氮?dú)馐剿畵粜箟洪y
上海申弘閥門(mén)有限公司
之前介紹減壓閥入口壓力小于設(shè)定值，現(xiàn)在介紹氮?dú)馐剿畵粜箟洪y針對(duì)氮?dú)馐剿畵粜箟洪y在使用過(guò)程中存在的問(wèn)題，研制了雙控自力式軸流泄壓閥，應(yīng)用效果良好。雙控自動(dòng)式軸流泄壓閥不僅克服了的諸多缺點(diǎn)，而且安全系數(shù)成倍提高，為長(zhǎng)輸管道的安全平穩(wěn)運(yùn)行提供了保障。
1、
1.1、工作原理
近年來(lái)常用的長(zhǎng)輸管道水擊泄壓閥主要有2種：一種是機(jī)械先導(dǎo)式水擊泄壓閥，多用于成品油管道;另一種是(圖1)，多用于原油管道。
是專(zhuān)為流體集輸管線(xiàn)設(shè)計(jì)的一種安全泄壓裝置，用于快速跟蹤管路壓力的變化并動(dòng)作, 保護(hù)輸油管線(xiàn)安全,防止管道系統(tǒng)由于瞬變生的管網(wǎng)異常壓力波動(dòng)及水擊壓力對(duì)管道系統(tǒng)及設(shè)備的破壞。水擊泄壓閥的保護(hù)自成體系，為一自動(dòng)閥門(mén)。
產(chǎn)品廣泛用于原油、成品油、化工產(chǎn)品、水等介質(zhì)集輸管道系統(tǒng)，作為管線(xiàn)安全保護(hù)裝置；尤其適用于輸送黏稠和含泥沙的原油管網(wǎng)系統(tǒng)，并安裝于泵站入口或出口作為低壓保護(hù)閥或高壓保護(hù)閥，用于保護(hù)站場(chǎng)設(shè)備或出口管線(xiàn)。
性能特點(diǎn)：
1. 自動(dòng)泄壓：管線(xiàn)壓力大于設(shè)定壓力后，閥門(mén)自動(dòng)快速泄放管道超壓壓力。
2. 自動(dòng)關(guān)閉：管線(xiàn)壓力降到設(shè)定壓力某一值后，閥門(mén)自動(dòng)平穩(wěn)復(fù)位，防止介質(zhì)浪費(fèi)。
3. 壓力信號(hào)自動(dòng)判斷和報(bào)警功能：氮?dú)庠磯毫Φ椭敛蛔阋蕴峁┓€(wěn)定氮?dú)鈮毫r(shí)，或當(dāng)設(shè)定氮?dú)鈮毫Ω哂诨虻陀谙拗茐毫r(shí)，壓力傳感器將檢測(cè)的信號(hào)傳給站控系統(tǒng)顯示報(bào)警。
4. 溫度平抑功能：設(shè)置埋地氮?dú)夤蓿ＷC冬季或夏季氮?dú)鈮毫竞愣?，平抑因大氣溫度變化?duì)氮?dú)庠O(shè)定壓力的影響 。
長(zhǎng)輸管道水擊泄壓閥的應(yīng)用
1.氮?dú)馄拷M;2.減壓調(diào)節(jié)閥;3.控制箱;4，12.壓力表;5.安全閥;6，7.壓力開(kāi)關(guān);8，9，10，11，13，14，15.針型閥; 16.泄壓閥殼體;17.密封固定套;18.活塞;19.穩(wěn)壓罐;20.彈簧;21，22，23.密封圈;24.絲堵
圖1 結(jié)構(gòu)示意圖
上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,水減壓閥氮?dú)馄拷M內(nèi)的氮?dú)饨?jīng)連接管路、閥門(mén)至控制箱。通過(guò)控制箱內(nèi)減壓調(diào)節(jié)閥減壓后，再經(jīng)連接管路、針型閥至泄壓閥內(nèi)腔體P2。在氮?dú)鈮毫蛷椈闪Φ墓餐饔孟?，活塞前部斜面緊密地壓在密封圈上，將入口的液體封閉在密封固定套內(nèi)。當(dāng)入口P1的液體壓力達(dá)到或超過(guò)設(shè)定值時(shí)，作用在活塞前方的力大于活塞后方的氮?dú)鈮毫蛷椈闪χ?，并足以克服活塞與泄壓閥殼體之間的靜摩擦力，則活塞向后方移動(dòng)并壓縮氮?dú)猓肟谝后w經(jīng)打開(kāi)的活塞和泄壓閥腔體空間流到出口P3。當(dāng)入口P1的液體壓力降至泄壓閥設(shè)定值以下時(shí)，活塞后方的氮?dú)鈮毫εc彈簧力之和大于活塞前方液體對(duì)活塞的壓力，并足以克服活塞與泄壓閥殼體之間的靜摩擦力，則氮?dú)馀蛎浲苿?dòng)活塞向前方移動(dòng)，直至壓緊密封圈為止，此時(shí)泄壓閥關(guān)閉。
減壓調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)穩(wěn)壓罐的氮?dú)鈮毫Α?個(gè)壓力開(kāi)關(guān)分別用于監(jiān)測(cè)氮?dú)馄拷M內(nèi)的氮?dú)鈮毫?不足時(shí)報(bào)警)和監(jiān)測(cè)穩(wěn)壓罐的壓力是否在要求范圍之內(nèi)(超出時(shí)報(bào)警)。安全閥用于保護(hù)低壓側(cè)設(shè)備免受高壓損壞。
1.2、存在的問(wèn)題
1.2.1、泄壓值設(shè)定不穩(wěn)
穩(wěn)壓罐受環(huán)境溫度的影響，環(huán)境溫度高時(shí)，穩(wěn)壓罐的氮?dú)鈮毫ι?，背壓值變高，反之降低。背壓值的變化直接影響泄壓設(shè)定值的變化，當(dāng)運(yùn)行壓力接近泄壓閥的設(shè)定值時(shí)，可能造成泄壓閥微超不泄或偷泄不止，大大降低泄壓閥的靈敏度和可靠性。
1.2.2、泄放量正比于超壓值
超壓小時(shí)，泄壓閥泄放量小;超壓大時(shí)，泄壓閥泄放量大(圖2)。如果倒流程失誤關(guān)閉閥門(mén)或突然甩泵停機(jī)，則要求泄壓閥的泄放量很大，超壓值也會(huì)隨之加大。此時(shí)對(duì)管道、閥門(mén)和輸油設(shè)備的保護(hù)作用減弱，由此可能造成輸油設(shè)備的損壞。
長(zhǎng)輸管道水擊泄壓閥的應(yīng)用
圖2 泄壓閥的泄放量與泄壓線(xiàn)的關(guān)系
1.2.3、泄壓值調(diào)校不便
氮?dú)夥€(wěn)壓罐的壓力應(yīng)與泄壓設(shè)定值匹配，但是有些穩(wěn)壓罐的壓力只達(dá)到泄壓設(shè)定值的75%，相差較大。雖然泄壓設(shè)定值已知，但穩(wěn)壓罐的壓力不能確定，需通過(guò)試驗(yàn)獲得。
1.2.4、不能在線(xiàn)檢修
當(dāng)主閥體內(nèi)的部件失效、損壞需要更換時(shí)，必須將整個(gè)泄壓閥從管道上拆卸下來(lái)，才能軸向拆裝、更換新的部件。
1.2.5、安裝復(fù)雜、維護(hù)工作量大的附屬設(shè)備多，包括氮?dú)馄拷M、連接管路、針型閥、控制箱、壓力表、減壓調(diào)節(jié)閥和穩(wěn)壓罐等。這些附屬設(shè)備不但安裝復(fù)雜、占用空間大，而且日常運(yùn)行維護(hù)和檢修工作量很大。
1.2.6、泄壓設(shè)定值與回座值間差值的不良影響
泄壓設(shè)定值與回座值之間存在的差值(約0.3MPa)是由活塞與閥體缸之間的靜摩擦力引起的。當(dāng)管道實(shí)際運(yùn)行壓力介于泄壓閥設(shè)定值和泄壓閥回座值之間時(shí)，管道壓力波動(dòng)引起的泄壓閥瞬時(shí)微超壓會(huì)造成泄壓閥長(zhǎng)泄不止。
1.2.7、浪費(fèi)能源
用于出站高壓泄壓閥時(shí)，穩(wěn)壓罐所需的給定壓力值很高。例如西部管道首站高壓泄壓閥給定壓力值高達(dá)10MPa以上，對(duì)于10MPa以下的氮?dú)猓虺洳贿M(jìn)穩(wěn)壓罐而被浪費(fèi)，導(dǎo)致普通氮?dú)馄康牡獨(dú)饫寐什蛔?0%。
2、雙控自力式軸流泄壓閥
2.1、工作原理
針對(duì)存在的問(wèn)題，對(duì)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)制造了雙控自力式軸流泄壓閥(圖3)。
長(zhǎng)輸管道水擊泄壓閥的應(yīng)用
圖3 雙控自力式軸流泄壓閥工作原理示意圖
改進(jìn)后的雙控自力式軸流泄壓閥的機(jī)械部分主要包括主閥體、彈簧、密封口環(huán)、油缸、活塞、法蘭蓋、連接底座、過(guò)濾器和機(jī)械先導(dǎo)閥等;儀表控制部分主要包括壓力變送器、智能數(shù)顯表(站控機(jī))、電磁換向閥和USP電源等。
正常工作(未超壓)時(shí)，電磁換向閥和機(jī)械先導(dǎo)閥都工作在1位。這時(shí)入口處的部分高壓油經(jīng)引壓孔、過(guò)濾器到電磁換向閥的P孔)A孔，再經(jīng)連接底座到機(jī)械先導(dǎo)閥的P1孔)A1孔)背壓管進(jìn)入油缸，推動(dòng)活塞前行。雖然活塞前后壓強(qiáng)相等，但由于受壓面積不同，活塞向受壓面積小的入口前行，緊壓在密封口環(huán)上關(guān)閉主閥。當(dāng)入口側(cè)的壓力達(dá)到智能數(shù)顯表(或站控機(jī))的設(shè)定值時(shí)，輸出報(bào)警信號(hào)，并同時(shí)接通電磁換向閥的電源，電磁閥工作狀態(tài)由1位換到2位。電磁換向閥P到A斷開(kāi)，A到T接通。這時(shí)油缸內(nèi)的油經(jīng)背壓管、連接底座到機(jī)械先導(dǎo)閥的A1孔)P1孔)A孔)T孔)回油孔)出口至泄壓罐，油缸內(nèi)的壓力迅速降至泄壓罐的液位靜壓。此時(shí)入口的壓強(qiáng)大大超過(guò)油缸內(nèi)的壓強(qiáng)，入口液體對(duì)活塞的壓力大于油缸內(nèi)液體對(duì)活塞的壓力與彈簧力之和，并足以克服活塞與油缸之間的靜摩擦力，推動(dòng)活塞使入口與出口形成通路。
高壓液體泄放到泄壓罐，使入口壓力迅速下降，高壓側(cè)的輸油設(shè)備得到保護(hù)。當(dāng)泄壓閥入口側(cè)壓力降至智能數(shù)顯表(或站控機(jī))設(shè)定值以下時(shí)，電磁換向閥失電恢復(fù)常態(tài)1位，即切斷油缸到回油孔的油路，同時(shí)接通高壓油路，使活塞前行關(guān)閉泄壓閥。如果入口側(cè)壓力達(dá)到儀表設(shè)定值時(shí)，電磁換向閥仍未動(dòng)作，可能儀表控制部分失靈或出現(xiàn)其它故障，電磁換向閥始終工作在1位。如果入口壓力繼續(xù)升高，達(dá)到機(jī)械先導(dǎo)閥的設(shè)定值時(shí)，機(jī)械先導(dǎo)閥的閥芯C向右移動(dòng)，先導(dǎo)閥的彈簧被壓縮，工作狀態(tài)由1位變?yōu)?位即機(jī)械先導(dǎo)閥A1與P1斷開(kāi)，A1與T1接通。油缸內(nèi)的液體經(jīng)背壓管、連接底座到機(jī)械先導(dǎo)閥的A1孔)T1孔，又經(jīng)連接底座到回油孔)出口至泄壓罐，此時(shí)油缸內(nèi)的壓力下降至泄壓罐的液位靜壓。泄壓閥入口對(duì)活塞的壓力大于油缸內(nèi)液體對(duì)活塞的壓力與彈簧力之和，并足以克服活塞與油缸間的靜摩擦力，推動(dòng)活塞后行，使入口與出口形成通路。高壓液體泄放到泄壓罐，使入口高壓側(cè)的設(shè)備得到保護(hù)。當(dāng)泄壓閥入口側(cè)壓力降到機(jī)械先導(dǎo)閥的設(shè)定值以下時(shí)，機(jī)械先導(dǎo)閥的閥芯C受到液體的壓力減小，彈簧推動(dòng)閥芯C恢復(fù)到常態(tài)1位即切斷油缸到回油孔的油路，同時(shí)接通高壓油路，使活塞前行關(guān)閉泄壓閥為止。
2.2、應(yīng)用效果
雙控自力式軸流泄壓閥是將機(jī)械先導(dǎo)式泄壓閥和電磁換向式泄壓閥融為一體的新一代水擊泄壓閥。為了減少泄壓閥的附屬設(shè)施，采用了自力式動(dòng)力源，即利用輸送介質(zhì)的壓力作為動(dòng)力源。為了便于伴熱和保溫，將油路、過(guò)濾器設(shè)計(jì)成內(nèi)置式。為了方便檢修(可在線(xiàn)檢修)，在泄壓閥主閥體上加了法蘭蓋，活塞、油缸、密封口環(huán)、背壓管等都可從此處拆裝。為了提高泄壓閥的安全可靠性，采用了一閥雙控措施，使泄壓閥的安全系數(shù)成倍提高。為了提高泄壓閥的靈敏度并縮短開(kāi)啟時(shí)間(低于0.5s)，選用電磁換向閥作為主用(即定值稍低)，機(jī)械先導(dǎo)閥作為備用(即定值稍高)。為了使泄壓閥適應(yīng)各種管道環(huán)境的要求，采用了一閥三控的控制方式，即在沒(méi)有電源和儀表控制的環(huán)境，可用一個(gè)機(jī)械先導(dǎo)閥控制;在有電源和儀表控制的環(huán)境，可用一個(gè)電磁換向閥控制;在安全可靠性要求高的環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)雙控。
2.3、安裝和注意事項(xiàng)
水平安裝，介質(zhì)流動(dòng)方向應(yīng)與泄壓閥閥體上的箭頭方向一致。閥體不能懸空，應(yīng)有閥基礎(chǔ)或支架。露天安裝時(shí)，應(yīng)有防護(hù)罩，避免電磁閥遭受風(fēng)吹日曬。電磁閥引出的電纜線(xiàn)，應(yīng)使用防爆撓形管和鍍鋅鐵管進(jìn)行保護(hù)。用在高凝原油管道上時(shí)，應(yīng)伴熱和保溫。溫度宜控制在高于原油凝固點(diǎn)且低于80℃的范圍內(nèi)，高于80℃會(huì)降低泄壓閥的使用壽命。溫度過(guò)低，介質(zhì)粘度大，可能導(dǎo)致泄壓閥動(dòng)作滯后或失靈。泄壓閥兩側(cè)的截?cái)嚅y，只有泄壓閥檢修時(shí)才關(guān)閉，停用時(shí)只需關(guān)閉泄壓閥出口側(cè)的截?cái)嚅y。新管道投產(chǎn)時(shí)應(yīng)避免泄壓閥進(jìn)水，一旦水進(jìn)入泄壓閥則很難排出，長(zhǎng)時(shí)間殘留會(huì)使泄壓閥失靈。輸送的介質(zhì)易變質(zhì)和炭化時(shí)，要防止電磁換向閥閥芯被粘住，每3個(gè)月至少手動(dòng)活動(dòng)一次電磁閥閥芯。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：水輪機(jī)減壓閥
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