储罐日标自力式微压力控制系统应用案例

储罐日标自力式微压力控制系统应用案例

是一套自力式微压力控制系统， 用于保持容器顶部保护气(一般为氮气)的压力恒定，以避免容器内物料与空气直接触，防止物料挥发，被告氧化，以及容器的安全。应用各类大型储罐的气封保护系统。当罐内压力降低时，供氮阀打开补充罐内氮气压力；当罐内压力超高时，泄氮阀打开自动泄压。始终保护罐内压力恒定。采用动力源与信号点分开检测的方法，外加可调节流装置，使整台阀门的调节精度大大提高，减压比*大可达2000:1。广泛应用于各种气体减压稳压的自动控制场合，特别适合作为氮封的供氮阀使用，具有持续供氮压力波动小、反应灵敏等特点。 

氮封装置的作用是防止储罐挥发性有毒或可燃气体泄放到罐外危害安全，以一定的微压氮气在罐内保持一定的压力，氮封阀是设在罐顶的。　　
　　氮封装置取压点的介质经导压管引入检测机构，反馈结构的设计使得介质直接经阀盖进入检测机构，在罐顶的罐呼吸阀能起安全作用，一般泄氮阀的压力设定点略大于供氮阀的压力设定点，以免供、泄氮装置频繁工作。　　
　　在流量控制方面每个阀门都配有控制流量百分比的固定板孔，气体密封系统的每个阀门尺寸根据气体流量表排列，根据提供的稳定气体压力计算适应特定需要气体密封的流量。　　
　　氮封阀中的氮气可以起到置换装置介质、平衡系统的压力等功能，用于保持容器顶部保护气的压力恒定，一般的氮气压力是常压，主要作用    
        一是在于减少挥发，如苯罐，　　
　　二是防止介质与空气的反应，如碱罐，防止储罐内物料与氧接触会氧化或发生化学反应；还有可以稀释呼出气体的浓度。进罐压力一般减压至1bar。适用于各类大型储罐的气封保护系统，运行可靠，并广泛适用于石油、化工等行业。

二、储罐日标自力式微压力控制系统应用案例氮封系统工作原理：

当储罐出液阀开启，放料时，液面下降，气相部分容积增大，罐内氮气压力降低，ZZYVP-16B供氮阀开启，向储罐注入氮气，罐内氮气压力上升，当罐内压力上升至供氮阀压力设定值时，供氮阀自动关闭。当储罐进液阀开启，进料时，液面上降，气相部份容积减小，罐内压力升高，当高于ZZVP-16K泄氮阀压力设定值时，泄氮阀打开，向外界释放氮气，罐内氮气压力下降，降至泄氮阀压力设定值时，泄氮阀自动关闭。氮封装置是储罐顶部的关键设备，主要用于维持储罐的微正压状态。这一设计不仅减少了物料的挥发和浪费，更是保障了储罐的安全运行。氮封阀以其的优势，如无需外加能源、自动控制阀门介质流量以及恒定的压力稳定装置，广泛应用于天然气采输、城市煤气以及冶金、石油、化工等多个工业领域。其高控制精度、大调节压差比以及便捷的压力设定方式，使其在微压气体控制方面表现出色，为工业生产带来了高效与安全。

氮封装置的作用

氮封装置通过维持储罐微正压来减少物料挥发并保障安全。这一设计减少了物料与外部环境的接触，并提供了安全的运行环境。

氮封阀的优势

氮封阀无需外加能源，并能提供恒定的压力，具备自动控制的功能。其特点是能够在微压气体控制中表现优异，为生产安全提供了保障。

02工作原理详解

氮封阀的关闭过程

当氮封阀处于关闭状态时，主阀的活塞被封闭在一个密封的腔室内。一旦储罐内的压力达到或超过预设值，膜片会受到向上的推力，导致气导阀在弹簧的弹力作用下向上移动。这一动作使得气导阀上的密封圈紧密贴合在阀座上，从而封堵了控制气的输入通道。同时，特殊阀芯室的压力开始上升，逐渐接近氮气总管的压力水平。这个压力通过内部相连通的通道，从特殊阀芯室传递至主阀阀芯室。由于主阀活塞受到氮气总管压力的作用，且主阀阀芯上下两面的气体压力达到平衡状态，主阀阀芯在自身重量和弹簧弹力的共同作用下，将阀门严密关闭。

氮封阀的开启过程

当氮封阀需要打开时，若储罐内的压力稍低于预设值，膜片会感知到这种压力下降并向下移动，从而推动气导阀开启。随后，氮气会经过孔板和气导阀的出口进入储罐，这一过程会逐渐增加储罐内的压力。同时，由于氮气的流入，气导阀的特殊阀芯室压力会相应下降。通过内部相连通的通道，氮气再从特殊阀芯室流入主阀阀芯室。由于主阀阀芯的活塞面积大于主阀阀座孔的面积，并且受到弹簧弹力和主阀自重的共同作用，当储罐压力略低于设定点时，特殊阀芯室和主阀阀芯室的压力变化非常微小。因此，主阀能够保持关闭状态，氮气仅通过气导阀进入储罐。

03自力式氮封阀的组成与功能

氮封装置的组件与功能

氮封装置由控制阀门、执行器、压力弹簧、指挥器、脉冲管等部件精妙组成，各组件协同作用，保证储罐顶部氮气压力稳定。其核心作用在于维持容器顶部保护气体——通常是氮气——的压力稳定，从而防止容器内物料与空气直接接触，进而避免物料挥发、氧化，以及确保容器的安全。这类装置特别适用于各类大型储罐的气封保护，展现出节能、响应灵敏、运行稳定以及操作维修便捷等诸多优点，广泛应用于石油、化工等行业。

供氮装置的运作

供氮装置通过导压管将罐顶取压点的介质引入检测机构。在检测元件上，这个介质产生一个与弹簧预紧力相平衡的作用力。一旦罐内压力降至供氮装置的压力设定点以下，这种平衡就会被打破，指挥器阀芯随之开启。这样，阀前的气体就能经过减压阀和节流阀，进入主阀执行机构的上下膜室，推动主阀阀芯开启，向罐内注入氮气。而当罐内压力升至供氮装置的压力设定点时，预设弹簧力会关闭指挥器阀芯，同时主阀执行机构中的弹簧也会作用关闭主阀，从而停止供氮。

泄氮装置的运作

此外，还有泄氮装置，它采用内反馈结构，介质直接通过阀盖进入检测机构。在检测元件上，这个介质同样产生一个与预设弹簧预紧力相平衡的作用力。当罐内压力升至泄氮装置的压力设定点以上时，平衡被打破，阀芯上移，阀门开启，氮气向外界释放。而当罐内压力降至泄氮装置的压力设定点时，预设弹簧力会关闭阀门。

三、储罐日标自力式微压力控制系统应用案例特点：

该阀无需外加能源，能在无电无气的场合工作，既方便又节约了能源。

大而灵敏的检测膜片，保证了控制点的压力精度。

信号检测执行器与动力执行机构分开，使整台调压阀减压力比可达2000:1。

增设可调节流装置，调试简单方便。

阀内件设计压力补偿装置，*消除压力波动对设定精度的影响，调节更加稳定。

整机采用无填料设计，动作迅速。

压力设定点分段范围细且相互交错，选用方便。

压力设定方便，运行时可连续无干扰地进行设定，免维护使用。

配专用取压力管及接头，安装更加简捷、可靠。

四、氮封系统压力调节阀流体流速的计算方法及选取方式：

在实际应用过程中调节阀的出品流速直接影响着整个控制阀的可靠性、稳定性和使用寿命。阀门出口流速过快，导致高速流动的介质在调节阀中流动时很容易使阀门产生严重冲刷和不规则的振动，破坏阀体及内部零件，同时会产生很大的噪声，因此在调节阀选型过程中，在确定了调节阀型号后，应首先计算一下出口流速（特别介质为氧气一类时），然后再选择阀门的口径和材质。

流速是单位时间内流体的流动速度，调节阀流速一般是指阀门出品介质的流动速度，主要与流体类、阀前后压差、配管口径及材料等因素有关，下面简单介质一下不同流体的流速计算方法及选取原则。

储罐日标自力式微压力控制系统应用案例流速计算方法：

1、液体场合

V=0.408×Q/D2

流速V-ft/s；流量Q-usgal/min(GPM)；阀出口直径D-in。

2、压缩气体场合

（1）首先计算音速C

（2）计算调节入口及出口马赫数

（3）计算流速V

V=cM，其中C-流体音速，ft/s

K-比热比                   g-重力加速度

R-气体常数                 T-流体温度

A1-阀入口面积              A2-阀出口面积

P1-阀入口压力             P-阀前后压差

Cg-气体流量系数           Cv-气体流量系数

C1-Cg/Cv                  Cv-气体流量系数

M2-出口马赫数             M1-入口马赫数

 

五、储罐日标自力式微压力控制系统应用案例主要零件常用材料

阀体、阀盖：ZG230-450、ZG1Cr18Ni9、WCB、CF8、CF8M、CF3M、CF8+F46

阀芯、阀座：1Cr18Ni0Ti、304、316、316L、304+F46

平衡波纹管：1Cr18Ni0Ti

垫片：不锈钢+柔性石墨

膜片：橡胶

弹簧：60Si2Mn

阀杆：1Cr18Ni0Ti、304、316、316L、304+F46

导压管：不锈钢、铜

六、储罐日标自力式微压力控制系统应用案例规格用技术参数：

主要参数及主要性能指标见表一                                        表一

公称通径DN（mm）	20			25	40			50	80		100	150
阀座直径（mm）	6	15	20	25	32	40		50	65	80	100	125	150
额定流量系数Kv	0.32	5	8	11	20	30		48	75	120	190	300	480
压力调节范围KPa	0.1～0.5、0.4～5.0、4.0～12.0、
公称压力PN（MPa）	1.6
被调介质温度（℃）	-5～+100
流量特性	快开
调节精度（%）	≤±5
执行机构有效面积（cm2）	100						200		280			400
信号接口	内螺纹M10×1.5											M16X1.5

 

2、压力调节范围见表二                                                   表二

压力调节范围（KPa）	指挥器膜室 有效面积（cm2）	执行机构膜室 有效面积（cm2）	使用阀门口径（mm）
0.1～0.5	1200	100	20～32
0.4～5.0	600
4.0～12.0	400
0.1～0.5	1200	200	40～50
0.4～5.0	600
4.0～12.0	400
0.1～0.5	1200	400	65～100
0.4～5.0	600
4.0～12.0	400
0.1～0.5	1200	600	125～150
0.4～5.0	600
4.0～12.0	400

 

3、主要零件材料见表三                                                   表三

零 件 名 称	材         料
气动活塞式执行机构，指挥器	组合件
阀体，阀盖	ZG230-450，ZG0Cr18Ni9Ti，ZG0Cr18Ni12Mo2Ti
推杆，阀杆	2Cr13，1Cr18Ni9
阀座	1Cr18Ni9Ti
阀芯（软密封）/填料	聚四氟乙烯
膜片	丁腈橡胶夹增强涤纶织物/四氟膜片/氟橡胶膜片
弹簧	1Cr18Ni9Ti、60Si2Mn

  

七、储罐日标自力式微压力控制系统应用案例压力调节阀的流量特性：

 

八、储罐日标自力式微压力控制系统应用案例典型的安装方式：

序号	品  名	型 号 及 规 格	单位	数量
1	氮封阀	氮封阀ZZYP-II DN25  JIS10K 介质：氮气 进口压力 0.3-0.6 MPA, 出口压力1 KPA 法兰类型JIS 10K   DN25 法兰 法兰外圆125MM 螺丝孔中心距90MM 4个螺丝孔，螺丝孔大小19MM	台	2
2	泄氮阀	泄氮阀ZXD  DN25  JIS10K 起跳压力2KPA 法兰类型JIS 10K   DN25 法兰 法兰外圆125MM 螺丝孔中心距90MM 4个螺丝孔，螺丝孔大小19MM	台	2

九、氮封系统安装示意图：

 

储罐日标自力式微压力控制系统应用案例安装、维护与调试
 

1、安装

（1） 检查整机零件是否缺损与松动，对使用有害人体健康的介质，必须进行强度、密封、泄漏 与精度测试。

（2） 在安装前，对管道进行清洗（否则由于焊渣等管道垃圾，损坏阀芯密封面，导致阀门不能 正常工作），阀门入口处要有足够的直管段，并配有过滤器。阀体与管道的法兰连接，要 注意同轴度。

（3） 安装场地应考虑到人员与设备的安全，即便于操作，又有利于拆装与维修。 （4） 阀门应正立垂直安装在水平管道上，导压管必须安装在距离阀出口至少六倍于公称通径的 阀后管道上。阀自重较大与有振动的场合，要用支撑架，尽量避免水平安装。

（5） 介质流动方向应与阀体上的箭头指向一致。因微压阀属于精密仪表，其中指挥器膜片直接 承受介质压力，若阀门反装或管道有反冲压力，则指挥器膜片由于受压过高导致膜片损坏， 阀门不能工作。阀门应在环境温度-25～+55℃场所使用。

（6） 为使自控系统失灵或检修阀门时，仍能连续生产，应设置旁路阀。

注意：根据现场安装经验，氮封阀在安装时，应先与管道过滤器连接。这样可以有效的避免管道吹扫遗 留下的固体颗粒卡坏阀门内部件，而影响正常使用。

（7） 罐顶安装时，若不具备安装支撑氮封系统装置重量条件的情况下，可不设计或少设计安装 截止阀等辅助型开关阀门。以减轻罐顶安装重量。（若安装条件允许或必须设有应急措施 的工况，请务必按国家标准管路设计安装施工）氮封系统装置罐顶安装示意图，见下图

（8） 地面安装，在不考虑承重的地面安装方式中，可将管路设计的更标准化。旁通可在氮封系统 装置故障时，人工应急操作使用。关闭带指挥器自式调节阀前后截止阀可方便返厂维修及 更换。地面安装方式示意图，见以下

（9） 内衬式氮封系统装置安装，内衬氮封阀属微压式压力调节阀，阀前压力一般控制在 30KPa 左 右，所以主管道应设计一级减压阀（带指挥器自力式调节阀），一级减压阀不属于微压调节 阀，控制压力一般远大于罐内压力，不存在罐内压力倒流现象，故无需阀腔衬氟。以一主多 分的管道布局形式连接各处内衬式氮封系统装置。内衬式氮封系统装置安装方式示意图，见以下

2、 储罐日标自力式微压力控制系统应用案例维护：

（1） 清洗阀门：对清洗一般介质，只要用水洗净就可以。但对清洗有害健康的介质，首先要了 解其性质，在选用相应的清洗办法。

（2） 阀门的拆卸：将外露表面生锈的零件先除锈，但在除锈前，要保护好阀座、阀芯、阀杆与 推杆等精密零件的加工表面。拆装阀座时应使用专用工具。

（3） 阀芯、阀座：二密封面有较小的锈斑与磨损，可用机械加工的方法进行修理，如损坏严重 必须换新。但不管修理或更换后的硬密封面，都必须进行研磨。

（4） 阀杆：表面损坏，必须换新。

（5） 压缩弹簧：如有裂纹等影响强度的缺陷，必须换新。

（6） 易损零件：填料、密封垫片与 O 型圈，每次检修时，全部换新。膜片必须检查是否有预 示将来可能发生裂纹、老化与腐蚀等痕迹，根据检验结果，决定是否更换，但膜片使用期 一般*多 2～3 年。

（7） 阀门组装要注意对中，螺栓要在对角线上拧紧，滑动部分要加润滑油。组装后应按产品出 厂测试项目与方法调试，并在这期间，可更准确地调整填料压紧力与阀芯关闭位置。

3、 储罐日标自力式微压力控制系统应用案例调试

所需要压力值是通过对指挥器顶部的调节螺母的操作而得到调整，打开顶部的防尘盖，用扳手 调整调节螺母。顺时针方向旋转使压力增大，逆时针旋转则压力减小。安装在压力调节阀后的压力 表，可使工作人员借以观察调整后的压力给定值。

十、储罐日标自力式微压力控制系统应用案例阀门选用说明：

一般供氮压力在300~800KPa左右，氮封设定压力1KPa，泄氮压力2KPa，呼吸阀呼气压力3KPa，吸气压力-300Pa。

罐顶呼吸阀仅起安全作用，是在主阀失灵，导致罐内压力过高或过低时，起到安全作用，在正常情况下不工作。

泄氮阀安装在罐顶，口径一般与进液阀口径相近，但工况参数不一样，需进选型计算再定。

一般供氮阀选用ZZYVP-16B，泄氮阀选用ZZVP-16K自力式微压调节阀、呼吸阀采用阻火式。

储罐日标自力式微压力控制系统应用案例安装注意事项：

氮封阀利用介质自身的压力操作执行机构，在执行机构内充满介质，故合理的安装方式将提高设定点的调节精度和增加阀门的使用寿命。

在安装时取压点的位置应离调压阀有适 当距离，大于6~10倍管道直径。

建议安装旁路以供定期检修。

指挥器与主阀可分开安装。