CN101649959B - 输气管线的自力式控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输气管线的自力式控制系统，包括阀前根部阀、阀后根部阀、分水器、过滤器，阀后过滤器与后方的主控阀的上腔和节流阀分别相连，节流阀与后方的对比罐连接，主控阀的下腔与对比罐相连；阀前过滤器与后方的减压阀、高压导阀、低压导阀和主控阀的a气口分别连接，减压阀与后方的二位三通常通式换向阀、气缸依次连接；两导阀的工作气口分别与后方梭阀的一进气口连接，梭阀的出气口与主控阀的b气口和后方的异动减压阀分别连接，异动减压阀与后方的二位三通常断式换向阀、手动控制阀依次连接，手动控制阀与后方的手动/自动切换阀和二位三通常通式换向阀的进气口分别连接，手动/自动切换阀的另一端与减压阀的后端连接。本发明能对管道自身提供保护功能，具有结构简单、体积小、成本较低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于输气管线的控制系统。
背景技术
目前广泛用于长输气管线的控制系统，采用的气液联动执行系统，如图1所示，它包括安装于主阀30两侧输气管线上的阀前截止阀31和阀后截止阀32，两截止阀均与各自配套的分水器33或34、过滤器35或36依次连接，两过滤器35和36的后端分别与压力选择阀37的一进口连接，压力选择阀37的F口与截止阀38连接，截止阀38分别与后方的节流阀39、主控阀40的上腔连接，节流阀39与后方的基准罐41连接，主控阀40的下腔与基准罐41相连，压力选择阀37的E口分别与主控阀40的a气口、储能罐42和开关控制阀43的进气口连接，开关控制阀43的两工作气口分别与各自配套的气-液罐44、45连接，作为执行机构的油缸46的两端分别通过并联的手压泵47或48和截止阀49或50与各自对应的气-液罐44或45的另一端连接，主控阀40的b气口与开关控制阀43的上腔连接，油缸46内活塞和拨叉机构与输气管线上的主阀30联接，在主控阀40的上腔还设有调试排气阀51；该系统的工作原理如下：
(一)动力操作
1.动力操作时，关闭截止阀38，管道中的气体经截止阀31、分水器33、过滤器35到达压力选择阀37，经E口进入动力管路，到达开关控制阀43，并同时进入储能罐42蓄压；打开截止阀38，管道中的气体经截止阀32、分水器34、过滤器36到达压力选择阀37，经F口、截止阀38到达主控阀40的上腔并同时经节流阀39到达主控阀40的下腔和基准罐41；
2.向上提起开关控制阀43的手柄，动力气源通过开关控制阀43，进入气-液罐44增压，气推液达到手压泵47底部并通过截止阀49进入油缸46，推动活塞和拨叉机构使主阀30开启；油缸46的回油经截止阀50回到右侧气-液罐45，其上部气体经开关控制阀43排入大气；
3.当需要关闭主阀30时，则压下开关控制阀43的手柄，动力气进入气-液罐45，气推液达到手压泵48底部并通过截止阀50进入油缸46，推动活塞和拨叉机构使主阀30关闭，油缸46的回油经截止阀49回到左侧气-液罐44，其上部气体经开关控制阀43排入大气；
4.当管线压力下将，以致不能作为动力源时，则仍可以利用储能罐42的气体压力对主阀30进行1～2次动力操作。
(二)手动操作
本系统备有手压泵47和48，供气源中断并且储能罐42的能量耗尽不能作动力操作时，作应急手动操作用和主阀停气维修时用。
1.手动开启阀门：先关闭截止阀49(动力操作和管道破裂阀门自动关闭操作应为开启状态)，掀动手压泵47手柄，将气-液罐44中液体压入油缸46，将主阀30开启。
2.手动关闭阀门：先关闭截止阀50(动力操作和管道破裂阀门自动关闭操作应为开启状态)，掀动手压泵48手柄，将气-液罐45中液体压入油缸46，将主阀30关闭。
(三)管道破裂管线阀门自动紧急关闭
1.要实现压降速率式管道破裂自动紧急关闭主阀30，需做好以下准备：
1)利用调试排气阀51，作模拟管道破裂排气，通过调节排气阀51到主阀30关闭所需的压降速率。进行该调节时应将截止阀38关闭。
2)将截止阀38开启。
2.当管道破裂时，主控阀40上腔压力将随管线压力降低而下降，主控阀40下腔由于节流阀39阻止基准罐41压力迅速下降，在膜片上、下腔形成压差，推动膜片向上移动，基准罐41中气体进入主控阀40，打开底部活塞，动力气源由a口通过主控阀40从b口出来达到开关控制阀43上端，下端打开，储能罐42内的气体进入右侧气-液罐45，气推液达到手压泵48底部并通过截止阀50进入油缸46，推动活塞和拨叉机构使主阀30动作，关闭主阀30。
从上述过程可以看出，该系统只是在管道爆裂时，能自动关闭主阀30，防止天然气大量外泄造成火灾等事故，但在管道内的气压产生波动时，不具有超压关闭和低压储压的功能，对管道自身无保护功能，且由于使用较多的储能罐、气-液罐、手压泵等，结构复杂，体积大，成本较高且维护不方便。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种输气管线的自力式控制系统，它利用管线自身的压力，不仅在管道爆裂时，能自动关闭主阀，而且管道内的气压产生波动时，能对管道自身提供保护功能，且具有结构简单、体积小、成本较低、维护方便的优点。
为达到上述目的，本发明的输气管线的自力式控制系统，包括安装于主阀两侧输气管线上的阀前根部阀和阀后根部阀，两根部阀均与各自配套的分水器、过滤器依次连接，其特征在于：阀后过滤器分别与后方的主控阀的上腔、节流阀相连，节流阀与后方的对比罐连接，主控阀的下腔与对比罐相连；阀前过滤器分别与后方的减压阀、高压导阀、低压导阀和主控阀的a气口连接，减压阀与后方的二位三通常通式换向阀、气缸依次连接，气缸的执行元件与主阀联接；高压导阀和低压导阀的工作气口分别与后方梭阀的各自对应的一进气口连接，梭阀的出气口分别与主控阀的b气口、后方的异动减压阀连接，异动减压阀与后方的二位三通常断式换向阀、手动控制阀依次连接，手动控制阀分别与后方的手动/自动切换阀、二位三通常通式换向阀的进气口连接，手动/自动切换阀的另一端与减压阀的后端连接。
本系统通过操作手动控制阀与手动/自动切换阀，能实现手动操作和自动操作的转换；当管道内的气压产生波动时，通过高压导阀或低压导阀的导通，带动后方各阀门动作，最后由气缸控制主阀，对管道自身提供保护功能；在管道爆裂时，又能自动关闭主阀；
作为本发明的进一步改进，在主控阀的上腔还设有调试排气阀；利用调试排气阀，可作模拟管道破裂排气，通过调节排气阀确定主阀关闭所需的压降速率；
作为本发明的进一步改进，在气缸的活塞杆上装有调节手轮；当气源中断不能自动操作时，作应急手动操作和阀门停气维修时使用；
作为本发明的进一步改进，在减压阀和异动减压阀后方的管路上均设有安全阀；可避免压力过高，损坏后方的部件；
作为本发明的进一步改进，在主控阀的上、下腔均设有压力表；便于观测主控阀的压力；
综上所述，本发明能对管道自身提供保护功能，且取消了原有的储能罐、气-液罐、手压泵等大型部件，具有结构简单、体积小、成本较低、维护方便的优点。
附图说明
图1为原有气液联动执行系统的结构原理图。
图2为本发明实施例的结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
由图2所示，该输气管线的自力式控制系统，包括安装于主阀18两侧输气管线上的阀前根部阀1和阀后根部阀17，两根部阀1和17均与各自配套的分水器23或24、过滤器2或16依次连接，阀后过滤器16分别与后方的主控阀15的上腔、节流阀13相连，节流阀13与后方的对比罐14连接，主控阀15的下腔与对比罐14相连，在主控阀15的上腔还设有调试排气阀12，在主控阀15的上、下腔均设有压力表19或20；阀前过滤器2分别与后方的减压阀4、高压导阀3、低压导阀11和主控阀15的a气口连接，减压阀4与后方的二位三通常通式换向阀5、气缸25依次连接，在气缸25的活塞杆上装有调节手轮26，气缸25的执行元件与主阀18联接；高压导阀3和低压导阀11的工作气口分别与后方梭阀10的各自对应的一进气口连接，梭阀10的出气口分别与主控阀15的b气口、后方的异动减压阀9分别连接，异动减压阀9与后方的二位三通常断式换向阀8、手动控制阀7依次连接，手动控制阀7分别与后方的手动/自动切换阀6、二位三通常通式换向阀5的进气口连接，手动/自动切换阀6的另一端与减压阀4的后端连接，在减压阀4和异动减压阀9后方的管路上均设有安全阀21或22。
本发明的工作原理如下：
(一)管道内气体压力在正常范围
1.自动操作：将手动控制阀7开启，手动/自动切换阀6关闭，管道中的气体经阀前根部阀1进入分水器23、过滤器2，再进入减压阀4(同时到达主控阀15的a口)，经二位三通常通式换向阀5进入气缸25，推动活塞，使主阀18开启，随后，管道中的气体经阀后根部阀17进入分水器24、过滤器16，再进入主控阀15上腔，并经节流阀13进入主控阀15下腔和对比罐14，由于主控阀15上、下腔压力相同，所以主控阀15不动作；当管线压力超过设定的最高压力时，高压导阀3打开，气体经梭阀10到异动减压阀9，减压后的气体经二位三通常断式换向阀8和手动控制阀7使二位三通常通式换向阀5关闭，气缸25内的气体排空，活塞复位，使主阀18关闭，保护下游管道，防止管道升压造成爆管的事故，当管道压力降到设定值时，系统复原，主阀18打开，向下游输送介质；当管线压力低于设定的最低压力时，低压导阀11打开，气体经梭阀10到异动减压阀9，减压后的气体经二位三通常断式换向阀8和手动控制阀7使二位三通常通式换向阀5关闭，气缸25内的气体排空，活塞复位，使主阀18关闭，系统处于关闭状态，上游管道具有储压功能，当上游管道压力超过最低设定值时，系统启动，打开主阀18向下游输送介质；用调试排气阀12，可作模拟管道破裂排气，通过调节排气阀12确定主阀18关闭所需的压降速率；
2.手动操作：需关闭主阀18时，则将手动控制阀7关闭，将手动/自动切换阀6打开，减压后的气体经手动/自动切换阀6进入二位三通常通式换向阀5，使其换向关闭，即可实现手动关闭主阀18；将手动控制阀7、手动/自动切换阀6复位，则可实现手动打开主阀18；
(二)破管启动
在自动操作状态，当下游管道破裂时，压降速率达到设定值后，主控阀15上腔压力迅速下降，由于节流阀13的阻尼作用，对比罐14内的气体压力缓慢下降，主控阀15下腔压力高于上腔压力，其活塞向上运动，管道中气体通过主控阀15的a口进入b口，气体再进入异动减压阀9、二位三通常断式换向阀8、手动控制阀7使二位三通常通式换向阀5关闭，气缸25内的气体排空，活塞复位，使主阀18关闭；由于对比罐14容积有限，为防止罐内气体耗尽，破管后应及时关闭阀后根部阀17，将手动控制阀7关闭，并将手动/自动切换阀6打开，待下游管道修复后再将手动/自动切换阀6关闭，主阀18打开，打开阀后根部阀17，等待主控阀15两只压力表19、20的压力达到平衡后(压力平衡后主控阀15排气孔无气体排出，如压力没有平衡，对比罐14的压力高于管道压力，则主控阀15会从泄压口排气)，再打开手动控制阀7，整个系统进入自动控制状态。
当气源中断不能自动操作时，逆时针转动手轮26，主阀18开启到位后停止转动手轮26，气源正常或维修完毕后，必须顺时针转动手轮26，使主阀18恢复到手动操作前的位置；可实施应急手动操作用和阀门停气时维修工作。本发明能对管道自身提供保护功能，且取消了原有的储能罐、气-液罐、手压泵等大型部件，具有结构简单、体积小、成本较低、维护方便的优点。
Claims (5)
1.一种输气管线的自力式控制系统，包括安装于主阀两侧输气管线上的阀前根部阀和阀后根部阀，两根部阀均与各自配套的分水器、过滤器依次连接，其特征在于：阀后过滤器分别与后方的主控阀的上腔、节流阀相连，节流阀与后方的对比罐连接，主控阀的下腔与对比罐相连；阀前过滤器分别与后方的减压阀、高压导阀、低压导阀和主控阀的a气口连接，减压阀与后方的二位三通常通式换向阀、气缸依次连接；高压导阀和低压导阀的工作气口分别与后方梭阀的各自对应的一进气口连接，梭阀的出气口分别与主控阀的b气口、后方的异动减压阀连接，异动减压阀与后方的二位三通常断式换向阀、手动控制阀依次连接，手动控制阀分别与后方的手动/自动切换阀、二位三通常通式换向阀的进气口连接，手动/自动切换阀的另一端与减压阀的后端连接。
2.如权利要求1所述的输气管线的自力式控制系统，其特征在于在主控阀的上腔还设有调试排气阀。
3.如权利要求1或2所述输气管线的自力式控制系统，其特征在于在气缸的活塞杆上装有调节手轮。
4.如权利要求3所述输气管线的自力式控制系统，其特征在于在减压阀和异动减压阀后方的管路上均设有安全阀。
5.如权利要求4所述输气管线的自力式控制系统，其特征在于在主控阀的上、下腔均设有压力表。
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