氮氣控制泄壓閥

1、概述

　　氮氣控制泄壓閥主要用在輸送黏稠和含泥沙的原油管網(wǎng)系統(tǒng)中，快速跟蹤管路壓力的變化，用于保護(hù)輸油管線安全，防止在輸油過程中因意外或閥門緊急關(guān)斷造成管線過壓和紊流，避免因管路系統(tǒng)的水錘壓力或其他異常升壓對管道設(shè)備的破壞。

2、結(jié)構(gòu)

　　氮氣泄壓閥(圖1)主要由閥體、閥瓣、調(diào)速閥和視鏡等組成。氮氣控制系統(tǒng)(圖2)可為泄壓閥提供充足的氣源和穩(wěn)定的工作壓力。氮氣壓力可根據(jù)用戶要求設(shè)定，并可以通過控制室對其進(jìn)行監(jiān)控。氮氣瓶采用一個使用一個備用的方式，以方便氣量不足時更換。充氣室需要絕熱或埋地，防止因溫度變化而引起壓力波動。為了防止泄壓閥充氣超壓，在控制系統(tǒng)中設(shè)置有安全閥。

圖1 泄壓閥結(jié)構(gòu)

圖2 氮氣控制泄壓系統(tǒng)

　　充氣室容積隨閥門開度的增大而減小。開閥時泄放壓力設(shè)定點的變化百分比由充氣室容積的大小決定。確定氣罐容積之前，首先確定閥門設(shè)定的泄放壓力、閥門全開時閥瓣的置換體積(表1)和允許超壓數(shù)值(一般不超過設(shè)定值的10%)。

　　在絕熱壓縮條件下，氣罐容積V1為

　　式中 V1——氮氣罐的總?cè)莘e，m3

　　P1——關(guān)閥時閥門的臨界泄放壓力，MPa

　　P2——開閥時閥門的最高允許過壓，MPa

　　VZ——閥門開啟時閥瓣的置換體積，cm3

　　0.709——氮氣絕熱指數(shù)K=1.41的倒數(shù)

表1 不同口徑閥門閥瓣的置換容積

　　以DN250的泄壓閥為例。

　　P1=臨界泄放壓力-彈簧壓強(qiáng)+絕壓換算

　　=1.6-0.028+0.1029

　　=1.6749MPa

　　P2=最高允許過壓-彈簧壓強(qiáng)+絕壓換算

　　=1.68-0.042+0.1029

　　=1.7409MPa

　　VZ=5686.31cm3

　　V1=210266cm3=0.21m3

3、工作原理及結(jié)構(gòu)特點

3.1、閥門

　　閥門泄放壓力的設(shè)定由氮氣直接控制。閥瓣腔內(nèi)填充輕油，氮氣通過氣壓油的方式作用在閥瓣上。輕油作為氮氣與閥瓣之間的隔絕物，一方面可以防止氮氣向閥門下游的滲漏，另一方面可以潤滑閥瓣密封圈，減小摩擦力，延長閥瓣密封件的使用壽命。

　　閥門為常閉型，采用平衡閥瓣結(jié)構(gòu)，閥瓣兩側(cè)壓力相等時，活塞的預(yù)緊彈簧關(guān)閉閥門。管線壓力等量地傳遞到閥瓣的彈簧側(cè)，如果加載到輕油頂部的氮氣壓力與彈簧力之和大于管線壓力，則閥門關(guān)閉。當(dāng)入口壓力增大，閥瓣底部的管線壓力克服了彈簧力與氮氣壓力之和，使閥瓣上移推動輕油壓縮氮氣，閥門打開泄壓。當(dāng)管線壓力降到低于氮氣壓力設(shè)定點時，氣壓推動閥瓣下移，閥門關(guān)閉并保持關(guān)閉狀態(tài)。

3.2、調(diào)速閥

　　閥門啟閉速度由安裝在缸蓋上的調(diào)速閥控制。開閥速度不受限制，關(guān)閥速度由調(diào)速閥的固定節(jié)流孔控制，從而達(dá)到閥門快開緩閉的效果。閥門打開時可以快速泄壓，關(guān)閉時緩慢復(fù)位，防止關(guān)閉速度過快，使閥瓣受到的沖擊力過大造成密封面破壞。

3.3、視鏡

　　通過視鏡對輕油液位的例行檢查可以掌握閥門的工作狀態(tài)。液位低于下視鏡，說明閥門油罐缺油或輕油泄漏。輕油與下視鏡水平，則閥門關(guān)閉。上下視鏡都能看見輕油，則閥門全開(視鏡為選裝配件)。

4、結(jié)語

　　氮氣控制泄壓閥具有泄放速度快，泄壓后復(fù)位平穩(wěn)，壓力設(shè)定方便快捷，可自動控制等優(yōu)點。經(jīng)實際使用，工作可靠，效果良好，安全性高。

參考文獻(xiàn)

　　[1] 李勇.水擊泄壓閥在長輸油管上的應(yīng)用1J2.化工設(shè)備與管道，2004，40(3)：49-51.

　　[2] 蔡麗君，高祁.庫鄯輸油管道引進(jìn)水擊泄壓閥運(yùn)行情況分析1J2.油氣儲運(yùn)，1999，18(5).

　　[3] 成大先.機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

　　[4] 原油管道工程1M2.北京：石油工業(yè)出版社，1994.

　　[5] 楊源泉.閥門設(shè)計手冊1M2.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.