CN107504235A - 一种锁扣装置及输气站场调压安全切断阀门 - Google Patents

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朱玉杰
黄程
周海亮
范婷婷
王喜卓
陈家宁
宋永林
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Abstract

本发明涉及一种锁扣装置及输气站场调压安全切断阀门，包括锁扣装置、压力传感器、MCU、电磁铁以及闸板阀阀体；压力传感器与MCU电连接，MCU与电磁铁电连接，电磁铁的控制端与顶杆相连接；板阀阀体与阀杆连接；当压力传感器测量到的压力超过阈值时，MCU发出电信号使得电磁铁，电磁铁驱动顶杆，使得阀杆落下，闸板阀阀体切断。本发明在检测到下游压力超压、失压等异常时能迅速切断安全切断闸阀。在执行紧急切断时使用电磁铁进行驱动，一般使用寿命达到几百万次，且由于上述电磁铁为得电动作，不会发生联锁驱动装置误动作的情况。本发明抗震动能力强，关闭性能好；可实现阀门状态的实时反馈。

Description

一种锁扣装置及输气站场调压安全切断阀门
技术领域
本发明涉及石油天然气设备，具体地指一种锁扣装置及输气站场调压安全切断阀门。
背景技术
目前天然气输气站场主要采用调压撬对输气压力及流量进行调节，保证下游的安全生产。调压撬采用SSV(紧急切断阀)、PCV(监控调压阀)、PV(工作调压阀)串联构成压力控制系统。正常情况下，安全切断阀和监控调压阀处于全开位置，由工作调节阀对下游压力进行控制；当工作调节阀出现故障，无法控制下游压力时，监控调压阀开始工作，以维持下游压力的安全范围；若监控调压阀也出现故障，不能控制下游压力时，安全切断阀依靠介质自身的压力驱动联锁装置以关闭阀门，自动切断气源；同时当站场触发紧急停车系统时，依靠联锁驱动装置可实现ESD紧急切断，保证下游管道和设备的安全。
然而现有的技术存在着下列的缺陷和不足：
1.由于现有联锁驱动装置中的电磁阀在十余次开关测试后易出现内漏，在较脏气质的条件下甚至开关一次即内漏，导致SSV阀误关断，当发现电磁阀内漏时，只能对气路根部阀进行关闭，但也因此调压支路失去ESD切断功能，存在一定的安全隐患，在输气站场突发泄露、火灾等事故时无法立即进行切断，导致次生灾害的发生。
2.现有联锁驱动装置由弹簧式传感器感应下游压力，当超压或欠压时实现联锁驱动切断，由于弹簧长时间的使用易产生形变及老化，导致检测压力不准确，长远比较缺乏可靠性。
发明内容
为解决上述问题，第一方面，本发明提出了一种锁扣装置。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种锁扣装置，包括机械箱、阀杆、释放杆、第一级扳机、第二级扳机、凸轮；所述机械箱为中空长方体结构；
所述释放杆通过设置在所述释放杆中部的释放杆轴与所述机械箱的内壁转动连接；
所述第一级扳机通过第一级扳机轴与所述机械箱的内壁转动连接；所述第一级扳机一端与所述释放杆一端相抵接；所述第一级扳机另一端相对所述第一级扳机轴转动的力矩大于所述第一级扳机一端相对所述第一级扳机轴转动的力矩；
所述第二级扳机通过第二级扳机轴与所述机械箱的内壁转动连接；所述第二级扳机一端与所述释放杆另一端抵接；
所述凸轮一端为与所述机械箱的内壁转动连接的凸轮轴；所述凸轮另一端与所述第二级扳机另一端啮合；所述凸轮上端面设置有凹陷结构；所述阀杆上端悬挂在所述凸轮的凹陷处；所述阀杆下端向下延伸穿出至所述机械箱底端外；
当所述释放杆受到外力转动时，所述第一级扳机一端与所述释放杆一端分离，所述第一级扳机另一端在自身重力作用下转动并撞击所述第二级扳机一端，所述第二级扳机转动，所述第二级扳机另一端与所述凸轮分离；所述凸轮在自身重力作用下旋转，从而带动所述阀杆向下运动。
2.根据权利要求1所述的锁扣装置，其特征在于：
所述释放杆包括至少两个端部：释放杆上端以及向所述释放杆轴右上方延伸的释放杆侧端；
所述第一级扳机设置在所述释放杆右上侧；所述第一级扳机通过设置在所述第一级扳机左端的第一级扳机轴与所述机械箱的内壁转动连接；所述第一级扳机包括两个端部：第一级扳机下端、第一级扳机右端；所述第一级扳机下端的下端设置有与所述释放杆侧端抵接的第一级扳机下端垫片；所述第一级扳机下端垫片相对所述第一级扳机凸起；所述第一级扳机还连接有相对所述第一级扳机凸起的第一级扳机击锤；所述第一级扳机右端相对所述第一级扳机轴转动的力矩大于所述第一级扳机下端相对所述第一级扳机轴转动的力矩；
所述第二级扳机设置在所述释放杆左侧；所述第二级扳机包括两个端部：第二级扳机右端、第二级扳机左端；所述第二级扳机右端与所述释放杆上端抵接；
所述凸轮设置在所述第二级扳机下端；所述凸轮一端为与所述机械箱的内壁转动连接的凸轮轴；所述凸轮另一端为与所述第二级扳机左端啮合的凸轮上端；
当释放杆受到外力而顺时针旋转时，所述释放杆侧端与所述第一级扳机下端垫片分离；所述第一级扳机右端的重力带动所述第一级扳机顺时针转动，使所述第一级扳机右端转动至所述第一级扳机轴下方；所述第一级扳机击锤敲击所述第二级扳机右端，从而带动所述第二级扳机顺时针旋转，所述第二级扳机下端顺时针旋转而与所述凸轮上端分离；所述凸轮在自身重力下逆时针旋转，从而带动所述阀杆向下运动。
锁扣装置，还包括顶杆，所述顶杆与所述释放杆抵接并用于推动所述释放杆顺时针旋转。
所述释放杆为Y字型结构，所述释放杆还包括端部释放杆下端；所述顶杆与所述释放杆下端右侧相抵接。
进一步地，所述顶杆与所述释放杆上端左侧相抵接。
进一步地，所述阀杆竖直设置，所述机械箱内壁上设置有阀杆滑轨,所述阀杆位于所述机械箱内的部分与所述阀杆滑轨滑动配合。
进一步地，所述凸轮在自身重力下逆时针旋转的轨迹上设置有位置指示仪；所述位置指示仪用于显示所述凸轮是否与所述第二级扳机啮合；
所述凸轮为向下凹陷的U型结构，所述凸轮在自身重力下逆时针旋转的轨迹上还设置有限位杆，
当所述凸轮在自身重力下逆时针旋转时，所述限位杆与所述凸轮抵接阻止所述凸轮进一步逆时针转动，使所述阀杆不会与所述凸轮完全脱离。
进一步地，所述释放杆、所述第一级扳机击锤、所述第一级扳机下端垫片、所述第二级扳机以及所述凸轮处于同一竖直平面上。
第二方面，基于上述的锁扣装置，本发明还提出了一种输气站场调压安全切断阀门，上述的锁扣装置、压力传感器、MCU、电磁铁以及闸板阀阀体；
所述压力传感器与所述MCU电连接，所述MCU与所述电磁铁电连接，所述电磁铁与所述顶杆传动连接；所述板阀阀体与所述阀杆连接；
当所述压力传感器测量到的压力超过阈值时，所述MCU发出电信号使得所述电磁铁通电，所述电磁铁驱动所述顶杆推动所述释放杆转动，使得所述阀杆向下运动，切断所述闸板阀阀体。
进一步地，所述MCU还与紧急停车系统电连接；
当所述紧急停车系统发出关阀命令时，所述电磁铁通电，所述电磁铁驱动所述顶杆推动所述释放杆转动，使得所述阀杆向下运动，切断所述闸板阀阀体。
本发明在检测到下游压力超压、失压等异常时能迅速切断安全切断闸阀。在执行紧急切断时使用电磁铁进行驱动，一般使用寿命达到几百万次，且由于上述电磁铁为得电动作，不会发生联锁驱动装置误动作的情况。本发明抗震动能力强，关闭性能好；可实现阀门状态的实时反馈。
附图说明
图1是锁扣装置的整体结构示意图；
图2是锁扣装置切断后结构示意图；
图3为输气站场调压安全切断阀门结构示意图。
图中：1.压力传感器；2.MCU；3.电磁铁；4.紧急停车系统；5.机械箱；6.位置指示仪；7.顶杆；8.阀杆；9.释放杆；9.1释放杆下端；9.2释放杆上端；9.3释放杆侧端；10第一级扳机；10.1第一级扳机下端；10.2第一级扳机右端；10.3第一级扳机击锤；10.4第一级扳机下端垫片；11第二级扳机；11.1第二级扳机右端；11.2第二级扳机左端；12.凸轮；12.1上端；12.2凸轮限位杆13闸板阀阀体。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种锁扣装置，包括机械箱5、阀杆8、释放杆9、第一级扳机10、第二级扳机11、凸轮12；机械箱5为中空长方体结构；
释放杆9通过设置在释放杆9中部的释放杆轴与机械箱5的内壁转动连接；释放杆9包括至少两个端部：释放杆上端9.2以及向释放杆轴右上方延伸的释放杆侧端9.3；
第一级扳机10设置在释放杆9右上侧；第一级扳机10通过第一级扳机轴与机械箱5的内壁转动连接；第一级扳机10通过设置在第一级扳机10左端的第一级扳机轴与机械箱5的内壁转动连接；第一级扳机10包括两个端部：第一级扳机下端10.1、第一级扳机右端10.2；第一级扳机下端10.1的下端设置有与释放杆侧端9.3抵接的第一级扳机下端垫片10.4；第一级扳机下端垫片10.4相对第一级扳机10凸起；第一级扳机10还连接有相对第一级扳机10凸起的第一级扳机击锤10.3；第一级扳机右端10.2相对第一级扳机轴转动的力矩大于第一级扳机下端10.1相对第一级扳机轴转动的力矩；
第二级扳机11通过第二级扳机轴与机械箱5的内壁转动连接；第二级扳机11设置在释放杆9左侧；第二级扳机11包括两个端部：第二级扳机右端11.1、第二级扳机左端11.2；第二级扳机右端11.1与释放杆上端9.2抵接；
凸轮12一端为与机械箱5的内壁转动连接的凸轮轴；凸轮12另一端与第二级扳机11另一端啮合；凸轮12上端面设置有凹陷结构；阀杆8上端悬挂在凸轮12的凹陷处；阀杆8下端向下延伸穿出至机械箱5底端外；凸轮12设置在第二级扳机11下端；凸轮12一端为与机械箱5的内壁转动连接的凸轮轴；凸轮12另一端为与第二级扳机左端11.2啮合的凸轮上端12.1；
如图2所示，当释放杆9受到外力而顺时针旋转时，释放杆侧端9.3与第一级扳机下端垫片10.4分离；第一级扳机右端10.2的重力带动第一级扳机10顺时针转动，使第一级扳机右端10.2转动至第一级扳机轴下方；第一级扳机击锤10.3敲击第二级扳机右端11.1，从而带动第二级扳机11顺时针旋转，第二级扳机下端11.2顺时针旋转而与凸轮上端12.1分离；凸轮12在自身重力下逆时针旋转，从而带动阀杆8向下运动。
第一级扳机下端垫片10.4依次从释放杆侧端9.3的上端、二级扳机右端11.1的下端以及释放杆9.2上端的上端划过，并卡在释放杆9.2上端与第二级扳机11之间。
锁扣装置还包括顶杆7，顶杆7与释放杆9抵接并用于推动释放杆9顺时针旋转。
释放杆9为Y字型结构，释放杆9还包括端部释放杆下端9.1；顶杆7与释放杆下端9.1右侧相抵接。
顶杆7与释放杆上端9.2左侧相抵接。
阀杆8竖直设置，机械箱5内壁上设置有阀杆滑轨8.1,阀杆8位于机械箱5内的部分与阀杆滑轨8.1滑动配合。
凸轮12在自身重力下逆时针旋转的轨迹上设置有位置指示仪6；位置指示仪6用于显示凸轮12是否与第二级扳机11啮合；
凸轮12为向下凹陷的U型结构，凸轮12在自身重力下逆时针旋转的轨迹上还设置有限位杆12.2，
当凸轮12在自身重力下逆时针旋转时，限位杆12.2与凸轮12抵接阻止凸轮12进一步逆时针转动，使阀杆8不会与凸轮12完全脱离。
释放杆9、第一级扳机击锤10.3、第一级扳机下端垫片10.4、第二级扳机11以及凸轮12处于同一竖直平面上。
在实际生产时，当本发明锁扣装置释放阀杆8后，还可进行复位操作，通过扳动凸轮12顺时针旋转复位，并扳动击锤10.3使得第一级扳机10逆时针旋转复位，这样即可使得整个锁扣装置完成复位以便再次使用。
如图3所示，运用上述锁扣装置，本发明提出了一种输气站场调压安全切断阀门，还包括压力传感器1、MCU2、电磁铁3以及闸板阀阀体13；
压力传感器1与MCU2电连接，MCU2与电磁铁3电连接，电磁铁3与顶杆7传动连接；板阀阀体13与阀杆8连接；
当压力传感器1测量到的压力超过阈值时，MCU2发出电信号使得电磁铁3通电，电磁铁3驱动顶杆7推动释放杆9转动，使得阀杆8向下运动，切断闸板阀阀体13。
MCU2还与紧急停车系统4电连接；
当紧急停车系统4发出关阀命令时，电磁铁3通电，电磁铁3驱动顶杆7推动释放杆9转动，使得阀杆8向下运动，切断闸板阀阀体13。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锁扣装置，其特征在于：
包括机械箱(5)、阀杆(8)、释放杆(9)、第一级扳机(10)、第二级扳机(11)、凸轮(12)；所述机械箱(5)为中空长方体结构；
所述释放杆(9)通过设置在所述释放杆(9)中部的释放杆轴与所述机械箱(5)的内壁转动连接；
所述第一级扳机(10)通过第一级扳机轴与所述机械箱(5)的内壁转动连接；所述第一级扳机(10)一端与所述释放杆(9)一端相抵接；所述第一级扳机(10)另一端相对所述第一级扳机轴转动的力矩大于所述第一级扳机(10)一端相对所述第一级扳机轴转动的力矩；
所述第二级扳机(11)通过第二级扳机轴与所述机械箱(5)的内壁转动连接；所述第二级扳机(11)一端与所述释放杆(9)另一端抵接；
所述凸轮(12)一端为与所述机械箱(5)的内壁转动连接的凸轮轴；所述凸轮(12)另一端与所述第二级扳机(11)另一端啮合；所述凸轮(12)上端面设置有凹陷结构；所述阀杆(8)上端悬挂在所述凸轮(12)的凹陷处；所述阀杆(8)下端向下延伸穿出至所述机械箱(5)底端外；
当所述释放杆(9)受到外力转动时，所述第一级扳机(10)一端与所述释放杆(9)一端分离，所述第一级扳机(10)另一端在自身重力作用下转动并撞击所述第二级扳机(11)一端，所述第二级扳机(11)转动，所述第二级扳机(11)另一端与所述凸轮(12)分离；所述凸轮(12)在自身重力作用下旋转，从而带动所述阀杆(8)向下运动。
2.根据权利要求1所述的锁扣装置，其特征在于：
所述释放杆(9)包括至少两个端部：释放杆上端(9.2)以及向所述释放杆轴右上方延伸的释放杆侧端(9.3)；
所述第一级扳机(10)设置在所述释放杆(9)右上侧；所述第一级扳机(10)通过设置在所述第一级扳机(10)左端的第一级扳机轴与所述机械箱(5)的内壁转动连接；所述第一级扳机(10)包括两个端部：第一级扳机下端(10.1)、第一级扳机右端(10.2)；所述第一级扳机下端(10.1)的下端设置有与所述释放杆侧端(9.3)抵接的第一级扳机下端垫片(10.4)；所述第一级扳机下端垫片(10.4)相对所述第一级扳机(10)凸起；所述第一级扳机(10)还连接有相对所述第一级扳机(10)凸起的第一级扳机击锤(10.3)；所述第一级扳机右端(10.2)相对所述第一级扳机轴转动的力矩大于所述第一级扳机下端(10.1)相对所述第一级扳机轴转动的力矩；
所述第二级扳机(11)设置在所述释放杆(9)左侧；所述第二级扳机(11)包括两个端部：第二级扳机右端(11.1)、第二级扳机左端(11.2)；所述第二级扳机右端(11.1)与所述释放杆上端(9.2)抵接；
所述凸轮(12)设置在所述第二级扳机(11)下端；所述凸轮(12)一端为与所述机械箱(5)的内壁转动连接的凸轮轴；所述凸轮(12)另一端为与所述第二级扳机左端(11.2)啮合的凸轮上端(12.1)；
当释放杆(9)受到外力而顺时针旋转时，所述释放杆侧端(9.3)与所述第一级扳机下端垫片(10.4)分离；所述第一级扳机右端(10.2)的重力带动所述第一级扳机(10)顺时针转动，使所述第一级扳机右端(10.2)转动至所述第一级扳机轴下方；所述第一级扳机击锤(10.3)敲击所述第二级扳机右端(11.1)，从而带动所述第二级扳机(11)顺时针旋转，所述第二级扳机下端(11.2)顺时针旋转而与所述凸轮上端(12.1)分离；所述凸轮(12)在自身重力下逆时针旋转，从而带动所述阀杆(8)向下运动。
3.根据权利要求2所述的锁扣装置，其特征在于：还包括顶杆(7)，所述顶杆(7)与所述释放杆(9)抵接并用于推动所述释放杆(9)顺时针旋转。
4.根据权利要求3所述的锁扣装置，其特征在于：所述释放杆(9)为Y字型结构，所述释放杆(9)还包括端部释放杆下端(9.1)；所述顶杆(7)与所述释放杆下端(9.1)右侧相抵接。
5.根据权利要求3所述的锁扣装置，其特征在于：所述顶杆(7)与所述释放杆上端(9.2)左侧相抵接。
6.根据权利要求2所述的锁扣装置，其特征在于：所述阀杆(8)竖直设置，所述机械箱(5)内壁上设置有阀杆滑轨(8.1),所述阀杆(8)位于所述机械箱(5)内的部分与所述阀杆滑轨(8.1)滑动配合。
7.根据权利要求2所述的锁扣装置，其特征在于：所述凸轮(12)在自身重力下逆时针旋转的轨迹上设置有位置指示仪(6)；所述位置指示仪(6)用于显示所述凸轮(12)是否与所述第二级扳机(11)啮合；
所述凸轮(12)为向下凹陷的U型结构，所述凸轮(12)在自身重力下逆时针旋转的轨迹上还设置有限位杆(12.2)，
当所述凸轮(12)在自身重力下逆时针旋转时，所述限位杆(12.2)与所述凸轮(12)抵接阻止所述凸轮(12)进一步逆时针转动，使所述阀杆(8)不会与所述凸轮(12)完全脱离。
8.根据权利要求2-7任一所述的锁扣装置，其特征在于：所述释放杆(9)、所述第一级扳机击锤(10.3)、所述第一级扳机下端垫片(10.4)、所述第二级扳机(11)以及所述凸轮(12)处于同一竖直平面上。
9.一种输气站场调压安全切断阀门，其特征在于，包括权利要求1-5任一所述的锁扣装置、压力传感器(1)、MCU(2)、电磁铁(3)以及闸板阀阀体(13)；
所述压力传感器(1)与所述MCU(2)电连接，所述MCU(2)与所述电磁铁(3)电连接，所述电磁铁(3)与所述顶杆(7)传动连接；所述板阀阀体(13)与所述阀杆(8)连接；
当所述压力传感器(1)测量到的压力超过阈值时，所述MCU(2)发出电信号使得所述电磁铁(3)通电，所述电磁铁(3)驱动所述顶杆(7)推动所述释放杆(9)转动，使得所述阀杆(8)向下运动，切断所述闸板阀阀体(13)。
10.根据权利要求9所述的输气站场调压安全切断阀门，其特征在于，所述MCU(2)还与紧急停车系统(4)电连接；
当所述紧急停车系统(4)发出关阀命令时，所述电磁铁(3)通电，所述电磁铁(3)驱动所述顶杆(7)推动所述释放杆(9)转动，使得所述阀杆(8)向下运动，切断所述闸板阀阀体(13)。
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