氮封閥工作原理

氮封閥工作原理

上海申弘閥門有限公司
氮封系統主要由負壓防止罐、正壓防止罐、氣液分離罐和PCV閥組成。如氮封系統圖所示，正負壓防止罐中裝著密封油，兩者都有一個漏斗，一根氮封裝置供氮閥、泄氮閥壓力設定方便，可在連續生產的條件下進行；壓力檢測膜片有效面積大，設定彈簧剛度小，動作靈敏，裝置工作平穩；采用無填料設計，閥桿所受摩擦力小，反應迅速，控制精度高；供氮閥采用指揮器操作，減壓比可達100:1，減壓效果好，控制精度高；為確保儲罐的安全，需在罐頂設置呼吸閥；

工作原理主要有：
(1)當氮封閥關閉時，主閥的活塞是在一個密封室內，當儲罐自力式氮封閥(普通型)壓力等于或大于設定的壓力時，膜片就被向上頂起，氣導閥在彈簧的作用下向上移動，把氣導閥上的密封圈緊緊壓在閥座上，關閉了控制氣的進口，同時特殊閥芯室的壓力增加并接近氮氣總管的壓力，此壓力通過內部通道，從特殊閥芯室傳到主閥閥芯室。主閥的活塞就處于氮氣總管壓力的作用，由于主閥閥芯上、下所受氣體壓力平衡，所以主閥閥芯在自重和彈簧的作用下將閥門緊密關死。
(2)氮封閥打開時，當儲罐壓力稍微低于設定壓力時，膜片因為感應壓力下降而向下移動，推動氣導閥打開，氮氣經過孔板、氣導閥的出口進入儲罐，使儲罐內的壓力增加，同時氣導閥的特殊閥芯室的壓力下降，氮氣通過內部通道從特殊閥芯室進入主閥閥芯室。由于主閥閥芯的活塞面積大于主閥閥座孔面積，并有彈簧的彈力和主閥的重量，所以當儲罐壓力稍微低于設定點時，特殊閥芯室和主閥閥芯室的壓力降低很小，主閥仍然保持關閉，氮氣只從氣導閥進入儲罐。


了解了氮封裝置的原理，下面我們再來看看氮封裝置怎么設定
氮封裝置的貯罐內液體上端覆蓋氮氣，其壓力一般在100mmH2O左右，通過氮封裝置加以控制。
出液閥開啟釋放液體時，貯罐內液位下降，此時，氮封裝置開度增大,向貯罐內補充氮氣使壓力增加到設定值為止。
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導式減壓閥,空氣減壓閥,氮氣減壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調節閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動閥門、電動閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。進液閥開啟充入液體時，液位上升氣箱部分容積減小，氮氣壓力上升，此時，供氮裝置關閉;而泄氮裝置在壓力控制器作用下開啟，排出氮氣使壓力降至設定值。
為確保儲罐安全，應在罐頂設置呼吸閥。
供氮壓力調整：在氮封裝置選定一設定值如1KPa(100mmH2O)，通過調整主彈簧的預壓縮(拉伸)量來達到。
泄氮壓力調整：在氮封裝置泄放閥中的壓力控制部分，通過調整主彈簧的預壓縮(拉伸)量達到，一般為避免氮封裝置啟閉頻繁，泄氮設定值應遠離供氮壓力設定值，如2KPa(200mmH2O)。
呼吸閥設定值調整：在上述兩設定值調整好后，為避免呼吸閥啟閉頻繁，呼吸閥設定值應大于泄氮閥設定值，兩者設定值也不能靠得太近。
供氮裝置壓力設定值為PC，泄氮裝置壓力設定值為P1，PC與P1兩者不能靠得太近，以免閥門工作太頻繁。呼吸閥的排放壓力P2的設定值應大于P1，P2與P1兩值也不能靠得太近。
呼吸閥僅起安全作用，避免了常規氮封裝置中啟閉頻繁易損壞的缺陷。氮封裝置由供氮閥、 泄氮閥、 呼吸閥 組成，供氮閥由指揮器和主閥兩部分組成；泄氮閥由內反饋的壓開型微壓調節閥組成，氮氣壓力一般設為100mmH2O，
通過氮封裝置控制。當儲罐進液閥開啟，向罐內添加物料時，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當罐內壓力升至高于泄氮閥壓力設定值時，泄氮閥打開，向外界釋放氮氣，使罐內壓力下降，降至泄氮閥壓力設定點時，自動關閉。
當儲罐出液閥開啟，用戶放料時，液面下降，氣相部分容積增大，罐內壓力降低，供氮閥開啟，向儲罐內注入氮氣，使罐內壓力上升，升至供氮閥壓力設定點，自動關閉。氮封裝置無需外界能源，能在無電、無氣的場合工作，既方便，又節約能源，降低成本。氮封裝置主要用于保持容器頂部保護氣（一般為氮氣）的壓力恒定，以避免容器內物料與空氣直接接觸，防止物料揮發，被氧化，以及容器的安全。特別適用于大型儲罐的氣封保護系統。該產品具有節能、動作靈敏、運行可靠、操作與維修方便簡單等特點。廣泛應用于石油、化工、醫藥、環保、水處理等行業。

圖1 氮封系統圖


插入管，不同的是負壓防止罐中的插入管為放空管，一端與大氣相連，另一端一般插入液下50mm（此處液壓約為800*10*0.05=0.4kpa）；正壓防止罐的插入管一端與系統相連，另一端一般插入液下150mm，工序中的插入深度基本為150mm（此處液壓約為800*10*0.15=1.2kpa）。
PCV閥，即自力式壓力調節閥，其有背壓閥和減壓閥兩種形式，區別為背壓閥的取壓點靠近氮氣補充端，減壓閥的取壓點靠近系統端，而通常采用減壓式，工序的設定值一般為0.5kpa。在補氣時，若氣源為7kg的氮氣，PVC閥可將其先轉到1kg，再轉到0.5kpa，方往系統里輸送；若為1kg，則直接轉到0.5kpa，再往系統輸送；若氣源壓力達不到要求值，PVC閥自動關閉。
以P表示：系統壓力值減常壓值。當P值大于1.2kpa時，系統壓力會克服正壓防止罐插入管液位以下管段進行泄壓，也就是我們平常看到的正壓罐鼓泡現象，鼓出的氣體中可能帶有物料和部分密封油，它們會在氣液分離罐內得到分離，氣相順著氣液分離罐上方管線排出，液相可通過罐的下方連通管線返回正壓防止罐內。
當P值小于PCV閥的設定值0.5kpa時，則會通過PCV閥自動調節向系統補氣充壓。
一般，負壓防止罐都不會參與調節系統壓力，但是當PCV閥補氣不及或PCV閥出現異常，不能正常補氣，造成P值小于-0.4kpa時，會通過負壓防止罐吸收外界大氣補氣充壓。
氮封系統會出現PCV閥往系統內補氣，而正壓防止罐卻鼓泡泄壓的情況，那是由于PCV閥出現了異常，感應不到系統壓力的變化，而一直往系統內補氣，造成系統壓力升高，由于正壓防止罐泄壓能力趕不上PCV閥的充壓能力，若工藝人員發現不及時，將導致系統內常壓罐的鼓罐事故。與本文相關的論文有：益海嘉里糧油加工中減壓閥應用案例