3. 储罐设计压力与最大允许工作压力边界核算

核算对象与边界定义

本案例以一座16万m³全容式LNG储罐为对象，依据设计规格书给出的压力参数，核算三条关键压力线之间的裕量关系：设计压力（P_d）、最大允许工作压力（MAWP）与泄放设定压力（P_set）。核算同时覆盖超压侧与负压侧，负压侧对应最小设计压力（外压/真空设计值）与真空泄放（补气）设定值。

参照约定：本文所有压力均为表压（kPa·g），正值为罐内超压，负值为罐内真空。API 620 对低压储罐的基本要求是：泄放装置设定压力不得超过MAWP，且MAWP不得超过设计压力；EN 14620 对全容罐的内罐压力保护同样要求设定值留出操作波动与整定偏差裕量。核算的核心不是"三个数字谁大谁小"，而是每一段裕量是否足以吸收操作波动、仪表偏差与整定公差。

示例参数与核算过程

下表为教学示例参数（假设值，用于演示核算方法，非实测数据）：

超压侧核算：

• 操作带顶至泄放设定：P_set,H − P_op,max = 22.0 − 18.0 = 4.0 kPa，需大于 Δ_tol（1.0 kPa），满足，余量 3.0 kPa。
• 泄放设定至MAWP：MAWP − P_set,H = 25.0 − 22.0 = 3.0 kPa，需覆盖安全阀整定偏差与泄放超压（通常取设定值的10%以内），3.0 kPa 对应 22.0 的 13.6%，处于临界可接受区间，需在例4中结合泄放能力进一步确认。
• MAWP至设计压力：P_d − MAWP = 29.0 − 25.0 = 4.0 kPa，为结构最终防线，满足。

负压侧核算：

• 真空设定至最小设计压力：P_set,L − P_v,d = (−0.7) − (−1.5) = 0.8 kPa，小于 Δ_tol（1.0 kPa），不满足。这意味着仪表偏差可能使实际触发点越过 −1.5 kPa 的结构限值，存在内罐失稳风险。
• 结论：超压侧边界基本成立但泄放段裕量偏紧；负压侧边界不成立，需将补气设定值上调至 −0.5 kPa·g 以内，或提高真空设计值，二者取其一。

边界判定规则与整改方向

把上述核算固化为可复用的判定规则，便于对同类储罐批量核查：

1. 顺序规则：P_op,max < P_set,H ≤ MAWP ≤ P_d；P_v,d ≤ P_set,L < 0。任一不等式反向即判为边界错误。
2. 裕量规则：P_set,H − P_op,max ≥ Δ_tol；MAWP − P_set,H ≥ 0.1×P_set,H（覆盖泄放超压）；P_set,L − P_v,d ≥ 1.3×Δ_tol。
3. 双向规则：超压侧与负压侧必须同时通过，单侧通过不构成完整保护。

本例中负压侧不通过，整改有两条路径：其一，将补气阀设定值由 −0.7 kPa·g 调整为 −0.5 kPa·g，使裕量变为 1.0 kPa，仍处临界，建议同步将 Δ_tol 通过选用更高精度变送器压缩至 0.6 kPa；其二，若内罐结构允许，将最小设计压力核定为 −1.8 kPa·g，则原设定下裕量为 1.1 kPa。两条路径的选择取决于结构复核结论与仪表改造成本，需在下一例的泄放能力校核中一并确认设定值调整对超压侧的影响。