缓冲罐是一种重要的辅助设备，主要用于各种系统中缓冲系统的压力波动，确保系统工作的稳定性。缓冲罐的缓冲功能主要是通过压缩罐内的压缩空气来实现的。缓冲罐可分为隔膜式缓冲罐和气囊式两种类型，广泛应用于供水设备、中央空调系统等领域。
基本介绍
缓冲罐作为往复泵的重要附件，能够有效减小管路中流量的不均匀程度。具体而言，吸入缓冲罐有助于减小吸入管路流量的不均匀度，减少惯性损失，提升泵的吸入性能。而排出缓冲罐则能够减小排出管路流量的不均匀度，避免过流量的产生，以适应工艺流程的需求。缓冲罐的结构形式主要包括直接接触式和隔膜式两类。
分类
直接接触式缓冲罐
直接接触式缓冲罐，又称常压式缓冲罐，内部填充常压气体，气体与输送液体直接接触。通常情况下，所充入的气体为空气，但在输送易燃易爆液体时，则应采用惰性气体。由于气体与液体直接接触，部分气体可能会溶于液体中（尤其是在高压条件下溶解量更大），随后随液体一起流动。因此，在缓冲罐上设置了注气阀门或注气设备，便于补充空气或惰性气体。
隔膜式缓冲罐
隔膜式缓冲罐，又称为预压式缓冲罐，通过隔膜将气体与液体隔离，工作时需要预先充入一定压力的气体（通常是空气或氮气）。相较于直接接触式缓冲罐，隔膜式缓冲罐具有体积较小的特点，并且气体与液体不直接接触，能够保持输送液体的特性，因此得到了广泛应用。隔膜式缓冲罐可分为单隔膜式和双隔膜式两种。其中，单隔膜式缓冲罐的隔膜材质包括不锈钢、PVDF、橡胶等；而双隔膜式缓冲罐则常用于金属隔膜不适合使用的场景，其隔膜材质可能包含PVC、玻璃纤维增强聚四氟乙烯等。
作用
缓冲罐在中央空调、锅炉、热水器、变频、恒压供水设备等多个领域发挥着重要作用。它可以缓冲系统压力波动，消除水锤现象，达到稳压卸荷的效果。当系统内水压出现轻微变化时，缓冲罐气囊的自动膨胀和收缩能够对水压的变化提供一定的缓冲作用，从而维持系统的水压稳定，避免水泵因压力变化而频繁启停。
液位控制
缓冲罐液位控制对于密闭输送和减少油气损耗至关重要。影响液位平衡的因素主要有两点：一是来油不均、波动大，导致罐内液位变化幅度大；二是油气分离不彻底，原油中含有溶解气，使得液气分离区域出现泡沫，界面模糊。缓冲罐液位可以通过节流法和变频调速法进行控制。节流法液位调节系统由液位变送器（通常采用差压变送器）、液位指示控制环节（可以是独立的PID调节器，也可以是RTU中的控制软件）以及液位控制阀（执行机构）组成。液位变送器将液位高度0至6米转换为4至20毫安的标准信号。液位指示控制环节根据过程变量PV（即缓冲罐液位）与给定值SP之间的差异，按照PID规律进行控制，并以4至20毫安的输出信号表示。液位控制阀可以根据液位指示控制环节的输出信号大小，通过改变局部阻力的方式来调节外输泵的流量。液位控制阀既可以是电动调节阀，也可以是气动调节阀。后者需要经过电气转换器I/P将液位指示控制环节的4至20毫安输出信号转换为0.02至0.1兆帕的气压信号，才能控制液位控制阀。调节阀分为风开式和风关式两种，一般根据保障控制系统安全的原则进行选择。风开式调节阀在液位指示控制环节输出信号为4毫安（或I/P输出为0.02兆帕）时，调节阀全闭，阻力最大；而在液位指示控制环节输出信号为20毫安（或I/P输出为0.1兆帕）时，调节阀全开，阻力最小。在这种情况下，应选用风开式调节阀。缓冲罐液位调节系统的控制方框图如图1所示。主要扰动是进油流量Qf不稳定，导致液位变化。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测得的过程变量PV大于给定值SP，产生偏差e。液位控制环节LIC按PID规律发出控制信号，通过风开式调节阀减少局部阻力，使离心泵排出流量Q0增加，直至PV重新回到给定值SP（即e=0）。尽管节流法可以实现缓冲罐液位控制，但也带来了能源浪费的问题。在油气集输过程中，大量的离心泵使用是油气田能耗的主要原因之一，因此有必要对此进行深入分析。
缺点
隔膜式缓冲罐存在一些缺点。首先，由于壳体直接与水接触，壳体内表面涂覆有防锈层。然而，在焊接过程中，高温会导致防锈涂层氧化，原本银白色的涂层会在焊接后变成黑色，并且手摸上去会有黑色的小颗粒。这些看似微不足道的氧化点在工作中长时间与水接触，容易生锈并逐渐扩散，最终可能导致整个罐体生锈。其次，隔膜式缓冲罐的内膜是通过热轧方式固定在膨胀罐的两半壳体间的碳钢上的。如果工艺处理不当，可能会在内膜和碳钢之间留下微小的气孔，这些气孔会使预充的气体泄漏出来。一旦缓冲罐漏气，90%的情况都是由此造成的。这种漏气的缓冲罐如果不及时补充气体，就无法继续发挥作用。而且，由于罐壁厚度通常只有1毫米左右，接口直接与罐体焊接在一起，这种连接方式所能承受的扭矩非常小。在安装过程中，如果操作不当，过度扭转，可能会导致接口断裂。这种情况在空调生产过程中较为常见。相比之下，气囊式缓冲罐克服了这些问题。气囊式缓冲罐内部有一个完整的气囊，在工作时水只会进入气囊内，而不与壳体接触。接口处采用法兰连接，这种结构避免了焊接过程中可能出现的生锈问题。同时，由于采用了法兰连接，接口能够承受较大的扭矩，在安装过程中不易损坏。
安全问题
缓冲罐的安全问题是设计和使用中不可忽视的一环。缓冲罐上配备的防火器能够在火焰通过时吸收燃烧气体的热量，从而使火焰熄灭，从而防止外部火焰通过呼吸阀进入罐内。另外，缓冲罐上的泡沫发生器在使用时，泡沫液在压力作用下冲破隔膜，沿泡沫管喷射装置进入油面，隔绝空气，窒息火焰。如果缓冲罐的安全阀出现漏油情况，应及时采取措施，如增大外输泵的排量，启动备用泵，控制来液量；必要时打开紧急排污口或增大供二合一底水阀门，降低压力，关闭截止阀。
参考资料
缓冲罐的概念_作用.维库电子市场网.2024-08-13
往复泵的重要附属设备-缓冲罐(脉动阻尼器).个人图书馆.2024-08-13
[科普中国]-缓冲罐.科普中国.2024-08-13