氮气控制泄压阀

        1 概述
        氮气控制泄压阀主要用在输送黏稠和含泥沙的原油管网系统中，快速跟踪管路压力的变化，用于保护输油管线安全，防止在输油过程中因意外或阀门紧急关断造成管线过压和紊流，避免因管路系统的水锤压力或其他异常升压对管道设备的破坏。
        2 结构
        氮气泄压阀（图1）主要由阀体、阀瓣、调速阀和视镜等组成。氮气控制系统（图2）可为泄压阀提供充足的气源和稳定的工作压力。氮气压力可根据用户要求设定，并可以通过控制室对其进行监控。氮气瓶采用一个使用一个备用的方式，以方便气量不足时更换。充气室需要绝热或埋地，防止因温度变化而引起压力波动。为了防止泄压阀充气超压，在控制系统中设置有安全阀。

图1 泄压阀结构

图2 氮气控制泄压系统

        充气室容积随阀门开度的增大而减小。开阀时泄放压力设定点的变化百分比由充气室容积的大小决定。确定气罐容积之前，首先确定阀门设定的泄放压力、阀门全开时阀瓣的置换体积（表1）和允许超压数值（一般不超过设定值的10%）。
        在绝热压缩条件下，气罐容积V1为

        
        式中 V1——氮气罐的总容积，m3
        P1——关阀时阀门的临界泄放压力，MPa
        P2——开阀时阀门的最高允许过压，MPa
        VZ——阀门开启时阀瓣的置换体积，cm3
        0.709——氮气绝热指数K=1.41的倒数

表1 不同口径阀门阀瓣的置换容积

        以DN250的泄压阀为例。
        P1=临界泄放压力-弹簧压强+绝压换算
        =1.6-0.028+0.1029
        =1.6749MPa
        P2=最高允许过压-弹簧压强+绝压换算
        =1.68-0.042+0.1029
        =1.7409MPa
        VZ=5686.31cm3
        V1=210266cm3=0.21m3
        3 工作原理及结构特点
        3.1 阀门
        阀门泄放压力的设定由氮气直接控制。阀瓣腔内填充轻油，氮气通过气压油的方式作用在阀瓣上。轻油作为氮气与阀瓣之间的隔绝物，一方面可以防止氮气向阀门下游的渗漏，另一方面可以润滑阀瓣密封圈，减小摩擦力，延长阀瓣密封件的使用寿命。
        阀门为常闭型，采用平衡阀瓣结构，阀瓣两侧压力相等时，活塞的预紧弹簧关闭阀门。管线压力等量地传递到阀瓣的弹簧侧，如果加载到轻油顶部的氮气压力与弹簧力之和大于管线压力，则阀门关闭。当入口压力增大，阀瓣底部的管线压力克服了弹簧力与氮气压力之和，使阀瓣上移推动轻油压缩氮气，阀门打开泄压。当管线压力降到低于氮气压力设定点时，气压推动阀瓣下移，阀门关闭并保持关闭状态。
        3.2 调速阀
        阀门启闭速度由安装在缸盖上的调速阀控制。开阀速度不受限制，关阀速度由调速阀的固定节流孔控制，从而达到阀门快开缓闭的效果。阀门打开时可以快速泄压，关闭时缓慢复位，防止关闭速度过快，使阀瓣受到的冲击力过大造成密封面破坏。
        3.3 视镜
        通过视镜对轻油液位的例行检查可以掌握阀门的工作状态。液位低于下视镜，说明阀门油罐缺油或轻油泄漏。轻油与下视镜水平，则阀门关闭。上下视镜都能看见轻油，则阀门全开（视镜为选装配件）。
        4 结语
        氮气控制泄压阀具有泄放速度快，泄压后复位平稳，压力设定方便快捷，可自动控制等优点。经实际使用，工作可靠，效果良好，安全性高。
        参考文献
        [1] 李勇.水击泄压阀在长输油管上的应用1J2.化工设备与管道，2004，40（3）：49-51.
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