氮气控制泄压阀主要用在输送黏稠和含泥沙的原油管网系统中，快速跟踪管路压力的变化，用于保护输油管线安全，防止在输油过程中因意外或阀门紧急关断造成管线过压和紊流，避免因管路系统的水锤压力或其他异常升压对管道设备的破坏。

氮气控制泄压阀的设定由氮气直接控制。阀瓣腔内填充轻油，氮气通过气压油的方式作用在阀瓣上。轻油作为氮气与阀瓣之间的隔绝物，一方面可以防止氮气向阀门下游的渗漏，另一方面可以润滑阀瓣密封圈，减小摩擦力，延长阀瓣密封件的使用寿命。
阀门为常闭型，采用平衡阀瓣结构，阀瓣两侧压力相等时，活塞的预紧弹簧关闭阀门。管线压力等量地传递到阀瓣的弹簧侧，如果加载到轻油顶部的氮气压力与弹簧力之和大于管线压力，则阀门关闭。当入口压力增大，阀瓣底部的管线压力克服了弹簧力与氮气压力之和，使阀瓣上移推动轻油压缩氮气，阀门打开泄压。当管线压力降到低于氮气压力设定点时，气压推动阀瓣下移，阀门关闭并保持关闭状态。
阀门启闭速度由安装在缸盖上的调速阀控制。开阀速度不受限制，关阀速度由调速阀的固定节流孔控制，从而达到阀门快开缓闭的效果。阀门打开时可以快速泄压，关闭时缓慢复位，防止关闭速度过快，使阀瓣受到的冲击力过大造成密封面破坏。