大型储罐呼吸阀的性能比较.pdf

石油天然气学报(江汉石油学院学报)2013年8月第35卷第8期
Tournal of Oil and Gas Technology (J JPI)Aug 2013 Vol 35 No8
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大型储罐呼吸阀的性能比较
王玲(中国石油天然气管道工程有限公司,广东珠海519015
王安琪,杨洪明(中国石油天然气管道局国际事业部,河北坊06500
摘要]呼吸阀是储罐重要的安全附件,对储罐的安全起着极其关鍵的作用。呼吸阀主要分为重力式、弹
簧式和先导式3种。主要介绍了3种不同类型呼吸阀的工作原理,重点分析传统的重力式和弹簧式呼吸
阀在流通能力、密封水平。指出先导式呼汲阀与传统的重カ式、弹簧式呼吸阀相比有着显著的优勢,在
技术要求較高的储罐上应优先选用。
关键词]呼吸阀;大型储罐;先导式呼吸阀;重力式呼吸泗;弹簣式呼吸阀
中图分类号]TF972.1
文献标志码]A[文章编号]1000~9752(2013)08-0311-05
随着石油化工行业的迅猛发展,对储罐的需要日益增多。呼吸阀作为储罐的重要安全保护装置,对
储罐的安全起着至关重要的作用
1典型的储罐安全保护装置
典型的储罐安全保护装置如图1所示,在大多数储罐上均安装有呼吸阀(带阻火器)、紧急泄放阀
和气体调节阀等装置。
呼吸阀
气体谓节阀
阻火器
紧急泄放阍
储罐
图1储罐安全保护装置
呼吸阀是储罐重要的安全附件,它能够在泵入/泵出介质、气候变化引起储罐的热交换等条件下
提供压力或真空泄放,从而防止储罐破毂或被抽瘪,它包括真空泄压和高压泄压两个设定点。呼吸阀主
要应用在绝大多数的石油及石油相关产品的低压储罐上。
[收稿日期]2013-06-28
[作者简介]王玲(1963-),女,1989年中国石油管道学院毕业,工程师,现主要从事油气储运工程设计方面的工作。
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油气管道工粗
2013年8月
当罐内压力高于设定值时,呼吸阀打开排出罐内超压;当罐内压力(产生负压)低于设定值时,呼
吸阀打开使储罐恢复常压
2呼吸阀的功能
呼吸阀在正常状态下只是保证储罐安全密闭,尽量减少储罐内介质的蒸发损耗。只有在下列非正常
状态下呼吸阚才开始工作:①当储罐进行介质收发作业时,罐内气体体积变化引起气体乐力发生变化,
呼吸即开始较大流量呼吸;②由于外界环境影响,储罐内气体温度发生变化,引起罐内介质蒸汽压増
高或降低(通称热效应),呼吸阀开始小流量的呼吸;③天气骤变或发生火灾等情况时,罐内温度短时
间内迅速变化,引起储罐内气体压力急剧升高或降低,造成呼吸阀大流量呼吸。
呼吸阀在各种工况下都应满足储罐呼吸所需的通气量,以确保储罐的安全。
呼吸阀的分类及其工作原理
呼吸阀是一种广泛应用在储罐顶部的通风装置,用来维持罐内外的气压平衡,通过控制储罐的呼出
压力和真空度,防止由于真空度、压力超过允许值(负压和超压)而造成的储罐凹瘪与翘底,同时由于
压力的控制,在一定程度上也減少了罐内介质的蒸发损耗。因此呼吸阀应该具有泄放正压和负压两方面
功能,由正负压力决定或呼或吸,呼吸阀的具体原理如图2所示。当储罐承受正压时,呼吸阀打开呼出
体泄放正压;当储罐承受负压时,呼吸阀打开吸入气体泄放负压。由此在一定的压力范围内确保储罐
安全
n
(a)呼
(b)吸阀
图2呼吸阀的工作原理
日前使用的呼吸阀有多种分类方法,按呼吸阀轴线的相对位置可分为同轴和双轴型;按使用的环境
温度可以分为常温型和防冻型;按阀盘的运动约束可分为导杆式和转臂式等。呼吸阀虽然有多种分类方
式,但按其工作原理主要分为重力式、弹簧式和先导式3种。
3.1重力式呼吸阀
重力式呼吸阀是靠阀盘本身的重量与罐内外压差产生的上举力相平衡而工作的,具体结构形式如图
4所示。重力式呼吸阀具体工作原理如图2所示,阀盘所受的总外カ为△F,F为阀盘本身的重力G,上举
力为xD(p2-か)/4
1)当阀盘本身的重力与上举力相等,呼吸阀呼出阀盘与呼出口阀座严密配合,吸人阀盘与吸入口
阀座严密配合,此时阀盘所受总外力△F=GーェD(か2か1)/4。
2)当储罐内产生大于设定压力的超压时,罐内高压直接作用于呼出口阀盘下方,并克服阀盘重力
以及作用于阀盘上的大气压力,从而打开呼出ロ阀盘排出罐内过高气压,使罐内压力与大气压力保持平
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衡。此时阀盘所受的总外力ムF=GーェD(p2ーか)/4>0。
3)当储罐内产生小于设定压力的负压时,大气压力直接作用于吸人口阀盘下方,并克服阀盘重力
以及作用于阀盘上方的罐内压力,从而打开吸入口阀盘向储罐内补充压力,使罐内压力与大气压力保持
平衡。此时阀盘所受总外力ムF=G-ェDP(か2-か1)/4<0。
3.2弹簧式呼吸阀
弹簧式呼吸阀是依靠弹簧的形变力与罐内外的压力差产生的推力相平衡而工作的,具体结构形式如
图4所示。弹簧式呼吸阀具体工作原理与重力式呼吸阀类似,阀盘所受的总外力和上举力仍为△F和
xD2(p2-か)/4,但此时控制力F变为弹簧的形变力,并且可以通过改变弹簧的预压长度来调节控制力
图3重力式呼吸阀
图4弹簧式呼吸阀
3.3先导式呼吸阀
先导式呼吸阀是用导阀来控制主阀的,该导阀采用薄膜式结构,薄膜面积大,故在很低的工作压力
下仍可达到一定的作用力来控制主阀的动作。此外在导阀开启前,主阀不受控制流的作用,关闭严密,
故先导式呼吸阀可以达到气泡级密封。先导式呼吸阀具体结构如图5所示
先导式呼吸阀工作原理如图6所示
图5先导式呼吸阀
图6先导式呼吸阀的工作原理
1)在正常工作情况下,作用在主阀膜片上的压力か2与作用在导阀膜片上的压力か是相同的,主阀