立式緩沖罐是指罐體垂直于地面安裝的壓力緩沖設備，按結構形式可分為：

空罐式：單純依靠氣體壓縮緩沖（如天然氣長輸管道調壓站）。

隔膜式 / 氣囊式：內置隔離元件（適用于需介質與氣體分離的場景）。

活塞式：通過活塞運動實現壓力平衡（高壓大流量系統常用）。

一、定義與分類

• 空罐式：單純依靠氣體壓縮緩沖（如天然氣長輸管道調壓站）。

• 隔膜式 / 氣囊式：內置隔離元件（適用于需介質與氣體分離的場景）。

• 活塞式：通過活塞運動實現壓力平衡（高壓大流量系統常用）。

二、結構與工作原理

1. 典型結構

• 進氣口（底部或側面）、出氣口（頂部或側面）；

• 壓力表、壓力傳感器（實時監測罐內壓力）；

• 安全閥（起跳壓力為設計壓力的 1.05 倍）、排污口（底部，定期排液）。

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• 罐體：圓柱形直立容器，高度通常為直徑的 2-5 倍（如直徑 2m、高 8m），底部設支座固定。

• 關鍵部件：

2. 工作原理

• 當系統壓力升高時，介質進入緩沖罐壓縮上部氣體（或推動活塞 / 隔膜上移）；

• 當系統壓力降低時，氣體膨脹（或活塞 / 隔膜復位）釋放介質，維持系統壓力穩定。

三、與臥式緩沖罐的對比

四、天然氣領域的應用場景

1. 城市燃氣調壓站

• 場景：安裝于門站或小區調壓柜，緩沖居民用氣高峰時的壓力波動（如早晚用氣時段）。

• 優勢：立式結構占地小，底部排污口便于排出天然氣中的冷凝水。

2. 工業燃氣鍋爐系統

• 場景：多臺鍋爐啟停時，穩定燃氣壓力（波動范圍≤±1%），避免燃燒不充分或設備損壞。

• 設計要點：容積按鍋爐最大用氣量的 10%-15% 計算，壓力等級匹配鍋爐額定工作壓力。

3. 天然氣汽車加氣站

• 場景：緩沖壓縮機出口壓力（通常 20-25MPa），確保加 供氣穩定，縮短加氣時間。

• 特殊要求：罐體需通過高壓容器認證（如 TSG R0004），材質選用高強度合金鋼（如 16MnDR）。

五、設計與安裝關鍵參數

1. 容積計算

• $Q$：最大流量（m3/h），$\Delta t$：緩沖時間（通常 5-10s），$P_1/P_2$：系統最高 /  壓力（MPa），$k$：氣體絕熱指數（天然氣約 1.3）。

• 公式：$V=\frac{Q\times \Delta t}{(\frac{P_1}{P_2}{)}^{\frac{1}{k}}?1}$

2. 壓力等級

• 設計壓力≥1.1 倍系統最高工作壓力（如系統壓力 1.6MPa，設計壓力取 1.8MPa）。

3. 安裝要求

• 基礎承重≥罐體滿液重量的 1.5 倍，地腳螺栓需防振固定；

• 進出口管道設支架，避免罐體承受額外應力；

• 頂部設避雷針（露天安裝時），接地電阻≤10Ω。

六、維護保養要點

1. 日常檢查

• 每日記錄壓力表讀數，壓力波動超過 ±5% 時排查系統泄漏；

• 檢查罐體外觀有無變形、銹蝕（防腐層每 2 年重涂一次）。

2. 定期維護

• 每季度通過排污口排放冷凝水（建議安裝自動排水器）；

• 每年進行內部探傷（UT/RT 檢測），重點檢查焊縫及支座連接處；

• 安全閥每 1 年校驗一次，爆破片每 3 年更換一次。

3. 特殊維護（隔膜 / 氣囊式）

• 每 5 年更換隔膜 / 氣囊，更換前進行氣壓密封性測試（0.5 倍設計壓力保壓 30min，壓降≤1%）。

七、安全規范與標準

• 國內標準：GB 150《壓力容器》、TSG 21《固定式壓力容器安全技術監察規程》；

• 國際標準：ASME VIII Div.1、EN 13445《非直接火壓力容器》；

• 天然氣行業特殊要求：SY/T 0060《天然氣脫水設計規范》（涉及腐蝕性介質時）。