自力式调节阀（氮封阀）安装使用

一、氮封阀的应用

在炼油或石油化工厂中，存放着各种油品或石化产品。储罐大都建造在室外，为使这些油品或产品不与空气中的氧气接触，常采用罐顶充氮气法，使之与外界隔绝。       

氮封阀的作用就是要当储罐液面下降压力降低时，向罐内补充氮气，当储罐液面上升压力增加时，停止补充氮气，同时被压缩的氮气从呼吸阀适量排出，从而始终保持罐内的氮气压力微量正压（压力一般在400~1000Pa之间）。只有这样才能做到既隔绝空气，又保证储罐不变形。

它是一种控制微正压的产品，它的作用主要二个：

1.氮封阀主要作用就是隔绝空气。当储罐内储存的物料被泵抽出和（或）由于外界温度降低，使储罐内气体冷却收缩时，氮封系统自动补入氮气，用氮封气使储罐内维持一定的正压力，阻止空气进入储罐内，防止罐内物料与空气接触，从而防止罐内物料与空气中的水分和氧气接触而被污染变质
；氮封也是一种安全措施，能有效防止储罐内部形成爆炸性气体，抑制硫化亚铁自燃
；

2.其次是可以减少物料的挥发。当罐内压力降低时，可以通过补氮补偿因液位降低，液面上的静压力，从而一定程度上减少了物料的挥发损耗。

二、工作原理

氮封阀无需外加能源，利用被调介质自身能量为动力源。自动控制阀门介质流量，使阀后压力保持恒定的压力稳定装置。阀门自己内部通过阀芯、膜片、弹簧等机械元件的互相作用来稳定出口处P2的压力。

工作过程：当入口P1的压力升高时，出口P2压力会有随之升高的趋势，P2压力的微笑升高会透过膜片作用到下面大的气室里，在大膜片的放大作用下，弹簧会被压缩，则与弹簧相连的阀芯会向减小阀门开度的方向运动，这样就减少了流量和出口压力P2，从而达到了出口P2稳压的目的
；反之亦然。

氮封阀是精确的毫巴级调压阀，相对于出口压力大的压力调节阀它的膜片会大的多，拿德国Mankenberg的减压阀DM762为例，762的膜片直径范围从220mm到500mm，出口稳压的范围相应的由0.015-0.030bar到0.1-0.52bar精确至0.002-0.003bar到0.012-0.07bar,可见膜片越大出口压力实现的稳压值越小。

一般氮封阀都有控制管和泄漏管？刂乒芸梢蕴岣叻诺牧槊舳，而泄漏管是预防膜片破裂后介质泄漏到弹簧空间内，泄漏管可以将介质送回合适的储存空间而不是排入空气。

另外当通径大、流量大时可以采用先导式组合氮封阀，一般用在大型储罐上。先导式氮封阀是由溢流阀、毫巴减压阀、过滤器和截止阀等组合而成的。这里以德国Mankenberg公司生产的RP840先导式氮封阀为例说明。

RP840是由一个溢流阀DV5.1、一个减压阀DM762、2个节流阀和一个过滤除尘器组成。DV5.1可以保证罐内一个背压，当罐内氮气减少压力下降时，DM762向罐内补充氮气
；当罐内液面上升，氮气被压缩压力增大时，DV5.1会在设定的安全压力点向外泄放氮气，但是会保证罐内一个背压，罐内压力达到设定点以下DV5.1就会关闭。

三、安装使用

1.氮封阀能否正常工作是关键，关键点就是氮封阀测取的压力信号是否能真实反应储罐内的真实压力，也就说氮封阀取压管的取压点位置是否合适的问题。

2.氮封阀取压管取压源点的位置对氮封阀测压的影响。

2.（1）如果氮封阀的取压管取压点在罐顶，测取的是罐顶压力，这时氮封阀安装在罐顶和罐底对于氮封阀控制没多大差别，差别只在于测到的压力与罐顶到罐底取压管道静压差的问题，这个静压差可通过零点压力消除？悸堑降拿芏然崴娴奈露缺浠浠，但这个变化基本上不会对氮封阀的控制有什么影响，针对不同的地区，可以随季节的平均温度调整一下零点温度解决。

2.（2）如果氮封阀的取压管取压点在阀后的管道上，测取的是管道压力，则氮封阀安装在罐顶与罐底对于氮封阀的控制就有差别了。因为有个氮封阀管道阻力降的问题，取压源点的压力与罐内压力差了静压差和阻力降之和，虽说静压差可通过零点压力设定来消除，但管道阻力降的的影响不能忽略，这个阻力降跟管道当量长度是正比关系，跟流量平方是正比关系，跟管径的五次方是反比关系，这个阻力降的大小会影响到氮封阀的控制。

3.氮封阀的取压管取压点在阀后的管道上，氮封阀后的管道阻力降对氮封阀的影响，《石油化工储运系统罐区设计规范》SH/T3007推荐的储罐充氮量如下表：

从上表看出，管径对阻力降的影响比较大，阻力降数值越大对氮封阀设定压力值越大，相反，阻力值越小，对氮封阀影响越小。当储罐往外付出和（或）由于外界温度降低，当取压源点降低到低于氮封阀设定压力，氮封阀打开开始工作补氮，阀后阻力降越大时可能会出现补氮速度跟不上储罐降压速度，甚至会出现低于呼吸阀吸气压力，呼吸阀吸入空气，影响氮封效果。

四、常见故障与分析

（1）某大芳烃装置开车初期，发现24台氮封阀工作都不正常。拆阀检查，发现氮封阀的气导阀、主阀和两个阀芯室内壁等沾了一层厚厚的污垢，经过擦拭，涂润滑脂后能正常使用。在阀座处还发现了一些焊渣导致开车后管道内的铁锈、残存的杂物等被氮气吹到了氮封阀内，使主阀不能回到阀座上。   

（2）导压管堵塞。如果导压管堵塞，氮封阀没有反馈信号，也会造成氮气不停地向罐内补充，按照如图3所示的步骤检查是否属于此类原因。  （3）弹簧弹力变小。如果气导阀、主阀和两个阀芯室不脏，而且导压管也未堵塞，应检查气导阀下面小弹簧的弹力，若弹力减小，会使氮封阀不停地补气？梢越衫，增加其弹力。   

（4）密封圈损坏。气导阀在工作过程中动作较频繁。使密封圈经常受到阀座的冲击，导致密封圈磨损或断裂，起不到密封作用，更换密封圈即可。

（5）控制气入口与气导阀出口装反。这属于产品质量问题。结合氮封阀的工作原理图，即可作出判断。

五、总结及注意事项

1.氮封阀安装无论是装在灌顶或是罐底，取压源点要选取在灌顶，取压源点离进气口适当距离近点为好，不要在氮封阀后管道上取压
；如果取压源点要取在阀后管道上，那么管道的阻力降一定要比氮封阀设定压力小，否则极易出现氮封阀无法控制或控制效果极差，所以我们一般不建议把氮封阀安装在罐底。《石油化工储运系统罐区设计规范》SH/T3007第5.4.5.3条要求“氮封阀应安装在尽量靠近灌顶入口的气管上，外取压管线的取压源点宜设在灌顶，以便检测罐内真实压力”，也就是设计规范也要求氮封阀安装在灌顶。

2.氮封阀安装在罐底除了上面所述的影响，还应考虑阀后凝液问题，其中最主要的是有部分介质有腐蚀性，由于长期凝液可能会对阀芯和阀座产生腐蚀，会影响氮封阀的密封性，所以还要考虑凝液的排放问题。