立式缓冲罐是指罐体垂直于地面安装的压力缓冲设备，按结构形式可分为：

空罐式：单纯依靠气体压缩缓冲（如天然气长输管道调压站）。

隔膜式 / 气囊式：内置隔离元件（适用于需介质与气体分离的场景）。

活塞式：通过活塞运动实现压力平衡（高压大流量系统常用）。

一、定义与分类

• 空罐式：单纯依靠气体压缩缓冲（如天然气长输管道调压站）。

• 隔膜式 / 气囊式：内置隔离元件（适用于需介质与气体分离的场景）。

• 活塞式：通过活塞运动实现压力平衡（高压大流量系统常用）。

二、结构与工作原理

1. 典型结构

• 进气口（底部或侧面）、出气口（顶部或侧面）；

• 压力表、压力传感器（实时监测罐内压力）；

• 安全阀（起跳压力为设计压力的 1.05 倍）、排污口（底部，定期排液）。

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• 罐体：圆柱形直立容器，高度通常为直径的 2-5 倍（如直径 2m、高 8m），底部设支座固定。

• 关键部件：

2. 工作原理

• 当系统压力升高时，介质进入缓冲罐压缩上部气体（或推动活塞 / 隔膜上移）；

• 当系统压力降低时，气体膨胀（或活塞 / 隔膜复位）释放介质，维持系统压力稳定。

三、与卧式缓冲罐的对比

四、天然气领域的应用场景

1. 城市燃气调压站

• 场景：安装于门站或小区调压柜，缓冲居民用气高峰时的压力波动（如早晚用气时段）。

• 优势：立式结构占地小，底部排污口便于排出天然气中的冷凝水。

2. 工业燃气锅炉系统

• 场景：多台锅炉启停时，稳定燃气压力（波动范围≤±1%），避免燃烧不充分或设备损坏。

• 设计要点：容积按锅炉最大用气量的 10%-15% 计算，压力等级匹配锅炉额定工作压力。

3. 天然气汽车加气站

• 场景：缓冲压缩机出口压力（通常 20-25MPa），确保加 供气稳定，缩短加气时间。

• 特殊要求：罐体需通过高压容器认证（如 TSG R0004），材质选用高强度合金钢（如 16MnDR）。

五、设计与安装关键参数

1. 容积计算

• $Q$：最大流量（m³/h），$\Delta t$：缓冲时间（通常 5-10s），$P_1/P_2$：系统最高 /  压力（MPa），$k$：气体绝热指数（天然气约 1.3）。

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

2. 压力等级

• 设计压力≥1.1 倍系统最高工作压力（如系统压力 1.6MPa，设计压力取 1.8MPa）。

3. 安装要求

• 基础承重≥罐体满液重量的 1.5 倍，地脚螺栓需防振固定；

• 进出口管道设支架，避免罐体承受额外应力；

• 顶部设避雷针（露天安装时），接地电阻≤10Ω。

六、维护保养要点

1. 日常检查

• 每日记录压力表读数，压力波动超过 ±5% 时排查系统泄漏；

• 检查罐体外观有无变形、锈蚀（防腐层每 2 年重涂一次）。

2. 定期维护

• 每季度通过排污口排放冷凝水（建议安装自动排水器）；

• 每年进行内部探伤（UT/RT 检测），重点检查焊缝及支座连接处；

• 安全阀每 1 年校验一次，爆破片每 3 年更换一次。

3. 特殊维护（隔膜 / 气囊式）

• 每 5 年更换隔膜 / 气囊，更换前进行气压密封性测试（0.5 倍设计压力保压 30min，压降≤1%）。

七、安全规范与标准

• 国内标准：GB 150《压力容器》、TSG 21《固定式压力容器安全技术监察规程》；

• 国际标准：ASME VIII Div.1、EN 13445《非直接火压力容器》；

• 天然气行业特殊要求：SY/T 0060《天然气脱水设计规范》（涉及腐蚀性介质时）。