名字叫“呼气阀”，原理是呼气时口罩内部压力增大，将阀片顶开，从而更加有助于排出呼出的废气，在吸气时，呼气阀片受到自身形变的反作用而关闭，从而防止污染物从呼气阀进入口罩内部。如下图所示

  严格意义上将，阀片肯定对效果有影响，但是其实就是影响非常小，对于3M 9001V类似的呼气阀，影响不会超过0.1%，所以基本能忽略。

  常压、低压储罐在使用的过程中经常会由于储罐内液面的改变、或者外界温度的变化等原因，导致储罐内气体膨胀或收缩，储罐内气相的压力也随之波动，气体压力的波动极易使储罐出现超压或真空的情况，严重时会造成储罐超压鼓罐或低压瘪罐。为避免储罐出现超压或负压等失稳状态，工艺设计中一般会用在罐顶安装呼吸阀的方式来维持储罐气压平衡，确保储罐在超压或真空时免遭破坏，保护储罐安全，并且减少储罐内物料的挥发和损耗，对安全和环保均起到一定的推动作用。呼吸阀的内部结构本质上是压力阀盘（即呼气阀）和真空阀盘（即吸气阀）的组合。可放置压力阀盘和真空阀盘。工作原理：当储罐压力等于大气压时，压力阀和真空阀的阀瓣与阀座紧密配合，阀座侧面的密封结构使由于“吸附”作用，阀座牢固，不易泄漏。随着压力或真空度的升高，阀瓣开始打开，在阀座的两侧留下“吸附”效应以保持良好的密封。呼吸阀按工作原理可分为重力式呼吸阀、弹簧式呼吸阀和先导式呼吸阀三种。

  重力式呼吸阀的工作原理是平衡阀瓣本身的重量和由于罐内外压力差而产生的向上力。具体结构如下图所示。重力式呼吸阀的具体工作原理如下图所示：

  阀瓣的总外力为△F，F为阀瓣本身的重力G，上举力为πD2(P2-P1)／4。

  1、如果阀瓣本身的重力等于向上的力，呼吸阀的呼气阀瓣将与呼气出口阀座紧密配合，吸入阀瓣与吸入口阀座将紧密配合。此时作用在阀瓣上的总外力为△F=G-πD2(P2-P1)/4、

  2、当储罐内出现超过设定压力的超压时，罐内的高压直接作用于呼气出口阀瓣下方，克服阀瓣的重力和大气压力。阀盘打开呼气出口阀。罐中过高的气压从锅中排出，平衡罐中的压力与大气压力。此时阀盘所受的总外力△F=G-πD2(P2-P1)／40。

  3、当储罐内产生低于设定压力的负压时，大气压力直接作用在吸入阀瓣下方，克服阀瓣的重力和作用在阀瓣上的罐内压力，从而打开吸入阀阀瓣补充储罐内的压力，使储罐内的压力与大气压平衡。此时阀盘所受总外力△F=G-πD2(P2-P1)／40。

  弹簧式呼吸阀的工作原理是平衡弹簧的变形力和由于罐内外压差产生的推力。具体结构如下图所示。

  弹簧式呼吸阀类似于重力式呼吸阀。外力与作用在阀瓣上的向上力之和仍为△F和πD2(P2-P1)/4、但此时控制力F变成弹簧。通过改变时间弹簧的预紧长度，能调节弹簧的变形力和控制力F。

  先导式呼吸阀使用先导阀控制主阀。由于先导阀采用膜片结构，膜片面积大，即使在极低的温度下也能获得效果。操作压力控制主阀操作的力。此外，在先导阀打开之前，主阀紧密关闭，不受控制流量的影响，允许先导式呼吸阀提供水平面密封。先导式呼吸阀的具体结构如下图所示。

  1、正常使用情况下，作用在主阀膜片上的压力P2与作用在先导阀膜片上的压力P1相同，主阀关闭，先导阀上有弹簧载荷.比先导阀膜片大。当向上的力施加到某点时，先导阀关闭。由于先导阀的隔膜面积S1大于主阀的隔膜面积S2、因此阀门关闭力F=P1S1-P2S2、另外，当阀前压力增大时，阀门的关闭力增大，阀门的密封性能提高。

  2、如果储罐内的压力高于设定压力，则作用在导阀膜片上的向上力刚好超过导阀的弹簧载荷。此时，先导阀阀座微开，密封在主阀内的气体迅速从先导阀排出，主阀气室压力P1下降。此时作用在主阀膜片上的压力P2→P1打开主阀，释放储罐内的超压。

  3、通过主阀的流体继续流动，直到罐内压力小于设定压力，作用在导阀膜片上的力小于导阀的弹簧载荷，导阀被降低、关闭。储罐内的气体通过导管进入主阀气室，故压力P2=P1、主阀关闭，回到正常状态状态。

  4、当储罐内为负压时，其工作原理与正压泄压基本相同。在关闭状态下，P1为主阀腔中存在的大气压，作用在主阀膜片上的压力P2为负压，阀门关闭力F=P1S1-P2S2、所以主阀关闭，在设定值时，先导阀打开，主阀腔内的压力通过导管送到入口负压。当气室内产生部分负压时，主阀因外界大气压而打开，阀内产生气流，清理储罐的负压状态。后，大气压力通过导管进入主阀室并关闭主阀。

  呼吸阀是指既保证密闭容器和贮罐空间在很多压力范围内与大气隔绝、又能在超过或低于此压力范围时与大气相通（呼吸）的一种阀门。其作用是防止容器和贮罐因超压或真空导致破坏，同时可减少贮液的蒸发损失。

  呼吸阀作为石油、化工、燃气行业常压储罐的重要附件，对安全生产及环保等都起着至关重要的作用，对运输危险物品罐式车辆的年检中对呼吸阀的检验也是其中重要一环，对于保有量大的呼吸阀在线检测装置及方法提出了慢慢的升高的要求，需要免拆装、方便、快捷、高效的呼吸阀在线检测装置及方法。目前在用的各种呼吸阀检验装置还存在以下问题：

  （1）现有方法中，一般都是现场安装一块压力表，仅能在正压条件下测量阀门的密封性能和正压开启值，无法确定阀门负压开启功能是否完好，这对于埋地油罐运行存在安全风险。

  （2）为安全起见，呼吸阀的呼吸与泄放压力范围较小，如-30.0Kpa至+50Kpa，常规检验测试装置难以在高精度条件下完成检验和校准。

  （3）呼吸阀的规格种类很多，口径不一，通经范围一般为DN20~DN300mm，现有的呼吸阀检测校准装置很难覆盖如此宽泛的呼吸阀。

  （4）目前已有的呼吸阀校验装置自动化水平较低，正负压不能连续自动精密控制，很多装置现场调压依靠人的经验，易发生超压，损坏设备，严重时对油罐的运行安全造成影响；此外，很多测试记录依靠人工填写，容易出错，不利于归档保存。

  本文将针对上述国内目前呼吸阀在线检验装置中存在的问题，详细的介绍呼吸阀检验过程中正负压连续精密控制的解决方案，并详细的介绍其中的各种调节阀和控制器配置，由此可实现各种规格尺寸呼吸阀在连续正负压条件下的全自动化检验。

  呼吸阀的检验校准原理是完全模拟呼吸阀的真空压力使用工况，在呼吸阀的测量端口处准确模拟出相应的正压和负压，同时监测呼吸阀动作时所处的真空压力值。多次重复此测试过程，由此来检验和校准呼吸阀。

  为实现呼吸阀的全自动化检验，最好使正负压的模拟变化是一连续精密可控的往返过程，如在-30.0Kpa至+50Kpa真空压力范围内，从负压至正压，再从正压至负压，如此自动循环往复，由此可得到呼吸阀重复性检验结果。另外，呼吸阀的检验装置能满足各种规格尺寸呼吸阀的检验需要和精度要求。根据此设计的基本要求，本文提出的解决方案基础原理如图1所示。

  （1）控制原理是基于密闭容器进气和出去的动态平衡法，这是一个典型的闭环控制回路。 PID控制器采集真空压力传感器信号并与设定值作比较并调节进气和抽气调节阀的开度，最终使传感器测量值与设定值相等而实现真空压力的准确控制。

  （2）控制回路分别配备了真空泵（负压源）和气源（正压源），以提供足够的低压和高压能力。

  （3）为了覆盖负压到正压的整个线Kpa），可以配置一个测试量程在要求范围内的高精度绝对压力传感器，绝对压力传感器对应上述真空压力范围输出数值从小到大的直流模拟信号（如0~10VDC）。此模拟信号输入给PID控制器，由PID控制器调节进气阀和排气阀的开度而实现压力精确控制。采用绝对压力传感器的优势是不受当地大气气压变化的影响，也不用采取气压修正，更能保证检验的准确性。

  （4）当控制是从负压到正压进行变化时，一开始的进气调节阀开度（进气流量）要远小于抽气调节阀开度（抽气流量），通过自动调节进出气流量达到不一样的平衡状态来实现不同的负压控制，最终进气调节阀开度逐渐要远大于抽气调节阀开度，由此实现负压到正压范围内一系列设定点或斜线的连续精密控制。对于从正压到负压压的变化控制，上述过程正好相反。

  本文方案的具体实施内容如图2所示，最重要的包含高压气源、电动针阀、密闭容器或管路、压力传感器、高精度PID控制器和真空泵或真空发生器几个部分。

  在图2所示的控制管理系统中，密闭容器或管路可以直接采用现场容器和管理，也能够使用独立的密闭容器或管路并安装上被检呼吸阀。独立的密闭容器尺寸以满足最大口径呼吸阀为准，由此同时可用来进行其他小口径呼吸阀的检验校准。

  正负压精密控制采用了两个NCNV系列的电动针阀，此电动针阀本身就是正负压两用调节阀，其绝对线MPa，完全能满足绝大多数呼吸阀的正负压检验要求。

  在图2所示的控制管理系统中使用了两个电动针阀来实现正负压的连续调节和控制，如可以从正压到负压的压力线性变化控制，也可以从负压到正压的压力线性变化控制。如果在真空压力线性变化过程中，呼吸阀的反应动作都会在压力控制曲线上产生突变而得到体现，由此可根据突变点位置自动判断出呼吸阀是不是满足使用要求。

  对于很多在用的呼吸阀，其工作所承受的压力基本都在一个标准大气压附近。对于标准大气压附近的真空压力精确控制，如控制精度为±1%甚至更小，一般都需要采用调节抽气阀的双向动态模式，即通过双通道PID控制器，一个通道用来恒定进气口处电动针阀的开度基本不变，另一个通道根据PID算法来调节排气口处的电动针阀开度。

  呼吸阀检验校准过程中的正负压控制精度，主要由压力传感器、PID控制器和电动针阀的精度决定。其中的PID控制器采用的是24位AD和16位的DA，电动针阀则是高精度步进电机，因此此解决方案的测试精度主要根据压力传感器精度。压力传感器可根据呼吸阀检验校准要求做选择。

  对于呼吸阀的检验校准，要实现密闭容器内正负压范围内的多次往复变化，可以在PID控制器中进行程序设定，设定程度是一条从正压到负压（或负压到正压）的斜线以及重复次数，由此可实现正负压往复变化的自动控制。

  在本文所述的解决方案中，为实现正负压的精密控制，如图2所示，针对负压的形成配置了真空泵。真空泵相当于一个负压源，但采用真空发生器一样能达到负压源的效果，因此图2中也给出了真空发射器的具体配置。负压源采用真空发生器的优点是整个系统只需配备一个高压气源，减少了整个系统的造价、体积和重量，真空发生器连接高压气源即可达到相同的抽气效果。

  本文所述解决方案，完全可以实现呼吸阀检验校准过程中正负压范围内真空压力的连续控制和往复交变控制，并且能够达到很高的控制精度和速度，全程完全自动化。

  本方案除了正负压的自动精密控制之外，另外一个特点是可以满足多种规格尺寸呼吸阀的检验校准，真空压力范围也比较宽泛，总系统小巧和集成化，便于形成便携式在线检验装置。

  本文解决方案的技术成熟度很高，方案中所涉及的电动针阀和PID控制器，都是目前上海依阳实业有限公司特有的标准产品，其他的压力传感器、真空泵、真空发生器和高压气源等也是目前市场上常见的标准产品。

  本文所述解决方案，一样能适用于各种管端式呼吸阀、管道式呼吸阀、单呼阀和单吸阀等多种形式呼吸阀和安全阀。