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系統中,快速跟蹤管路壓力的變化,用于保護輸油管線安全,防止在輸油過程中因意外或閥門緊急關斷造成管線過壓和紊流,避免因管路系統的水錘壓力或其他異常升壓對管道設備的破壞。
2.氮氣控制泄壓閥的結構
2.1 閥門结构
氮氣泄壓閥結構如圖1所示(主要零件已標出)。

2.2 氮气控制系统
2.2.1 氮气控制系统的组成

氮氣控制系統可爲泄壓閥提供充足的氣源和穩定的工作壓力,如圖2所示。氮氣壓力的設定值可根據用戶要求設定;氮氣壓力值以及各種儀表工作數據可以通過控制室對其進行監控;氮氣瓶采用一個使用一個備用的方式,氣量不足時需進行更換;充氣室需要絕熱或埋地,防止因溫度變化而引起壓力的波動;此外爲了防止泄壓閥充氣超壓在控制系統中安裝有安全泄壓閥。
2.2.2充氣室容積的確定
充气容积随閥門开度的增大而减小。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)閥門设定的泄放压力。
(2)閥門全开时,活塞的置换体积(如表1)。
(3)允許超壓數值(一般不超過設定值的l0%)。
在絕熱壓縮條件下,確定氣罐尺寸


閥門口径DN | 活塞的置换体积VΖ cm3 |
50 | 60.63 |
80 | 206.48 |
100 | 327.74 |
150 | 1081.55 |
200 | 2703.87 |
250 | 5686.31 |
300 | 9078.44 |
400 | 19779.19 |
以250口徑的泄壓閥爲例:

3.原理及設計特點
3.1 原理
閥門泄放压力的设定由氮气直接控制。閥門活塞腔内填充轻油,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閥門下游的渗漏,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平衡活塞設計
閥門为常闭型,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閥門。
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,则閥門关闭。
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,閥門打开泄压(如图3)。

当管线压力降到低于氮气压力设定点时,气压推动閥門活塞下移,使閥門关闭并保持关闭状态。
3.2.2調速閥設計
閥門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,从而达到閥門的快开缓闭的效果,这样閥門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視鏡的設計
通过视镜对轻油液位的例行检查可以掌握閥門的工作状态,液位低于下视镜,则说明閥門油罐缺油或轻油泄漏;轻油与下视镜水平,则閥門关闭;上下视镜都能看见轻油,则閥門全开(视镜为选装配件)。
4.結語
氮氣控制泄壓閥具有泄放速度快,泄壓後複位平穩,壓力設定方便快捷,可自動控制等優點。
氮氣控制泄壓閥自2007年在某石化輸油管線中應用以來,工作可靠,應用效果良好,至今仍在線安全運行。
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