油罐呼吸阀在线检测系统的设计与应用研究

1.油罐呼吸阀的工作情况分析

(1)正常的工作模式

吸气，是在油罐内部的空气压力达到呼吸阀控制的负压力之后，呼吸阀的真空阀模块就会被打开，外界的空气进入呼吸阀内部，吸气操作开始。呼气，指的为油罐内部的压力超过控制阀的正压后，压力盘被打开，罐内部的油蒸汽溢出，这个时候是呼气操作。不呼吸，指的为油罐内部的压力正好在控制阀门的范围内，呼吸阀处于关闭的状态，内部没有油蒸汽溢出，也没有空气吸入，油罐保持密闭的状态。

(2)不正常的工作情况

阀盘无法正常的开启，在油罐内部的气体压力应超过呼吸阀控制的正负压力，但是因为阀门被冻住锈死等情况被卡住，无法正常的开启使得油罐正常的呼吸活动受阻，或者是油罐控制阀的泄漏量较大，这是因为呼吸阀安装不恰当或者是开启之后不能正常的关闭等情况，使得内部的油蒸汽等超过实际设置的规定数值。

2.在线检测油罐呼吸阀的原理

油罐油气间的压力平衡的关键要素为油罐的呼吸量大小控制，通过呼吸阀的调节保障储油罐的安全工作。影响的因素为呼吸阀盘的重量，同阀盘开闭只能与力量的大小与方向相关，但是与重力的作用面关系不大。也就是顶开或者是吸开阀盘的工作效果是类似的。呼吸阀性能检测含有的主要参数为正压测量、负压测量以及泄漏测量等要素，检测正压时，油罐与机械呼吸阀封堵，油罐内部气体与阀体隔离，检测仪器连接呼吸阀，向压力阀盘施加正向的压力；相反的时候，开启负压检测的时候，向真空阀盘施加含有的负向压力。

以前使用的油罐呼吸阀检测比较困难，且检测时需要对其拆除，移到指定区域进行检测，用时长，影响设备正常使用，本实用新型在工作时，当油罐内气体空间的压力在呼吸阀控制范围之内时，呼吸阀不工作，保持油罐的密闭性；当罐内气体空间压力升高，达到呼吸阀工作压力时，正压阀盘17被顶开，气体从油罐内排出，使油罐压力不再继续升高；当罐内部的气体压力降低到控制压力之后，呼吸控制阀门开展负压的工作，阀内部形成真空的环境，罐外的大气将顶开负压阀盘18，使罐内气压不在继续下降。

图1 油罐机械呼吸阀的油罐工作示意图

测量呼吸阀时，关闭闸阀12，使油罐与呼吸阀之间是完全密封的，将便携式防爆测量仪与便携式检测仪器连接软管20连接，测量正压时，当呼吸阀内气体空间的压力在呼吸阀控制范围内，呼吸阀不工作，当呼吸阀内气体压力升高，达到呼吸阀工作压力，正压阀盘17被顶开，气体从呼吸阀内排出，使罐内压力不继续升高，从而得出检定结果；测量负压时，仪器将阀体内气体抽出，使呼吸阀内部气体的压力下降，达到呼吸阀要求的工作负压，呼吸阀内部变成真空环境，罐外的大气将顶开负压阀盘18，使罐内压力不在继续下降，得出检定结果；正压调节装置8、负压调节装置9采用可调节式，便于检测时调节压力控制范围，本实用新型达到了现场检测呼吸阀的目的，能配合便携式检测仪器，现场测得结果，即能节省时间和减少工作量，又能提高油罐安全系数，大大的提高了工作效率。

3.内腔容积的确定与压力变化关系

(1)油罐呼吸阀内腔溶剂确定

对于油罐的呼吸阀漏气量检测的时候，需要了解的为呼吸阀内部的容积，因为类型不同的呼吸阀容积大小不一。所以可以经过设定压罐间接得到呼吸阀的实际容积大小，调压罐的容积与内部压力可初始设定，在开展测量活动的时候阀内部的压力是已知的，通常的数值为标准大气压力。

密闭系统之间的气体压力参数含有的数值关系为：

PV/T=(M/Mmol)R

被分析呼吸阀封闭体内部，假设体积Vf、压力Pf、温度Tf，得到PfVf/Tf=(Mf/Mmol)R。

呼吸阀同调压罐后，对于体积Vtf、温度Ttf以及压力Ptf

Ptf(Vt+Vf)/Ttf=[(Mt=Mf)/Mmol]R

得到呼吸阀内腔的体积为：Vf=(PtVt-PtfVt)/(Pf-Ptf)。

上式中调节阀体积初始设定，调压罐同呼吸阀接通后开展压力的测量，通过这一操作可以测量得到任意呼吸阀含有的实际容积。

(2)内强压力变化与泄漏量的关系

根据呼吸阀泄漏量的检测要求，在呼吸阀关闭的情况下将压力调节到同罐内压差70%之后得到负压数值，设该时刻的状态为1，相关的参数设定为压力P1、体积V1、温度为T1，为此得到P1V1/T1=(M1/M1mol)R。

依据上式得到封闭空间内的摩尔质量是：

M1=(P1V1M1mol)/(RT1)

经过dt时间段之后，罐内部的油气进入到呼吸阀内部，设置该状态为2，得到相关参数V2、P2以及T2，这个时候呼吸阀内部的压力变为P2，得到P2/T2=(M2/M2mol)R。

因为在dt时间内，呼吸阀的体积保持一致，温度也没有较大变化，可以类似看做V2=V1，T2=T1，于是有P1/T1=[（M1+△M）/M2mol]R

M2=M1+△M

于是化简得到：[P2-P1(M1mol/M2mol)]=R(△MT1)/(V1M2mol)。

因为检测的时间不长，摩尔质量变化也可以忽略不计，M1mol/M2mol=1，经过dt之后的压力变化为

dP=(RT1/V1M2mol)dM

为此上式可以表示为△V=[(P2-P1)V1M2mol]/(RT1ρ)。

上式中除了△V以及P2之外，其余都是已知量，通过将呼吸阀体内腔封闭，并维持一段时间之后，在测量得到变化数值P2的时候，就可以计算得到泄漏量的大小。

结束语

本文设计的检测模式不用对于被检测呼吸阀的拆卸，大幅度降低检测的工作量，同时对检测环境要求低，符合实际操作的需求，具有良好的应用性能。