本发明涉及石油储运领域，特别涉及一种外浮顶油罐紧急排水装置的水封恢复装置及其方法。
背景技术：
外浮顶储罐，是用于存储诸如原油、汽油或煤油等具有挥发性的石油产品，且其外浮顶(即浮盘)随着储液水平上升或下降的圆柱形钢制储罐。近年来，随着储罐火灾事故的频发，储罐安全人员开始关注外浮顶油罐附属设备的安全，尤其是，使外浮顶储罐内的油面与空气直接接触的设备。
其中，紧急排水装置是外浮顶储罐罐顶的附属设备，当紧急排水装置内还有油时，就会使外浮顶储罐内的油面与空气直接接触，其结构如图1所示：由上至下依次连接有盖体14、滤罩15、密封圈16、排水管17、下端面密封的水封槽18以及位于排水管17内的浮子19。紧急排水装置的作用具体为：当外浮顶储罐遇到降雨且降雨量大于紧急排水装置的排水管17的设计排量(即浮盘20水面高度大于紧急排水装置的滤罩15)时，浮盘20上方的雨水先经过排水管17流至水封槽18的下部，然后再经过水封槽的顶部小孔1801泄至外浮顶储罐21内，以防止浮盘20沉没。
当排水管17与水封槽18内都含有水，而不含有油时，紧急排水装置处于正常状态，才能起到水封作用，即，使水对外浮顶储罐21内的油起到有效密封作用，以防止外浮顶储罐21内的油面与空气直接接触。但，在实际操作中，若紧急排水装置在投产时未按照规范要求加水，或者外浮顶储罐21在运行中，外浮顶储罐运行人员未按照要求检查外浮顶储罐21的水封情况并未及时补水，导致紧急排水装置的排水管17中的水蒸发，再或者紧急排水装置损坏，使水封槽18无法存水等原因都会导致紧急排水装置不能起到水封作用，使得外浮顶储罐21内的油进入到排水管17与水封槽18中，进而使排水管17内的油面直接与空气接触。一般情况下，运行人员无法检查、判断紧急排水装置的完好性，即使加水，由于水的密度比油大，加注的水会直接进入水封槽18中，排水管17内仍是油，风险无法消除。
目前，紧急排水装置进油后没有对应的办法去解决，只有等到外浮顶储罐大修投产时再加水，整改周期太长，给储罐运行带来了安全隐患。
技术实现要素：
为了解决现有技术整改周期太长，给储罐运行带来安全隐患的问题，本发明实施例提供了一种外浮顶油罐紧急排水装置的水封恢复装置及其方法。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种外浮顶油罐紧急排水装置的水封恢复装置，所述装置包括：
连接杆；
套在所述连接杆的中下部的支撑圆环，且所述连接杆沿着所述支撑圆环的内壁进行水平旋转；
与所述支撑圆环垂直连接的多个支撑杆；
与所述支撑杆的下端部连接的固定圆环；
与所述固定圆环连接的密封橡胶环；
与所述连接杆的下端部连接的螺杆；
与所述螺杆的下端部连接的密封橡胶塞，所述密封橡胶塞位于所述支撑圆环与所述固定圆环之间，且所述密封橡胶塞的最大直径大于所述固定圆环的内径；
位于所述密封橡胶塞的上、下表面并分别与所述螺杆的下端部螺旋连接的第一紧固圈与第二紧固圈；
在所述密封橡胶塞与所述支撑杆之间连接的防旋挡板。
优选地，所述防旋挡板由第一圆环、第二圆环以及连接在所述第一圆环与所述第二圆环之间的连接架组成；
所述第一圆环套在所述支撑杆的外部，所述第二圆环套在所述螺杆的外部，且所述第二圆环固定于所述第一紧固圈与所述密封橡胶塞之间。
优选地，所述支撑杆的上端部穿过所述支撑圆环并分别与位于所述支撑圆环上、下表面的螺母进行螺旋连接。
优选地，所述连接杆的中下部焊接有第三圆环与第四圆环，所述第三圆环位于所述支撑圆环的上表面，所述第四圆环位于所述支撑圆环的下表面，且所述第三圆环与所述第四圆环的外径大于所述支撑圆环的内径。
优选地，所述密封橡胶环位于所述固定圆环的下表面，且所述密封橡胶环的下表面连接有第一固定圈，且所述固定圆环、所述密封橡胶环与所述第一固定圈之间采用螺栓进行连接。
优选地，所述固定圆环为法兰。
优选地，所述支撑杆的下端部采用焊接方式与所述固定圆环进行连接。
优选地，所述密封橡胶塞的外径由上至下逐渐减小。
优选地，所述连接杆的上端部螺旋连接有延长杆，且沿着所述延长杆的周向均匀焊接多个把手。
另一方面，提供了一种外浮顶油罐紧急排水装置的水封恢复方法，所述方法包括以下步骤：
a、向排水管内注入大于紧急排水装置的设计注水量的水，之后静置预定时间；
b、将水封恢复装置插入所述排水管内直至接近所述排水管内的油面，然后向所述排水管内注水，其中所述水封恢复装置的密封橡胶塞密封固定圆环；
c、当所述排水管内的水面高于油面预定距离时，缓慢下放所述水封恢复装置直至到达所述排水管的底部；
d、旋转连接杆使所述密封橡胶塞上移直至所述密封橡胶塞离开所述固定圆环；
e、缓慢向上提拉所述水封恢复装置直至离开所述排水管，然后停止注水。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过将固定圆环与密封橡胶环进行连接以及将螺杆的下端部与密封橡胶塞进行连接，且固定圆环的内孔与密封橡胶塞进行配合，使固定圆环、密封橡胶环与密封橡胶塞可在排水管的内腔中形成密封面，以将排水管内的油进行全部置换成水，且置换结束后可在紧急排水装置的排水管内看到明显的水面，当恢复水封后，排水管内的油面不和空气接触，消除了储罐的安全隐患；另外，通过将支撑圆环可旋转套在连接杆的中下部，不仅使第一紧固圈与第二紧固圈沿着水平旋转的螺杆上、下移动，实现了密封橡胶塞的上、下移动，而且也避免了密封橡胶塞从支撑圆环的圆孔中脱离，有利于将该水封恢复装置从排水管内提出，节省了操作时间与人力，减少了储罐运行带来的安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的紧急排水装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的水封恢复装置的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的防旋挡板的结构示意图。
其中，对附图中的各标号说明如下：
1连接杆，101第三圆环，102第四圆环；
2支撑圆环；
3支撑杆；
4固定圆环，401固定圆环的内孔；
5密封橡胶环；
6螺杆；
7密封橡胶塞；
8第一紧固圈；
9第二紧固圈；
10防旋挡板，1001第一圆环，1002第二圆环，1003连接架；
11第一固定圈；
12螺栓；
13延长杆，1301把手；
14盖体；
15滤罩；
16密封圈；
17排水管；
18水封槽，1801水封槽的顶部小孔；
19浮子；
20浮盘；
21外浮顶储罐。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
一方面，本发明实施例提供了一种外浮顶油罐紧急排水装置的水封恢复装置，如图2所示，该水封恢复装置包括：连接杆1；套在连接杆1的中下部的支撑圆环2，且连接杆1可沿着支撑圆环2的内壁进行水平旋转；与支撑圆环2垂直连接的多个支撑杆3；与支撑杆3的下端部连接的固定圆环4；与固定圆环4连接的密封橡胶环5；与连接杆1的下端部连接的螺杆6；与螺杆6的下端部连接的密封橡胶塞7，密封橡胶塞7位于支撑圆环2与固定圆环4之间，且密封橡胶塞7的最大直径大于固定圆环4的内径；位于密封橡胶塞7的上、下表面并分别与螺杆6的下端部螺旋连接的第一紧固圈8与第二紧固圈9；在密封橡胶塞7与支撑杆3之间连接的防旋挡板10。
以下就该水封恢复装置的工作原理给予说明。
若要恢复紧急排水装置的水封作用，需要将原本位于紧急排水装置的排水管17与水封槽18中的油全部置换成水，当水封槽18内的油全部置换成水后，将处于密封状态的水封恢复装置(即密封橡胶塞7密封固定圆环的内孔401)插入紧急排水装置的排水管17内并注水，由于固定圆环4、密封橡胶环5与密封橡胶塞7在排水管17的内腔中形成密封面，使得该密封面在排水管17内的油面和水面形成隔档，即该密封面的上部为水、下部为油；当水封恢复装置的密封面到达排水管17的底部时，旋转连接杆1，使密封橡胶塞7上移直至离开固定圆环的内孔401，进而使密封面导通，然后将该水封恢复装置提出排水管17，水就会通过固定圆环的内孔401留入在排水管17内，而不随该水封恢复装置上移，当紧急排水装置离开排水管17时，排水管17内的油已全部置换成水，进而达到恢复紧急装置的水封目的。
其中，密封橡胶塞7的上、下移动是依靠位于密封橡胶塞7上、下表面的第一紧固圈8与第二紧固圈9的移动而实现的，具体为：当连接杆1逆时针或顺时针水平旋转(不能上、下移动)时，密封橡胶塞7、第一紧固圈8与第二紧固圈9作为整体会先随着连接杆1先做小幅度地水平旋转，然后密封橡胶塞7由于通过防旋挡板10而固定在支撑杆3上便不在旋转，而位于连接杆1下端部的螺杆6继续旋转，从而使与螺杆6进行螺旋连接的第一紧固圈8与第二紧固圈9沿着连接杆1的螺纹上、下移动，进而带动密封橡胶塞7的上、下移动，最终实现密封橡胶塞7密封或离开固定圆环的内孔401。
本领域技术人员可理解的是，既为了使固定圆环4、密封橡胶环5与密封橡胶塞7在排水管17的内腔中形成密封面，又为了使位于排水管17内腔中的水封恢复装置处于静止状态便于旋转连接杆1使密封橡胶塞7进行上、下移动，故密封橡胶环5的外径应大于排水管17的内径，且密封橡胶环5的外径应大于固定圆环4的外径，使密封橡胶环5能充分变形进而与排水管17的内壁进行紧密贴合。另外，密封橡胶塞7的最大直径应大于固定圆环4的内径，且密封橡胶塞7的最小直径小于固定圆环4的内径，使密封橡胶塞7可牢固嵌入到固定圆环的内孔401中，已达到完全密封固定圆环的内孔401的目的。
可见，通过将固定圆环4与密封橡胶环5进行连接以及将螺杆6的下端部与密封橡胶塞7进行连接，且固定圆环的内孔401与密封橡胶塞7进行配合，使固定圆环4、密封橡胶环5与密封橡胶塞7可在排水管17的内腔中形成密封面，以将排水管17内的油进行全部置换成水，且置换结束后可在紧急排水装置的排水管17内看到明显的水面，当恢复水封后，排水管17内的油面不和空气接触，消除了储罐的安全隐患；另外，通过将支撑圆环2可旋转套在连接杆1的中下部，不仅使第一紧固圈8与第二紧固圈9沿着水平旋转的螺杆6上、下移动，实现了密封橡胶塞7的上、下移动，而且也避免了密封橡胶塞7从支撑圆环2的圆孔中脱离，有利于将该水封恢复装置从排水管17内提出，节省了操作时间与人力，减少了储罐运行带来的安全隐患。
如上述实施例所述，防旋挡板10是用来固定密封橡胶塞7以避免密封橡胶塞7随连接杆1一同旋转，其中，防旋挡板10的结构有多种，本实施例不对防旋挡板10的结构做具体限制，能有效固定密封橡胶塞7即可，例如本实施例中的防旋挡板10的结构如图3所示：该防旋挡板10由第一圆环1001、第二圆环1002以及连接在第一圆环1001与第二圆环1002之间的连接架1003组成；第一圆环1001套在支撑杆3的外部，第二圆环1002套在螺杆6的外部，且第二圆环1002固定于第一紧固圈8与所述密封橡胶塞7之间。可见，这种结构不仅便于连接，也便于加工。
更进一步地，如图2所示，为了便于更换防旋挡板10，本实施例中的支撑杆3的上端部采用螺栓连接方式与支撑圆环2进行垂直连接，具体连接方式为：支撑杆3的上端部穿过支撑圆环2并分别与位于支撑圆环2上、下表面的螺母进行螺纹连接。当支撑杆3的上端部与支撑圆环2采用上述方式进行连接后，若对防旋挡板10进行更换，可先将防旋挡板10的第二圆环1002从螺杆6上拆卸下来，然后再将支撑圆环2从支撑杆3上拆卸下来，并上提连接杆1，最后便可对套在支撑杆3上的防旋挡板10进行更换。其中，为了减少支撑圆环2的加工与生产时间，可将支撑圆环2选取为法兰。
进一步地，在实际操作中，将支撑圆环2套在连接杆1的中下部并使连接杆1只能沿着支撑圆环2的内壁进行水平旋转而不能上下移动的实现方式有多种，优选地，如图2所示，本实施例中的连接杆1的中下部焊接有第三圆环101与第四圆环102，第三圆环101位于支撑圆环2的上表面，第四圆环102位于支撑圆环2的下表面，且第三圆环101与第四圆环102的外径大于支撑圆环2的内径，即将支撑圆环2卡在第三圆环101与第四圆环102之间，这就使得连接杆1只能沿着支撑圆环2的内壁做水平旋转而不能上、下移动；而且，这种连接方式便于安装，例如可以依次先将第三圆环101、支撑圆环2与第四圆盘102套在连接杆1中下部的外侧，然后再分别将第三圆盘101与第四圆盘102焊接在连接杆1的中下部的外侧。
进一步地，在实际操作中，为了既能方便安装与更换密封橡胶环5，又能更加牢固固定密封橡胶环5，如图2所示，本实施例中的密封橡胶环5位于固定圆环4的下表面并与固定圆环4进行连接，且密封橡胶环5的下表面连接有第一固定圈11。当然，也可以使密封橡胶环5位于固定圆环4的上表面并与固定圆环4进行连接，且密封橡胶环5的上表面连接有第一固定圈11。本领域技术人员可以理解的是，为了使密封橡胶环5能与排水管17的内壁进行紧密贴合，第一固定圈11的外径应小于密封橡胶环5的外径，从而不影响密封橡胶环5的变形。
更进一步地，如图2所示，固定圆环4、密封橡胶环5与第一固定圈11之间可采用螺栓12进行连接，即螺栓12依次穿过第一固定圈11、密封橡胶环5与固定圆环4，再在螺栓12的上端部拧紧螺母以对固定圆环4、密封橡胶环5与第一固定圈11进行紧固。采用螺栓连接的方式不仅便于在固定圆环4上安装密封橡胶环5与第一固定圈11，也便于更换密封橡胶环5。作为优选地，固定圆环4可为法兰，因为法兰自身的结构即可满足螺栓12穿过法兰上的圆周圆孔(即沿着法兰周向设置的多个小圆孔)以对密封橡胶环5与第一固定圈11进行连接，也能使水封恢复装置从排水管17中提出时，水能从法兰的中央孔流出而保留在排水管17中，进而将排水管17内的油全部置换为水，另外法兰也是本领域常见的零件，便于使用。进一步地，当固定圆环4为法兰时，由于螺栓12要穿过法兰上的圆周圆孔，这就使得支撑杆3的下端部可与位于在法兰的周向圆孔与中央圆孔之间的部分进行连接，而又为了便于将支撑杆3与固定圆环4进行连接，本实施例中的支撑杆3的下端部采用焊接方式与固定圆环4进行连接，焊接连接方式不仅连接牢固，而且也方便操作。
其中，密封橡胶塞7的形状有多种，作为优选，本实施例中的密封橡胶塞7的外径由上至下逐渐增大，即密封橡胶塞7的截面为梯形，且密封橡胶塞7的最大直径大于固定圆环4的内径、且密封橡胶塞7的最小直径小于固定圆环4的内径，这样设置密封橡胶塞7的形状不仅便于将密封橡胶塞7的下部更加牢固地嵌入到固定圆环的内孔401中，而且也提高了密封橡胶塞7与固定圆环4的内壁的贴合紧密程度。
作为优选地，如图2所示，连接杆1的上端部螺旋连接有延长杆13，不仅能使水封恢复装置的密封面能到达排水管17的底部，而且也便于携带该水封恢复装置。另外，为了便于将延长杆13与连接杆1的上端部进行螺旋连接以及旋转连接杆1，可沿着延长杆13的周向均匀焊接多个把手1301。需要注意的是，为了不影响连接杆1的旋转，即不影响密封橡胶塞7的上、下移动，延长杆13的螺纹方向与螺杆6的螺纹方向相反，例如本实施例可顺时针旋转延长杆13将处于密封状态的水封恢复装置中的密封橡胶环5远离固定圆环4，而顺时针旋转延长杆13可使延长杆13与连接杆1之间的连接越来越牢固，从而避免了将密封橡胶环5远离固定圆环4的同时，延长杆13的下端部从连接杆1的上端部脱离；而在实际操作中，为了便于操作，可以在水封恢复装置插入排水管17之前，先旋转连接杆1将密封橡胶塞7嵌入到固定圆环的内孔401中，然后再固定连接杆1使其与延长杆13进行螺旋连接。
另一方面，本发明实施例提供了一种外浮顶油罐紧急排水装置的水封恢复方法，该方法包括以下步骤：
a、向排水管17内注入大于紧急排水装置的设计注水量的水，之后静置预定时间；
b、将水封恢复装置插入所述排水管17内直至接近排水管17内的油面，然后向排水管17内注水，其中水封恢复装置的密封橡胶塞7密封固定圆环4；
c、当排水管17内的水面高于油面预定距离时，缓慢下放水封恢复装置直至到达排水管17的底部；
d、旋转连接杆1使密封橡胶塞7上移直至密封橡胶塞7离开固定圆环4；
e、缓慢向上提拉水封恢复装置直至离开排水管17，然后停止注水。
其中，在步骤a中，排水管17内注入水之前，应打开紧急排水装置的盖体14，拆卸密封圈16，取出排水管17内的浮子19。进一步地，向排水管17内注入大于紧急排水装置的设计注水量的水是为了将水封槽18内的油置换成水，其原理为：向排水管17内注入的水，由于不溶于油且比油的密度大而进入到水封槽18的底部，随着注入水量的增加，水封槽18内的水越来越多，并将位于其上方的油挤压至外浮顶储罐21内，当水封槽18的内部全为水时，水封槽18内部的油已经被水全部置换出来，而排水管17内部的油一直位于排水管的内部。若不向排水管17内注入大于紧急排水装置的设计注水量的水而直接开始执行步骤b，将会导致水封槽18仍存有油，因为当封恢复装置到达排水管17的底部时，水封槽18的油全进入到外浮顶储罐21中，而排水管17内的油进入到水封槽18内，这时即使将排水管17的油置换成水，由于油的密度小于水的密度，水封槽18内的水将进入排水管17内，使排水管17的油面直接与空气接触，起不到水封作用。
需要注意的是，在实际操作中，一般是采用直流水枪向紧急排水装置的排水管17内注入水，这就会导致进入水封槽18底部的水携带少量的油，为了不让油位于水封槽18内，根据生产经验，应将紧急排水装置静止10min，使位于水封槽18内的油漂在水封槽18内的上部，同样，也有极少量的油漂在排水管17的上部，当封恢复装置到达排水管17的底部时，位于水封槽18内的上部的油会受到挤压进入到外浮顶储罐21内。
在步骤c中，根据生产经验，当排水管17内的水面高于排水管17内的油面50cm左右时，缓慢下放水封恢复装置直至到达排水管17的底部。其中，缓慢下放水封恢复装置是为了让位于排水管17内的油进入到水封槽18的底部后，由于其密度小于水的密度，而能充分漂到水封槽18的顶部，然后再随着水封恢复装置的下移而进入到外浮顶储罐21内，故，当水封恢复装置到达排水管17的底部时，排水管17内的油已进入到外浮顶储罐21内。
由于排水管17由不同内径的管柱焊接而成，为了保证排水管17内的水面一直高于油面50mm左右，应在下放水封恢复装置过程中，继续向排水管17内注水。
在步骤d中，旋转连接杆1使密封橡胶塞7上移直至密封橡胶塞7离开固定圆环4，是为了将固定圆环4、密封橡胶环5与密封橡胶塞7在排水管17形成的密封面上的水通过固定圆环的内孔401而进入到排水管17的内部，进而将排水管17内的油置换成水。在此过程中，应继续向排水管17内注水，保证排水管17内的水面高于油面50mm左右。
在完成上述步骤后，应检查排水管17中的液面是油面还是水面，若为油面且存有大量油的话，继续执行上述步骤a至步骤e，直至排水管17内全为水为止。
可见，本发明实施例提供的外浮顶油罐紧急排水装置的水封恢复方法，不仅能有效将紧急排水装置内的油全部置换成水，恢复水封功能；而且也便于操作，节省了大量时间，消除了储罐运行带来的安全隐患。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。