[科普中国]-缓冲罐

缓冲罐主要用于各种系统中缓冲系统的压力波动，使系统工作更平稳。缓冲罐的缓冲性能主要通过压缩罐内的压缩空气来实现。缓冲罐有隔膜式缓冲罐和气囊式两种，广泛应用于供水设备和中央空调系统等事物中。

简介缓冲罐是往复泵的重要附属设备，用于减小管路中流量的不均匀度，分为吸入缓冲罐和排出缓冲罐两种。

吸入缓冲罐的作用是减小吸入管路流量不均匀度，减小惯性损失，提高泵的吸入性能。排出缓冲罐的作用是减小排出管路流量不均匀度，避免过流量的产生，以适应工艺流程的需要。缓冲罐的结构型式有直接接触式和隔膜式两类。

直接接触式缓冲罐直接接触式缓冲罐，也称常压式缓冲罐，内充常压气体，气体与输送液体直接接触。充入的气体一般为空气，当输送易燃易爆液体时应充入惰性气体。此外由于气体与输送液体直接接触，部分气体会溶解在液体中（在高压下溶解量较大），而被液体带走。因此在缓冲罐上设有注气阀门或注气设备，以便补充空气或惰性气体。

隔膜式缓冲罐隔膜式缓冲罐也称预压式缓冲罐，利用隔膜将气体和液体隔开，工作时须预先充入一定压力的气体（空气或氮气）。隔膜式缓冲罐和直接接触式缓冲罐相比，其体积小。且气体与液体不接触，能保证输送液体的性质，目前使用较多。

隔膜式缓冲罐分单隔膜式与双隔膜式两种。单隔膜式缓冲罐的隔膜材料有：不锈钢、PVDF、橡胶等；双隔膜式缓冲罐常用于金属隔膜不宜用的场合，隔膜材料有：PVC、玻璃纤维增强聚四氯乙烯等。1

作用缓冲罐被广泛应用于中央空调、锅炉、热水器、变频、恒压供水设备中，其缓冲系统压力波动，消除水锤起到稳压卸荷的作用，在系统内水压轻微变化时，缓冲罐气囊的自动膨胀收缩会对水压的变化有一定缓冲作用，能保证系统的水压稳定，水泵不会因压力的改变而频繁的开启。

缓冲罐液位控制缓冲罐液位控制是保证密闭输送、减少油气损耗的关键。影响平衡运行的主要因素是：

①来油不均衡、波动大，造成罐内液位变化大；

②油气分离不干净、原油中带有溶解气，造成液气分离区有泡沫，界面模糊。

缓冲罐液面控制可以用节流法与变频调速法实现，分述如下：如下图所示，节流法液位调节系统组成包括：

LT液位变送器（kvel Transmitter）通常选用差压变送器，将液位高度0～6.0m转换成4～20mA标准信号；

LIC液位指示控制环节（Level Indicating Control），可以是单独的PID（Proportional Integral andDifferential）调节器，也可以是RTU中控制软件。它根据过程变量PV（这里是缓冲罐液位）与给定值SP（工艺要求的相应参数，如液位0～6.0 m，取SP=3.0 m）之差，即e=PV—SV，按PID规律进行控制，控制作用以4~20mA的输出信号表示。

LCV液位控制（Level Control Valve）是执行机构，根据LIC输出信号大小用改变局部阻力的方法调节外输泵的流量。LCV可以是电动调节阀，LIC输出信号直接控制LCV的开度；LCV也可以是气动调节阀，LIC输出需经电气转换器I/P将LIC输出的4~20mA信号转换成0.02～0.1 MPa气压信号，才能控制LCV。调节阀分风开式与风关式两种。一般以保证控制对象安

全为原则选择使用。风开式凋节阀当LIC输出信号为4.0 mA时（或I/P输出为0.02 MPa），调节阀全闭，阻力最大；当LIC输出信号为20mA时（或I/P输出为0.1 MPa），调节阀全开，阻力最小。该系统应选用风开阀。

缓冲罐液位调节系统的控制方框图如图所示。主要扰动是进油流量Qf不稳定，导致液位变化，如当进油流量Qf大于离心泵及调节阀节流后排出流量Q0时，液位上升，经变送器LT测出的过程变量PV大于给定值SP而产生偏差e，液位控制环节LIC按PID规律发出控制信号，通过风开式凋节阀，减少局部阻力，使离心泵排出流量Q0加大，直到PV重新回到给定值SP为止（即e=0）。

用节流法可以起到缓冲罐液位控制作用，代价是因节流造成能量浪费。油气集输过程中大量使用各种离心泵，是油气田主要耗能的原因之一，为此有必要做进一步分析。2

缺点1）因为隔膜式缓冲罐壳体是直接与水接触的，所以壳内都喷涂防锈层。罐的接口与壳体之间是焊接而成。这样在焊接的 过程中，高温就会将防锈涂层氧化。本来是银白色的涂层，在焊接后呈现黑色。用手触摸可感觉有黑色小颗粒。那么这些看似微不足道的氧化点工作时长期与水接触，慢慢就会生锈并逐渐扩大，直到整个罐体生锈，为什么这种膨胀罐用一段时间后，倒出来的水呈黄水也就不足为奇了。

2） 隔膜式缓冲罐的内膜是通过热轧的方式固定在膨胀罐的两个半壳的碳钢中间，这种工艺过程如果处理的不好，就会留下微小的气孔在内膜和碳钢之间，这些微小的气孔就会将预充的气体泄露出去，膨胀罐如果泄露气体，90%就是从这里泄露的。这种漏气的缓冲罐用一段时间如果不再补充气体就不能起到定压卸荷作用。而这本身是很难察觉。由于罐壁厚度一般在1mm左右，接口直接与罐焊接在一起，这种联接方式可承受的扭力相当小。而安装罐时只能抱着壳体旋转，这样如果用力太大或过猛，就会将接口旋断。这种情况在空调生产过程中最为常见。

气囊式缓冲罐就克服了这些缺点，气囊式缓冲罐内部有一个整体的气囊，在工作时水只进入气囊内，不与壳体接触。接口处用法兰盘连接。这种结构就避免了焊接过程引起的生锈问题。这种结构的缓冲罐的气囊可更换。同样，由于是法兰连接，故它的接口就可以承受很大的扭力，在安装过程中就不怕会扭断接口。

安全问题缓冲罐上防火器的作用当有火焰通过防火器时，金属皱纹板吸收燃烧气体的热量，使火焰熄灭，从而防止外界的火焰经呼吸阀引入罐内。

缓冲罐上泡沫发生器的作用使用时，泡沫液在压力的作用下，冲破泡沫发生器中的隔膜，沿着泡沫管喷射装置进到油面上，以隔绝空气，窒息火焰。3

缓冲罐安全阀漏油处理开大外输泵的排量，启动备用泵，控制来液量；必要时打开紧急排污或开大供二合一底水阀门，降低压力，关截止阀。4

技术参数

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本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学