CN107940052A - 自动管线截断阀 - Google Patents

Abstract

十年后我国长途输送石油、天然气的管线将超过目前全国铁路的总长度。通径从200mm到1400mm短则几十公里长则上千公里，每不到32公里设一个管线截断阀室，无人值守。发生地震、泥石流、洪水及人为破坏使管线发生断裂时，派人驱车几十公里上百公里去关阀，因路远和受阻待抢险人员到达现场，严重的经济损失和环境灾难已经造成了。自动管线截断阀利用管线正常运行的压力储能，在管线发生断裂时，断裂处上下游的自动管线截断阀液压自动控制系统都能用液压动作筒或液压马达迅速关闭阀门。不用人操作和遥控，能最及时可靠地自动关闭，最大限度地减轻经济损失和环境灾难。

Description

自动管线截断阀

一、所属技术领域：

长途输送原油、成品油、天然气的管线，通径从200mm到1400mm，短则几十公里，长则上千公里。为了防备在发生地震、泥石流、洪水及人为破坏使管线发生断裂时减轻经济损失和环境灾难，每不超过32公里就要设一个管线截断阀室。预计，十年后我国管线的总长度将超过目前我国铁路的总长度。涉及管线安全和环境保护的问题将越来越严峻。

二、背景技术

由于管线截断阀室往往远离居民点，环境恶劣，平时阀门处于常开位置不需要操作，一般无人值守，寻线员一天或几天巡查一次。在管线发生意外断裂时，派抢险人员驱车几十公里上百公里前往关闭阀门，不能在第一时间制止泄漏。

三.发明内容

(一)要解决的技术问题：

本发明的目的是创造一种，在长途输送原油、成品油、天然气的管线发生意外断裂，管线内压力下降到低于设定压力时，能够自动关闭的自动管线截断阀。

(二)解决技术问题采用的技术方案：

利用管线内正常运行的介质压力，把介质引进压力接力瓶橡胶内胆里，橡胶内胆膨胀挤压液压油，压力接力瓶若是液压缸式则推活塞挤压液压油，把压力传递给液压油并储存在蓄压缸内，用单向阀控制高压液压油不会在压力接力瓶内压力下降时返回。高压液压油进入设定动作筒内活塞两侧，两侧压强等同，活塞有效面积无活塞桿一侧大于有活塞桿一侧，在力量差的作用下活塞向右侧有活塞桿一侧移动，滑阀阀芯与设定动作筒的活塞桿连接随活塞桿移动，这时滑阀阀芯也向右移动开通液压动作筒打开主阀的油路，高压液压油进入液压动作筒有活塞桿一侧推活塞向下打开主阀主密封副，管线发生意外断裂压力下降时设定动作筒无活塞桿一侧的压力也下降，当压力下降到设定压力以下时，设定动作筒内活塞有活塞桿一侧的高压液压油推活塞向左移动，活塞桿拉滑阀阀芯向左移动开通液压动作筒关闭主阀的油路，蓄压缸内的高压液压油出来进入液压动作筒无活塞桿一侧推动活塞向上，活塞桿推动杠桿、主阀桿关闭主阀主密封副完成管线截断。也可以用液压马达作开关主阀的动力装置。

(三).本发明有益的效果

长途输送原油、成品油、天然气的管线短则几十公里长则上千公里，每不超过32公里设一个管线截断阀室，大多数阀室无人值守。如果发生地震、泥石流、洪水及人为破坏使管线发生断裂时，抢险人员接到调度室的指令驱车几十公里上百公里去关闭阀门。由其在地震、泥石流、洪水的情况下路途艰难，待抢险人员到达现场，大通径的管线泄漏量已经造成巨大的经济损失和严重的环境灾难了。

有人设想用网络技术，用电力遥控一键搞定。在地震、泥石流、洪水、人为破坏的情况下光纤信息系、统，电力遥控系统也难保全。

自动管线截断阀能作到，管线发生意外断裂压力下降到设定压力以下时，不需要人员操作或遥控，断裂处上下游的自动管线截断阀都能自动迅速关闭管线。作到最及时可靠，最大限度地减轻经济损失和环境灾难。

四.附图说明：

附图1为自动管线截断阀示意图

1.油箱 2.设定动作筒 3.活塞 4.球阀 5.单向阀 6.压力接力瓶 7.橡胶内胆 8.排空阀 9.球阀 10.管线压力输出管接口 11.主密封副 12.主阀桿 13.杠桿 14.主阀盖15.活塞桿 16.定位桩 17.液压动作筒基座 18.活塞 19.加油口 20.充气口 21.管接口23.液压动作筒 24.蓄压缸 25.滑阀 26.活塞桿 27.球阀 28.手压泵

附图2为单向阀体剖面图

31.焊管接头 32钢球 33.O形圈 34.限位封堵 35.压紧螺栓

五.具体实施方法

主阀桿旋转90度就能完成开启或关闭的阀门都可以作主阀。由于无臂旋启阀的阀阻最小、密封可靠、故障少、开启时主密封副有自开力矩、主密封副启闭摩擦力矩最小、成本最低，所以用无臂旋启阀作主阀最合适(无臂旋启阀专利号：ZL200810213060.6)。管线压力输出管接口〔10〕设在无臂旋启阀主密封副〔11〕下游阀体或阀盖上的任意一点上。液压自动控系统由球阀〔9〕、排空阀〔8〕、压力接力瓶〔6〕、蓄压缸〔24〕、单向阀〔5〕、球阀〔4〕、设定动作筒〔2〕、滑阀〔25〕、油箱〔1〕液压动作筒〔23〕杠桿〔13〕球阀〔27〕手压泵〔28〕组成。固定液压动作筒的基座〔17〕与主阀盖〔14〕一体，液压动作筒〔23〕用螺栓、销子或焊接固定在液压动作筒基座〔17〕上，主密封副〔11〕关闭时，活塞桿〔15〕处于伸出状态。液压自动控制系统其它部件安装在主阀盖上部设置的支架上，滑阀〔25〕的阀芯与活塞桿〔26〕连接，压力接力瓶〔6〕和蓄压缸〔24〕的容积都不小于液压动作筒〔23〕容积的四倍，压力接力瓶〔6〕上部有加油口〔19〕和与球阀〔9〕相连接的管接口〔21〕，管接口〔21〕的下端与压力接力瓶〔6〕内的橡胶内胆〔7〕里连通，压力接力瓶〔6〕的出油管连接到单向阀〔5〕阀体上，在单向阀〔5〕阀体内分成三条路，第一条路通过球阀〔4〕用油管连接到设定动作筒〔2〕无活塞桿〔26〕的一侧。第二条路用油管连接到球阀〔27〕左侧，第三条路通过单向阀〔5〕后又分成四条路，第一条路用油管连接到蓄压缸〔24〕下部油口上，蓄压缸〔24〕的上部有充气口〔20〕，第二条路用油管连接到球阀〔27〕右侧，第三条路连接到设定动作筒〔2〕有活塞桿〔26〕一侧。第四条路用油管连接到滑阀〔25〕下部中间油口上，滑阀〔25〕下部两侧油口用油管连接到油箱〔1〕里。滑阀〔25〕上部的左油口用油管连接到液压动作筒〔23〕无活塞桿〔15〕一侧，右油口用油管连接到有活塞桿〔15〕一侧，手压泵〔28〕的出油口用油管连接到球阀〔4〕到设定动作筒〔2〕左侧的油管上，进油口用油管连接到油箱〔1〕里。

装配完成后先向压力接力瓶〔6〕的加油口〔19〕里加液压油至满，封闭加油口〔19〕，向蓄压缸〔24〕的充气口〔20〕里充气至管线运行压力的二分之一，用堵封闭充气口〔20〕，向油箱〔1〕里加三分之二液压油没过回油管出口。准备完毕。

关闭排空阀〔8〕，关闭球阀〔27〕，打开球阀〔4〕打开球阀〔9〕，管线已开泵充压，管线内介质充入压力接力瓶〔6〕内的橡胶内胆〔7〕里，橡胶内胆〔7〕膨胀挤压液压油向系统内充压(注意排出系统内气体)，高压液压油进入单向阀〔5〕阀体再通过球阀〔4〕进入设定动作筒〔2〕无活塞桿〔26〕一侧，同时高压液压油通过单向阀〔5〕向蓄压缸〔24〕里充压，高压液压油进入设定动作筒〔2〕有活塞桿〔26〕一侧，活塞〔3〕两侧液压油的压强等同，有效面积无活塞桿〔26〕一侧大于有活塞桿〔26〕一侧，活塞〔3〕在两侧力量差的作用下向右移动，其活塞桿〔26〕推滑阀〔25〕的阀芯向右移动，这时高压液压油通过滑阀〔25〕下部中间油口和上部右油口进入液压动作筒〔23〕有活塞桿〔15〕一侧，推活塞〔18〕向下打开主密封副〔11〕至全开，定位桩〔16〕保证对正介质通道。活塞〔18〕下部的液压油经滑阀〔25〕上部左油口和下部左侧油口回油箱〔1〕，待蓄压缸〔24〕内压力等于管线内正常运行的压力，自动管线截断阀已经进入待命状态。

当长途输送原油、成品油、天然气的管线发生意外断裂时，管线内压力下降，压力接力瓶〔6〕内压力下降、设定作筒〔2〕无活塞桿〔26〕一侧的压力下降。由于单向阀〔5〕控制着蓄压缸〔24〕、设定动作筒〔2〕有活塞桿〔26〕一侧的压力不变，当管线压力下降到设定压力以下时，活塞〔3〕右侧的高压液压油推活塞〔3〕向左移动，同时拉滑阀〔25〕阀芯向左移动开通液压动作筒关闭主阀的油路，蓄压缸〔24〕里的高压液压油通过滑阀〔25〕下部中间油口和上部左油口进入液压动作筒〔23〕无活塞桿〔15〕一侧，推活塞〔18〕向上关闭主密封副〔11〕实现截断管线。活塞〔18〕上部的液压油通过滑阀〔25〕回到油箱〔1〕里。

管线修好后要向系统里补充液压油。方法是；关闭排空阀〔8〕压手压泵〔28〕向系统里补充消耗的油量，要留出设定动作筒回油的空间。关闭球阀〔4〕再压几下手压泵〔28〕设定动作筒〔2〕里的活塞〔3〕向右移动推滑阀〔25〕阀芯向右移动，单向阀〔5〕和蓄压缸〔24〕来的高压液压油，通过滑阀〔25〕下部中间油口和上部右油口进入液压动作筒〔23〕有活塞桿〔15〕一侧，推活塞〔18〕向下打开主密封副〔11〕，活塞〔18〕下部的液压油经滑阀〔25〕回油箱〔1〕。待蓄压缸〔24〕内的压力等于管线内正常运行的压力时，把球阀〔4〕打开，自动管线截断阀又进入待命状态。

保持管线正常运行，需要维修液压部件或全换液压自动控制系统部份时的操作：关闭球阀〔9〕打开球阀〔27〕关闭球阀〔4〕打开排空阀〔8〕这时液压系统包括蓄压缸内压力全部消失，自动管线截断阀保持在常开状态。可以任意拆换液压自动控制系统部件，维修完必。关闭排空阀〔8〕关闭球阀〔27〕打开球阀〔9〕，待蓄压缸〔24〕内压力等于管线内压力时打开球阀〔4〕自动管线截断阀保持在待命状态。

管线没发生断裂，压力也没下降，需要关闭自动管线截断阀：关闭球阀〔9〕打开排空阀〔8〕自动管线截断阀自动关闭。需要再打开：关闭排空阀〔8〕压手压泵〔28〕向系统里补充消耗的油量，打开球阀〔9〕，自动管线截断阀自动打开。待蓄压缸内压力等于管线内压力时自动管线截断阀又进入待命状态。

压力接力瓶〔6〕和蓄压缸〔24〕都可以是液压缸式或橡胶内胆式。杠桿〔13〕和液压动作筒〔23〕换成低转速大扭矩双向液压马达同样可以实现上述功能，并且可以用这个方法对原有管线截断阀进行自动化改造。

单向阀〔5〕阀体〔附图2〕上有一个进油口，六个出油口还有钢球滑道孔、内锥阀座孔，连接各部的油管与焊管接头〔31〕焊接并装上O形圈〔33〕后插入单向阀体，用压紧螺栓〔35〕固定。单向阀〔5〕靠钢球〔32〕控制，靠自重复位，钢球滑道孔上部装有的限位封堵〔34〕限位封堵〔34〕上有限位桩能防止钢球堵住出油孔。限位封堵〔34〕用压紧螺栓〔35〕固定在单向阀体内，安装单向阀体时必需限位封堵〔34〕在上垂直安装。

Claims (1)

1.一种自动管线截断阀液压自动控制系统，该系统主要包括：压力接力瓶、单向阀、蓄压缸、设定动作筒、滑阀、液压动作筒或液压马达，其特征是，压力接力瓶是橡胶内胆式或液压缸式，引进管线内介质其压力使橡胶内胆膨胀挤压液压油，若压力接力瓶是液压缸式则推活塞挤压液压油把压力传递给液压油，单向阀能使高压液压油单向通过，不会在压力接力瓶内压力下降时高压液油返回，进入蓄压缸内的高压液压油储存起来备用，高压液压油进入设定动作筒活塞的左右两侧压强等同，由于活塞右侧有活塞桿有效面积小于左侧，在力量差的作用下活塞向右移动，管线内压力下降活塞左侧压力也下降，当压力下降到设定压力以下时活塞右侧的高压液压油推活塞向左移动，滑阀阀芯与设定动作筒活塞桿连接随活塞桿移动控制液压动作筒或液压马达的油路走向，液压动作筒或液压马达是开关主阀的动力装置。