案例研究：如何选择合适的通气阀来处理背压
案例研究：如何选择合适的通气阀来处理背压
在工业储罐应用中，选择合适的压力和真空释放阀 (PVRV) 以确保储罐的安全运行至关重要。我们最近收到了一位客户的问题，他在选择呼吸阀时遇到了一个典型的问题。这是一个值得分享和讨论合适解决方案的宝贵案例。
项目背景
该项目涉及一个用于储存丙酮的储罐，其中使用氮气作为惰性覆盖介质。氮气用于阻止空气中的氧气与丙酮接触，从而降低潜在的火灾风险。储罐设计压力为 180 mbarg（正压）和 -10 mbarg（负压）处理各种流入和流出情况。
呼吸阀的排放口与火炬系统相连，火炬系统具有最大背压为 65 mbarg，并通气阀设置为90 mbarg。 然而，客户的另一个呼吸阀供应商告诉他，由于背压，阀门的实际开启压力将为 155 mbarg（90 + 65），这远远超出了工艺工程师的设计范围，可能会使储罐压力过大。而且他们没有为客户提供任何解决方案，这就是客户找到 THINKTANK 并寻求解决方案的原因。
储罐设计
- 正设定压力：180 mbarg
- 负设定压力：设定 -10 mbarg
客户问题
- 背压是由于通气阀排放口与火炬管线连接而产生的。
- 该油箱的设计条件为180 mbarg和-10 mbarg。
问题在于设定点过高，因为呼吸阀供应商称该阀仅在 155 mbar（90+65）时泄压，而不是在 90 barg 设定点时泄压
问题分析
这里的核心问题是背压的影响。传统的呼吸阀设计采用重量或弹簧加载，随着背压的增加，阀门的实际开启压力也随之增加。正常情况下，呼吸阀排入大气时没有背压，但在本项目中，由于呼吸阀与火炬集管相连，导致背压超出正常范围。这种设计无法使呼吸阀在预设的90 mbarg下正常工作。
在这种情况下，使用传统的呼吸阀会导致设定点上升到超过油箱的设计压力，从而增加油箱的风险。
通气阀 (8)
THINKTANK 的解决方案
1. 降低背压
我们可以通过增加管道尺寸或使出口更紧密地与火炬系统连接来减少背压。
2. 选择正确类型的通气阀 - 先导式 PVRV
对于普通重力式或弹簧式呼吸阀，如果按照其他供应商的设定值155mbarg，当背压降低时（背压范围0~65mbarg），可能会出现开启压力过高的问题，比如背压降到10mbarg，开启压力就是155-10=145mbarg，会超过储罐的安全设定值，呼吸阀必须设定在90mbarg的泄压值，对储罐的风险会大大增加。
建议使用先导式泄压真空阀，这样可以在不同的背压条件下，在 90 mbarg 设定点开始泄压。
tt7100/8100系列压力/真空安全阀
为什么要使用先导式压力/真空释放阀
先导式压力真空泄压阀（POPVRV）之所以能避免主阀 受到背压的影响，是因为它的特殊设计。主阀不受背压的影响，因为先导阀控制主阀的操作。阀门的开启和关闭通过先导阀与油箱压力或外部背压隔离。
TT9800 呼吸阀
1. 独立于背压的开启机构
传统的重量加载或弹簧加载呼吸阀取决于阀盘的物理重量或弹簧力。当背压增加时，打开阀门所需的总压力也会增加。这意味着在背压较大的情况下，阀门的实际开启压力将高于设定点。另一方面，先导式 PVRV 使用单独的控制室来控制阀门的开启。这确保了开启压力仅受设定点的影响，而不受背压变化的影响。
先导式压力/真空释放阀工作原理
先导阀是一种控制主阀操作的小阀。当罐内的压力或真空达到设定点时，先导阀打开，释放主阀腔内的压力或真空，从而导致主阀打开。这种设计可确保主阀在设定压力下准确打开，不会因背压变化而出现任何延迟。
2. 降低过压
普通的重力式或弹簧式 PVRV 需要相当大的过压（高于设定压力）才能完全打开阀门，这在某些情况下会使罐压接近设计极限。但先导式 PVRV 可以在较低的过压下开始打开并完全运行，通常只需要 10% 到 15% 的过压即可实现全流量。这减少了罐内的压力波动并提高了设备 的安全性。
3. 精确的压力控制
先导式 PVRV 可让您更好地控制储罐的压力和真空设定点。无论外部背压如何，先导式通气阀都可以保持主阀关闭，直到内部压力达到设定点。这可避免由于叠加背压而导致过早或延迟打开等问题，确保储罐在预期压力条件下安全运行。
4. 高效密封
先导式 PVRV 设计的一个优点是，它在接近设定压力时可以保持良好的密封性能，防止气体泄漏。例如，通过使用特殊的密封技术（例如气垫密封），阀门即使在接近设定压力时也能保持密封，从而防止气体过早泄漏，减少产品损失并防止环境污染。
5.灵活适应
先导式 PVRV 可以根据需要进行配置，以满足不同的压力范围和操作条件。例如，您可以根据特定的储罐需求自定义先导阀的压力设定点和响应时间。您甚至可以在背压波动的系统中（例如连接到火炬系统的储罐）使用它们。
结语
在为储罐应用选择合适的通气阀时，不仅要考虑系统的设计压力，还要充分考虑背压的影响。先导式压力/真空泄压阀 (POPVRV) 在处理背压问题和确保在不同背压条件下安全运行方面具有显著优势。然而，工程师在选择 POPVRV 时还必须考虑与背压波动相关的风险，并采取必要的预防措施，例如降低设定压力、使用背压控制系统和安装监控系统。
通过这样的设计和保护，可以有效避免由于背压波动而导致罐体过压的风险，确保罐体在整个运行过程中的安全性和稳定性。