象：大连港油品罐区。为防止浮船因为所受载荷过重而发生沉没或失去平衡等重大事故，就要求浮顶排水装置必须通畅。当中央排水装置出现问题后，就需要紧急排水装置顺利运行，保证浮船的安全。因此大型外浮顶油罐浮顶排水装置是影响油罐正常运行的关键部件，国内及国际上的排水装置种类很多，在实际应用工程中，普遍存在泄漏、排水不畅等问题，限于排水装置的特点，需要在新结构、新材料方面进行改进和创新，结合实际情况进行选择。

二、不同类型浮顶中央排水装置特点

浮顶排水系统分为中央排水装置和紧急排水装置，分别起到主要排水作用和紧急时刻的应急排水作用，由于紧急排水装置种类相对固定，技术成熟，故本文主要探讨的是中央排水装置的种类和特点。

由于浮顶系统的管路浸沒在储液中，随浮顶上下移动，在操作状态下不可能进行维修，故要求排水管路在一个大修期内正常运行。

对浮顶排水系统的基本要求是：

1、 能及时有效的排出降雨积水，浮顶上下移动时应动作灵活无渗漏。

2、 当浮顶积水超量或发生其他意外情况时，能防止储液倒流至浮顶盘面；正常状态下能防止储液蒸发；

3、 对较大尺寸双盘顶，积水坑应设置在紧靠浮顶顶面最低位置圆环处，并应使浮顶上未被排出的积水降到最低限度；对于较小尺寸双盘顶，应设置在浮顶中心（最低）处或紧靠中心处；

4、 浮顶排水管的规格和数量应根据建罐地区降雨强度确定；

5、 结构上应力求排水时阻力尽可能小，以减小浮顶排水系统设置数量和规格。

目前已建和在建大型双盘式浮顶油罐浮顶排水系统主要有以下几种形式：

1） 柔性枢轴式中央排水系统

柔性枢轴式中央排水装置的工作原理与回转接头排水装置相同，不同的是用静密封挠性接头取代了动密封回转接头，依靠挠性接头的弯曲变形实现刚性管的折叠。由于动密封改为静密封，从而使排水管的可靠性得到提高。为了在浮顶支撑高度有限的空间内实现折叠，要求挠性接头具有较小的动态弯曲半径和良好的抗弯曲疲劳性能。

2） 整体软管中央排水装置

整体软管中央排水装置，其整体结构形式仅为一根柔性管 ，两端通过NSI凸面法兰与进水口单向阀、出水口与罐壁接管相连，见下图所示：

中间既不用回转接头，也不用枢轴式接头，既消除了磨损泄漏，消除了挠曲疲劳破坏 ，有效地降低了泄漏的可能性，但在罐内占用的区域比较大，容易与罐内其他部件发生干扰。为使软管在浮顶升降过程中的运动轨迹固定在一定的范围内，防止浮顶降落时支柱等内件损坏软管，要求软管具有高柔度（弯曲变形能力）。故只有极少数特质软管可以做浮顶排水管。

3） 分规式中央排水装置

其特点是：由于分规式中央排水装置为齿轮副和铰链结构，因此增加了装置整体结构的刚度，减小了排水管的漂移、用上、下拆管及直管段代替挠性管，大大降低了排水装置的造价。对比通常的柔性管接头 （枢轴式接头）只能在垂直方向上弯曲90度，分规式新型中央排水装置中特制的波纹管既可在垂直方向上弯曲、又可以在水平方向弯曲。

三、中央排水装置优缺点对比与选择

3.1 枢轴式中央排水装置论证

枢轴式中央排水装置主要缺点是：接口众多，且受浮顶侧向作用，使法兰面微渗漏。而且常用挠性接头的挠曲性有限，曲率半径大 ，频繁的低液位运行，挠性管易出现疲劳损坏，局部接头处易产生开裂等问题。不能满足大连港的实际要求。

3.2 整体软管式中央排水装置论证

全柔性管管壁强度大，抗疲劳，结实耐用，两端通过法兰与进水 口单向阀、出水口与罐壁接管相连中间既不用回转接头 ，也不用枢轴式接头，既消除了磨损泄漏，又消除了挠曲疲劳破坏 ，有效地降低了泄漏的可能性。但是其运动轨迹不确定，在浮船频繁运动的情况下。柔性软管由跨出常规运动轨迹圈冲击浮顶支柱及其它部件可能。

3.3 分规型中央排水装置论证

分规型中央排水装置改进了枢轴式排水装置中挠性接头的设计方案，改变弯曲方式 ，以局部的大曲率半径软管连接代替了小曲率半径软管连接 。使用齿轮副和铰链结构，增加了装置整体结构的刚度，减小了排水管的漂移，用上 、下拆管及直管段代替挠性管 ，大大降低了排水装置的造价。使用特制的波纹管既可在垂直方向上弯曲，又可以在水平方向弯曲。

四、总结

根据现场实际情况及油罐用途，选择科学合理的中央排水装置，既能保证安全需要，又能减少工程造价成本。故经过以上分析，在雨量大、浮顶运行频率高的海港区中转型大型外浮顶储罐浮顶中央排水装置综合考虑安全因素、经济效益和社会效益各方面，选择分规式中央排水装置最为合适。

随着科学技术的发展，工程材料的不断改良更新，大型油罐设计水平的不断提升，作为外浮顶油罐重要组成部分的中央排水装置将在结构、材料、设计理念等各方面取得突破。

参考文献：

【1】 《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》（GB50341-2014）

【2】 《油气储库工程设计》.中国石油大学出版社.P290～P294

【3】 《石油储罐附件》（SY/T0511.4-2010）