氮气控制泄压阀的研制

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．氮气控制泄压阀的结构

2.1 阀门结构

氮气泄压阀结构如图1所示(主要零件已标出)。

2.2 氮气控制系统

2.2.1 氮气控制系统的组成

氮气控制系统可为泄压阀提供充足的气源和稳定的工作压力，如图2所示。氮气压力的设定值可根据用户要求设定；氮气压力值以及各种仪表工作数据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，气量不足时需进行更换；充气室需要绝热或埋地，防止因温度变化而引起压力的波动；此外为了防止泄压阀充气超压在控制系统中安装有安全泄压阀。

2．2．2充气室容积的确定

充气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容积的大小决定。确定气罐容积之前，首先确定：

(1)阀门设定的泄放压力。

(2)阀门全开时，活塞的置换体积(如表1)。

(3)允许超压数值(一般不超过设定值的l0％)。

在绝热压缩条件下，确定气罐尺寸

以250口径的泄压阀为例：

3．原理及设计特点

3．1 原理

阀门泄放压力的设定由氮气直接控制。阀门活塞腔内填充轻油，氮气通过气压油的方式作用在活塞上。轻油作为氮气与活塞之间的隔绝物，一方面可以防止氮气向阀门下游的渗漏，另一方面可以润滑活塞密封圈，减少摩擦力，延长活塞密封件的使用寿命。

3.2 设计特点

3.2.1平衡活塞设计

阀门为常闭型，采用平衡活塞设计，活塞两侧压力相等时，活塞的预紧弹簧关闭阀门。

管线压力等量地传递到活塞的弹簧侧，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，活塞底部的管线压力克服了弹簧力与氮气压力之和，使活塞上移推动轻油压缩氮气，阀门打开泄压(如图3)。

当管线压力降到低于氮气压力设定点时，气压推动阀门活塞下移，使阀门关闭并保持关闭状态。

3.2.2调速阀设计

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，从而达到阀门的快开缓闭的效果，这样阀门打开时可以快速泄压，关闭时缓慢复位防止速度过快使活塞受到的冲击力过大造成密封面破坏。

3．2．3视镜的设计

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，则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。

氮气控制泄压阀自2007年在某石化输油管线中应用以来，工作可靠，应用效果良好，至今仍在线安全运行。

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