一种用于输油管道安全保护的高、低压泄压阀

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)东北输油管理局 作者:刘洁

  为了防止长输原油管道因遇突然事故对机、泵、阀等设备及管道的损环,以保障安全平稳地输油,在输油管道上装设安全保护装置是十分必要的。我们根据液压系统中的溢流阀原理,参照了输油管道上引进的高压阀,设计出一种新型的应用于长输原油管道上的安全保护装置——先导式电动高压阀及气-液阻尼式电动低压泄压阀。

一、高压阀的结构及其原理

  1、结构

  高压泄压阀(见图1) 主要由三大部分组成。即主阀体1、液压缸部分和导阀7,其中液压缸部分包括缸体6,弹簧5,活塞4,活塞杆3,密封盖2 等。与该阀配套使用的附件主要有:防爆电节点压力表10,防爆电磁换向阀8,气源即氮气瓶9 等。

  2、工作原理

  如图1,当原油经由阀的入口流入阀体之后,通过阻尼油管J流入主阀芯(包括:活塞4、活塞杆3、密封盖2)上腔,即液压缸的上腔,同也流向导阀7 的入口Z 处。此时由于气源氮气压力的作用,导阀处于关闭状态。当主阀芯的上腔压力原油充满之后,其上下腔压力将达到平衡状态,但由于活塞4的设计面积比密封盖2 的面积稍大一些,因此,在导阀处于关闭的条件下,主阀芯上腔的压力P2将大于下腔的压力P1,这样主阀芯必然向下移动,直到封死主阀口为止,当阀口被封死后,泄压终止,主阀芯上、下腔压力平衡重新建立,即P2= P1。当导阀原油压力超高而开启时,则因有阻尼管的存在,P2下降,主阀芯下部压力P1大于其上部作用力P2,使主阀芯提升,泄压阀开始泄压,因此,真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为适当地调定导阀7的氮气压力值,就能有效地控制主阀芯上下两腔的压力,使主阀芯提升,并保持一定的开口量,从而保持管道出站压力的稳定,并防止管道超压。

高压阀

图1 高压阀

  由于在活塞4 的上面引入了控制油,所以主阀的弹簧5 只起定位作用,即在低压或无压时克服活塞摩擦力使主阀关闭,因而弹簧刚度可大为减小。防爆电节点压力表10 的作用是:将其上限位调至管道泄压的最高压力值,若管道压力一旦达到此值时,电节点压力表将发出电信号,控制防爆电磁阀使之动作,使导阀开启,泄压阀泄压。当管道压力降低后,电节点压力表触点脱开,电磁阀恢复原位,导阀关闭,泄压阀停止泄压。

  电磁阀的另一个作用是:可在低压泄压阀的入口处(即输油泵的进口) ,安装一块防爆电节点压力表,其表的下限位调至泵入口压力的最低允许值,一旦泵入口压力超低,降到此值时,则触点接通,控制电磁阀动作,高压泄压阀泄压,这样可以防止入口压力超低现象的出现。

二、低压泄压阀的结构及其工作原理

  1、结构

  低压泄压阀(见图2) 主要有两大部分组成,即阀体1 和气、液阻尼缸。气、液阻尼缸部分包括有:上活塞7,下活塞3,缸体4,活塞杆6,密封盖2 等。与之配套使用的附件有单向节流阀10,防爆电节点压力表9,电磁换向阀8,氮气罐5,气源4 等。

低压阀

图2 低压阀

  2、工作原理

  当低压泄压阀安装完毕之后,投入使用前,将Q 腔按设计要求充入一定压力的氮气,而N腔则需充满液压油,将电节点压力表的上限位调至该泄压阀泄压的压力值。此时原油经入口流入阀体内,密封盖2 由于Q 腔氮气压力的作用使其将阀口封住,如若入口原油压力升高至电节点压力表调定的上限位压力值时,则电接点压力表触点接通,控制电磁阀8,使其动作,放掉Q 腔氮气压力。此时入口处的原油将顶起密封盖,开始泄压。泄出一定量的原油之后,其压力逐渐降低,当降至电节点压力表上限位值以下时,则触点脱开,电磁阀断电复位接通气罐,氮气压力重新又建立起来,通过上、下活塞及活塞杆作用于密封盖上,将泄压阀出口封死,泄压停止。

  单向节流阀的作用为:它可使活塞运动平稳,减少冲击及噪声。为了使得该泄压阀能够迅速关闭,所以采用了单向节流阀,即关阀时不受节流控制。电接点压力表低限位的功用,与高压泄压阀的相同。

三、总结

  以上对高、低泄压的结构组成及工作原理作了初步的定性分析。需要补充说明一点两个阀有一个共同的特点,即都具有自身的自我保护功能,虽然是电控,但一旦电控失灵,两阀仍能对管道起安全保护作用,因此,两阀的这一特性为管道及管道设备的安全提供了更大的保险系数,从经济角度上分析,不论是加工制造的复杂程度和体积重量及其附件上,都比较简单。如主阀体用截止阀体稍加改造即可实现。所以阀的经济性比较好,当然两阀是否可用,最后还要通过实际检验证明其各种性能及其效果。

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