国内机场油库电液联动紧急切断阀安全性能优化措施研究

摘要：本文从国内机场油库电液联动紧急切断阀日常使用出现的问题进行分析，通过查找电液联动紧急切断阀系统存在的不足，指出供电缺陷、关阀速度过快等导致收、发油中断，管线泄漏等问题，从而提出合理可行的改进措施，供同行参考，以促进生产安全。

关键词：电液联动紧急切断阀 机场油库 供电 关阀 改进措施

1 引言

储油罐罐前第一道阀门，即罐根阀，是安装在储油罐根部距离油罐最近的阀门，也是油罐与外部工艺管道的分界。在发生故障或火灾事故时，关闭罐根阀可以将油罐与外部工艺管道完全隔离，即使罐根阀与其他阀门之间管道遭到破坏，也能避免事故扩散[1]。因此，为避免事故进一步扩大，需在罐根阀位置设置一种在火灾、泄漏、爆裂等紧急状态下，可手动快速关闭或自动快速关闭，防止危险化学品失控泄漏至环境中的阀门，即紧急切断阀[2]。

2014年7月11日，《国家安全监管总局关于进一步加强化学品罐区安全管理的通知》[3]（安监总管三〔2014〕68号）中提到：“大型、液化气体及剧毒化学品等重点储罐要设置紧急切断阀。”

2015年9月1日实施的AQ3053-2015《立式圆筒形钢制焊接储罐安全技术规程》[4]中6.13条规定，“储罐物料进出口管道靠近罐体处应设一个总切断阀。对于大型储罐，应采用气动型、液动型或电动型执行机构的阀门。”考虑油库发生事故时电动阀供电可能中断，油库设计中可以选用电液联动阀作为罐根阀[1]。

2 非事故状态自动关阀可能造成的后果分析

紧急切断阀为故障安全型阀门，即出现断电、火灾、电缆断裂等阀门失电情况，紧急阀会快速自动关闭。故障安全型的紧急切断阀主要是基于发生储罐火灾、爆炸的重大事故而设置，对于航油机场油库这种使用场景存在较大局限和发油断供、收油憋压的重大风险。

某机场油库完成紧急切断阀安装并开始试用，某天由于紧急切断阀的ESD（急停按钮）的电源突然失电，出现了储罐的所有进出口紧急切断阀全部同时关闭的险情，导致当时短暂无法正常机坪供油、收油管线关阀憋压，得益于平时培训到位，值班人员快速处置得当，5分钟内手动恢复开启了发油罐、收油罐的紧急切断阀，未造成航班延误和收油管线憋压泄漏。分析自动关阀可能造成的后果主要如下：

2.1非事故失电自动关阀：收、发油中断。

由于该阀门为故障安全型，一旦失电会造成阀门自动关断，但在实际生产运行过程中，更多的情况是，在收发油的过程中出现用电回路倒闸切换，比如：高压维保倒闸、一回路断电自动切换二回路供电等正常倒闸，或非风险性快速切换用电回路。用电回路正常倒闸切换，会短暂出现双回路失电再迅速恢复的情况。这种情况下，作业本身对安全生产风险较小，但是由于电液联动紧急切断阀为故障安全型，无论短暂失电再恢复还是长时间失电，紧急切断阀都会收到“失电”信号，执行自动关阀指令，这样，所有储罐进口阀全部关闭，无法正常供油和管线收油，这种“误伤”行为，给安全生产带来极大风险。

2.2 UPS（应急电源）供电缺陷：非事故失电自动关阀，收发油中断。

（1）UPS设置位置错误。原设计方案为一台UPS为紧急切断阀的上位机和PLC供电，紧急切断阀的电源在配电室取电，紧急切断阀通过自带的24V转换开关为设置在防火堤外的ESD供电。这样，一旦用电回路倒闸作业或其他短暂掉电，紧急切断阀的操作电脑和PLC不会断电，但是配电室会出现短暂断电，紧急切断阀仍然会自动关阀。同时，自控室所有机柜和操作电脑（上位机）均有UPS供电，原设计方案中的UPS供电模式无实际意义。由于紧急切断阀的最高优先级为ESD按钮，故UPS应设置为ESD供电。

（2）单台UPS为ESD供电缺陷。基于原设计方案的缺陷，第一次的修改方案通过设计同意后，调整为：UPS为ESD供电。由于市面上主流品牌的UPS，输出电压均为220V或380V，而ESD按钮是24V直流电源供电，故需要同时配置220V的UPS和220V转24V的电源开关。但是单台UPS为ESD供电仍缺乏安全冗余，一旦UPS故障或电源转换开关故障，仍然造成紧急切断阀失电自动关阀。上述的紧急切断阀全部自动关闭的应急事件，正是由于单台UPS突然失电造成的。

2.3 关阀速度过快：水击现象导致收油管线泄漏，无法供油导致航班延误。

由于紧急切断阀关阀方式为液压杆连接原根部阀（平板闸阀）阀杆直行程关闭，阀门关闭速度快。对于航油机场油库这种使用场景，根部阀关闭过快可能会发生事故。收油时，迅速关闭收油罐根部紧急切断阀，会发生水击现象，造成收油管线憋压，可能导致长输管线泄漏事故。供油时，迅速关闭发油罐根部紧急切断阀，会马上无法正常供油，值班人员反应时间短，可能会造成大面积航班延误。

2.4 阀杆密封处易进水：密封失效，根部阀泄漏风险。

紧急切断阀安装后，原阀门罩无法安装上，雨水容易淋到原阀门的阀杆，容易生锈，同时雨水容易从阀杆密封处渗入，可能导致阀门密封失效，从而根部阀发生泄漏，根部阀泄漏很难处理，容易造成事故。

2.5 阀门开闭过程无语音提醒：延误应急处置。

原方案中，在上位机上只能看到的阀门开到位或关到位状态的文字描述，当阀门开或关无语音提醒，很有可能紧急切断阀已经完全关闭一段时间了，只能通过紧急切断阀关闭后带来的工艺变化（无法正常供油或者收油流量为0），才知道紧急切断阀已经关闭了。无法第一时间反应，延误应急处置。

2.6 “失电必关阀”指令设置缺陷：无法及时制止自动关阀。

原阀门的自动关阀指令设置是“失电必关阀”，即：无论失电后是否迅速恢复供电，紧急切断阀的自动关阀指令必须执行完成，不能暂停关阀。这样，按下ESD键再迅速恢复ESD键，或失电后再迅速恢复供电，紧急切断阀都会执行完成关阀指令，阀门完全关闭。

3 改进措施研究

3.1 设置双UPS冗余供电，避免非事故失电关阀。

（1）优化UPS供电模式。由于紧急切断阀的ESD为最高优先级。经过设计单位设计后，将原设计中为上位机和PLC供电的UPS调整设置在配电室，为紧急切断阀的ESD（急停按钮）供电，这样只要不触发ESD，发生回路切换或短暂停电，不会自动关阀。同时，当发生油罐火灾、爆炸等重大事故，阀门的ESD控制电缆烧断或者紧急切断阀自带的火灾熔断阀作用，触发ESD，同样自动关阀，这样有效满足了应急管理部提出的故障安全型功能，在事故下会自动关阀，非事故下不会自动关阀。

（2）增设一台UPS和UPS热备自动转换开关，更换功率更大的电源转换开关。由于市面上主流品牌的UPS，输出电压均为220V或380V，输出24V的UPS稳定性差，且也是在UPS内部增加220V转24V的电源转换开关（变压器），且出现故障不便排查，故选用市场主流品牌的220V的UPS和功率较大、质量可靠的220V转24V的电源转换开关，同时，在配电室增设一台UPS及电源转换开关、一个UPS热备自动转换开关，进一步增加安全冗余。

3.2 上位机设置阀门开闭语音提示。

通过紧急切断系统的上位机软件设置，当紧急切断阀在开启或关闭的过程中，上位机出现语音和文字提示，一旦异常关阀，自控值守人员能够马上知晓，有效提升应急响应速度

3.3 调整关阀速度。

在满足应急管理部提出的180秒内完成关闭阀门的前提下，将阀门关闭时间设置在120秒左右完成关闭。这样，收油能够有效控制水击现象，避免收油管线水击憋压导致长输管线泄漏的事故；机坪发油能留给值班人员更多反应时间，及时暂停关阀，避免阀门突然关闭断供造大面积航班延误的事故。

3.4 优化关阀指令设置。

通过紧急切断阀的内部指令设置，将ESD指令设置为“恢复保持”。这样，不小心按到ESD键或者其他原因触发ESD，只要立即恢复ESD，关阀指令就会停止，停止继续关阀，阀门不会全部关闭，不会造成收发油中断。

3.5 定制阀杆防雨罩，标识开闭限位线，设备功能可视化管理。

（1）增加定制阀杆防雨罩后，能有效防止雨水淋到原阀门的阀杆，避免阀杆生锈，有效阻止雨水从阀杆密封处渗入，避免阀门密封失效导致的根部阀泄漏的事故发生。同时，定制的阀杆防雨罩为透明亚克力材质，可观察阀门开闭状态，进行阀门保养时，可取下防雨罩。

（2）在亚克力阀杆防雨罩上增加开到位和关到位限位线，一目了然。

（3）由于紧急切断阀功能复杂，有火灾熔断阀、调速阀、泄压阀、手动操作按钮、手操杆等，对紧急切断阀功能不熟悉人员可能无法准确操作，故对紧急切断阀上的各设备进行可视化标识，同时对储能压力表进行限位标识，能够准确掌握紧急切断阀的各项功能。

3.6 制定并张贴简明扼要的图文巡检要点和应急处置措施。

为进一步使员工牢记巡检要求和应急处置措施，制定简明扼要的巡检要点和应急处置措施。编制巡检要点顺口溜：“压力两线间、远程开到位”，制定应急处置三步法：断电、按阀、摇杆。在压力表上张贴了上下限标识（上限：红色线，下限：红色线），在阀门上张贴简明扼要的图文巡检要点和应急处置措施。

4 结论与建议

（1）紧急切断阀非事故状态下自动关阀，可能会造成收、发油中断，造成管线憋压，航班延误；发生水击现象，造成收油管线憋压，导致长输管线泄漏事故；雨水从阀杆密封处渗入，导致阀门密封失效，从而导致根部阀发生泄漏等问题。

（2）航油系统内的大型储罐普遍设置在机场油库，而机场油库的储罐紧急切断阀偶然的突然自动关闭就意味着每一次紧张的应急处置，处置不当，极易造成航班延误，有一定政治影响。

（3）通过调整UPS设置位置、采取双UPS热备冗余等措施，从根源上解决紧急切断阀非事故状态下失电自动关阀的问题。另外，通过优化阀门关闭速度、设置阀门开闭语音提示、优化关阀指令设置等措施，让紧急切断阀真正发挥效能，真正服务安全生产。

参考文献

[1] 唐闻智，李朋，沈青.基于减小油罐事故后果的机场油库油罐紧急切断阀门设计[J].化工管理，2017，（33）.

[2] T/CCSAS 023-2022，危险化学品企业紧急切断阀设置和使用规范[S].北京：中国标准出版社，2022.

[3] 国家安全监管总局关于进一步加强化学品罐区安全管理的通知[J].国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局公告，2014，（08）.

[4] AQ3053-2015，立式圆筒形钢制焊接储罐安全技术规程[S].2015.

作者简介：唐金曦（1989—），男，工程师、注册安全工程师，工学学士，研究方向：安全技术与管理。

黎彬（1995—），男，助理工程师，工程硕士，研究方向：安全技术与管理。