CN108758033A - 用于石油输送系统的安全装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于石油输送系统的安全装置，包括泄压管道及安全阀，还包括承压容器，所述安全阀的数量为两个，两个安全阀均通过管道与承压容器的顶部相连；还包括与承压容器相连的底部管道，所述底部管道作为承压容器的介质卸放管道，且底部管道与承压容器相连的一端的管口位于承压容器的底部；所述底部管道、两安全阀与承压容器之间的管道上均串联有截断阀。本安全装置的结构设计使得安全阀用于介质如为石油时，可在不影响整个承压系统安全性的情况下，对起跳后安全阀进行清洗以保障阀芯密封的可靠性；同时，本方案亦可削弱或避免石油中的杂质对阀芯的复位产生影响、削弱或避免石油中的杂质破坏安全阀阀芯。

Description

用于石油输送系统的安全装置

技术领域

本发明涉及石油设备技术领域，特别是涉及一种用于石油输送系统的安全装置。

背景技术

安全阀是启闭件受外力(一般为弹簧力)作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高超过规定值时，安全阀的常闭状态转换为开启状态，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值，主要用于锅炉、压力容器和管道上，为生产中重要的安全保护管件。

随着我国经济建设的快速发展，在带有压力操控的设备项目工程越来越多，鉴于设备泄压的需要，安全阀在保护设备过程中起到至关重要的作用，蒸汽锅炉、液化石油气汽车槽车或液化石油气铁路罐车、采油井、蒸汽发电设备的高压旁路、压力管道、压力容器等上均有广泛运用。

在石油行业中，安全阀亦被广泛应用，随着科学技术的飞速发展安全阀被广泛应用，石油设备安全阀也得到了技术改进，如申请号为201720953851.7的发明提供的技术方案，提供了一种具有触发警示功能的安全阀，可达到警告附近人员靠近危险、提高安全阀安全系数的目的。

进一步优化现有技术中安全阀在石油机械领域的运用，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述提出的进一步优化现有技术中安全阀在石油机械领域的运用，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题的问题，本发明提供了一种用于石油输送系统的安全装置，本安全装置的结构设计使得安全阀用于介质如为石油时，可在不影响整个承压系统安全性的情况下，对起跳后安全阀进行清洗以保障阀芯密封的可靠性；同时，本方案亦可削弱或避免石油中的杂质对阀芯的复位产生影响、削弱或避免石油中的杂质破坏安全阀阀芯。

本方案的技术手段如下，用于石油输送系统的安全装置，包括泄压管道及连接于所述泄压管道上的安全阀，还包括连接在泄压管道上的承压容器，所述安全阀的数量为两个，两个安全阀均通过管道与承压容器的顶部相连，且两个安全阀的相对关系呈并联关系；

还包括与承压容器相连的底部管道，所述底部管道作为承压容器的介质卸放管道，且底部管道与承压容器相连的一端的管口位于承压容器的底部；

所述底部管道、两安全阀与承压容器之间的管道上均串联有截断阀。

本方案中，所述泄压管道与输送石油的管道或机械设备相连，用于通过其上安全阀，限制对应压力系统的最大压力以保护压力系统的运行安全。

石油介质区别于其他流体，由于其中掺杂有如煤渣、石块等杂质，故现有技术中，用于石油介质压力系统保护的安全阀前端一般设置有过滤器，以避免以上杂质影响安全阀阀芯回坐归位或以上杂质高速流经阀芯对阀芯造成划伤。

而在安全阀工作过程中，过滤器被所述杂质堵塞后，亦会出现影响安全阀泄压能力的问题，故现有技术中，需要经常对安全阀前端的过滤器进行清洁或更换，以保证压力系统的运行安全。然而，由于过滤器串联在相应管路上，故在进行过滤器清洗或更换时，需要移除安全阀与压力系统的导通关系，这样，可能出现压力系统安全阀保护真空期或需要使得压力系统处于停用状态。

以上方案中，设置为所述安全阀为两个，在使用时，可设置为任意时刻仅使用其中的一个安全阀，同时在被使用的安全阀上因为对应安全阀阀芯上有杂质影响阀芯回坐而导致安全阀泄漏时，关闭该安全阀与承压容器之间管道上的截断阀，将对应安全阀卸下后进行清洗，以上过程中，切换至另一个安全阀对压力系统进行过压保护，在对应安全阀清洗完毕后安装至泄压管道上备用即可。

同时本方案中，设置为还包括承压容器，同时设置为安全阀的连接点位于承压容器的顶部，承压容器上还设置有进口端位于承压容器底部的底部管道，这样，在本装置使用过程中，可通过定期或不定期打开底部管道上的截断阀，以排除承压容器底部的沉积物从而达到在安全阀工作时，减小杂质进入安全阀可能性以达到保护安全阀的目的。

作为优选，如承压容器连接在泄压管道的末端时，泄压管道在承压容器上的连接点位于承压容器的顶部；在承压容器串联于泄压管道上时，设置为承压容器前端的泄压管道和后端的泄压管道均连接在承压容器的顶部，这样，可避免安全阀工作时搅动承压容器底部的物质。

更进一步的技术方案为：

所述安全阀包括安全阀本体，所述安全阀本体包括进口管段、出口管段以及设置在进口管段与出口管段之间的阀芯，还包括压力传感器，所述压力传感器连接在进口管段上，且所述压力传感器用于监测进口管段内流体流通通道内的压力，还包括用于输出光信号的报警装置，所述压力传感器的信号输出端连接在报警装置的信号输入端上，压力传感器的输出结果作为报警装置工作的控制信号。

现有技术中，安全阀在起跳泄压时，特别是在公称直径较大的使用场合和进口管段端管道或设备内压力较大的使用场合，往往会伴随突发的较大噪音以及有大量的流体喷出。现有技术中，针对上述问题，安全阀在安装时一般需要设定特定的出口管段出口端朝向，亦有采用在安全阀的出口管段端连接消音器的技术方案。但经过上述处理后，依然存在安全阀泄压工作时突发较大噪音、所喷射出的流体可迅速对周围通道产生突发影响的问题，针对上述问题，现有技术中，出现了如申请号为201720953851.7的发明提供的技术方案，采用该方案，通过弹簧将压力传达到压力感应器内，而后通过压力感应器作用在警报发音器进行警报提示。

然而，现有技术中，由于弹簧的动作与安全阀的泄压动作为同步动作，故以上安全阀方案不便于提前输出压力上升预警，即发音器预警时，安全阀本身就处于泄压打开状态。

本方案中，通过设置为包括压力传感器，以上压力传感器用于监测进口管段内的流体压力，这样，在进口管段内压力上升至安全阀起跳压力之前，报警装置即可输出报警信号以对周围人员进行预警，以提示周围人员即将产生安全阀起跳噪音以及提示周围人员即将有压力介质释放，即采用本方案在安全阀泄压触发之前可发出警示，以使得安全阀附近人员具有更多的时间远离安全阀或做好心理准备。

本方案中，设置为所述报警装置为输出光信号的报警装置，这样，当本安全阀用于充满噪音的环境时，如通过输出的光信号为闪烁光信号，可使得安全阀附近人员能够清晰获得安全阀即将起跳信号。优选的，设置为报警装置为多个，且报警装置与压力传感器通过无线信号信号连接，这样，在具体使用时，可在安全阀的周围区域安装多个报警装置，且报警装置绕安全阀环形布置，以使得本方案实现警示范围更大以及使得不同朝向的行人均能够获得直观的报警信号。

现有技术中，由于阀门的阀体材料多采用铸铁材料，为使得压力传感器与进口管段具有更为可靠的连接性能、方便开孔以使得压力传感器能够处于与进口管段相通的空间内以及使得在连接压力传感器后，压力传感器附近的进口管段材料仍然能够满足力学性能要求，设置为：所述进口管段包括连接法兰，所述压力传感器连接在所述连接法兰上。采用本方案，可采用在连接法兰上钻制贯通其内外侧的通孔，压力传感器嵌入所述通孔中即可。

作为一种可拆卸且便于实现的连接方式，所述压力传感器通过设置在连接法兰上的螺纹孔与连接法兰螺纹连接。

现有技术中，安全阀一般安装在容器或管道的顶部，在对应容器或管道内的介质为液体介质时，为减小液体介质与压力传感器接触的机会以保护压力传感器，设置为：所述螺纹孔为倾斜孔，螺纹孔靠近进口管段内侧的一端为螺纹孔的下端。

作为一种具体的压力传感器形式及具体的压力传感器与连接法兰的连接方式，设置为：所述压力传感器包括呈圆柱状的堵头，所述堵头上设置有外螺纹，所述堵头一端的中央设置有内六角孔，内六角孔所在的堵头端部上还设置有容纳槽，所述容纳槽内设置有压力感应组件；

所述压力感应组件包括为压电材料的感应片，所述感应片的外侧还包裹有为密封绝缘材料的包覆层，还包括与所述感应片电连接的电缆；

所述堵头上还设置有引线孔，所述电缆通过所述引线孔由堵头的另一端引出；

所述螺纹孔呈具有一个台阶面的台阶孔状，且螺纹孔靠近连接法兰轴线的一端为直径较大的一端，螺纹孔上的内螺纹设置在螺纹孔直径较大的一端上；

所述堵头与螺纹孔螺纹连接，堵头上设置有内六角孔的一端靠近连接法兰的轴线，堵头与螺纹孔上的台阶面之间还设置有密封圈。以上方案在制备时，为使得所述螺纹孔方便加工，可首先在连接法兰上钻制一个等径通孔，而后采用一柱体材料，并将内螺纹孔加工于所述柱体材料上，而后将柱体材料嵌入所述等径通孔后采用环焊缝实现柱体材料与连接法兰的防泄漏连接。

以上方案中，设置的内六角孔方便安装人员采用内六角扳手为堵头施加转矩，以使得密封圈获得足够的变形以密封端头与螺纹孔之间的间隙，设置的包覆层应当适应安全阀的工况，如考虑对应介质温度、介质类型等，如采用橡胶作为包覆层固封感应片可用于200℃以下的蒸汽管道。采用以上方案，不仅避免了感应片与对应介质直接接触，同时实现了感应片与堵头之间的绝缘。

本发明具有以下有益效果：

以上方案中，设置为所述安全阀为两个，在使用时，可设置为任意时刻仅使用其中的一个安全阀，同时在被使用的安全阀上因为对应安全阀阀芯上有杂质影响阀芯回坐而导致安全阀泄漏时，关闭该安全阀与承压容器之间管道上的截断阀，将对应安全阀卸下后进行清洗，以上过程中，切换至另一个安全阀对压力系统进行过压保护，在对应安全阀清洗完毕后安装至泄压管道上备用即可。

同时本方案中，设置为还包括承压容器，同时设置为安全阀的连接点位于承压容器的顶部，承压容器上还设置有进口端位于承压容器底部的底部管道，这样，在本装置使用过程中，可通过定期或不定期打开底部管道上的截断阀，以排除承压容器底部的沉积物从而达到在安全阀工作时，减小杂质进入安全阀可能性以达到保护安全阀的目的。

附图说明

图1是本发明所述的用于石油输送系统的安全装置一个具体实施例中，安全阀的立体结构示意图；

图2是本发明所述的用于石油输送系统的安全装置一个具体实施例中，反映压力传感器结构以及压力传感器与连接法兰连接关系的剖视图；

图3为图2所示A部的局部放大图；

图4是本发明所述的用于石油输送系统的安全装置一个具体实施例的结构示意图。

图中的附图标记分别为：1、出口管段，2、进口管段，3、压力传感器，31、堵头，32、密封圈，33、包覆层，34、感应片，35、内六角孔，36、电缆，4、连接法兰，41、螺纹孔，5、泄压管道，6、承压容器，7、底部管道，8、安全阀，9、截断阀。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结构不仅限于以下实施例。

实施例1：

如图1至图4所示，用于石油输送系统的安全装置，包括泄压管道5及连接于所述泄压管道5上的安全阀8，还包括连接在泄压管道5上的承压容器6，所述安全阀8的数量为两个，两个安全阀8均通过管道与承压容器6的顶部相连，且两个安全阀8的相对关系呈并联关系；

还包括与承压容器6相连的底部管道，所述底部管道作为承压容器6的介质卸放管道，且底部管道与承压容器6相连的一端的管口位于承压容器6的底部；

所述底部管道、两安全阀8与承压容器6之间的管道上均串联有截断阀9。

本方案中，所述泄压管道5与输送石油的管道或机械设备相连，用于通过其上安全阀8，限制对应压力系统的最大压力以保护压力系统的运行安全。

石油介质区别于其他流体，由于其中掺杂有如煤渣、石块等杂质，故现有技术中，用于石油介质压力系统保护的安全阀8前端一般设置有过滤器，以避免以上杂质影响安全阀8阀芯回坐归位或以上杂质高速流经阀芯对阀芯造成划伤。

而在安全阀8工作过程中，过滤器被所述杂质堵塞后，亦会出现影响安全阀8泄压能力的问题，故现有技术中，需要经常对安全阀8前端的过滤器进行清洁或更换，以保证压力系统的运行安全。然而，由于过滤器串联在相应管路上，故在进行过滤器清洗或更换时，需要移除安全阀8与压力系统的导通关系，这样，可能出现压力系统安全阀8保护真空期或需要使得压力系统处于停用状态。

以上方案中，设置为所述安全阀8为两个，在使用时，可设置为任意时刻仅使用其中的一个安全阀8，同时在被使用的安全阀8上因为对应安全阀8阀芯上有杂质影响阀芯回坐而导致安全阀8泄漏时，关闭该安全阀8与承压容器6之间管道上的截断阀9，将对应安全阀8卸下后进行清洗，以上过程中，切换至另一个安全阀8对压力系统进行过压保护，在对应安全阀8清洗完毕后安装至泄压管道5上备用即可。

同时本方案中，设置为还包括承压容器6，同时设置为安全阀8的连接点位于承压容器6的顶部，承压容器6上还设置有进口端位于承压容器6底部的底部管道，这样，在本装置使用过程中，可通过定期或不定期打开底部管道上的截断阀9，以排除承压容器6底部的沉积物从而达到在安全阀8工作时，减小杂质进入安全阀8可能性以达到保护安全阀8的目的。

实施例2：

如图1至图4所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：

所述安全阀8包括安全阀本体，所述安全阀本体包括进口管段2、出口管段1以及设置在进口管段2与出口管段1之间的阀芯，还包括压力传感器3，所述压力传感器3连接在进口管段2上，且所述压力传感器3用于监测进口管段2内流体流通通道内的压力，还包括用于输出光信号的报警装置，所述压力传感器3的信号输出端连接在报警装置的信号输入端上，压力传感器3的输出结果作为报警装置工作的控制信号。

现有技术中，安全阀在起跳泄压时，特别是在公称直径较大的使用场合和进口管段2端管道或设备内压力较大的使用场合，往往会伴随突发的较大噪音以及有大量的流体喷出。现有技术中，针对上述问题，安全阀在安装时一般需要设定特定的出口管段1出口端朝向，亦有采用在安全阀的出口管段1端连接消音器的技术方案。但经过上述处理后，依然存在安全阀泄压工作时突发较大噪音、所喷射出的流体可迅速对周围通道产生突发影响的问题，针对上述问题，现有技术中，出现了如申请号为201720953851.7的发明提供的技术方案，采用该方案，通过弹簧将压力传达到压力感应器内，而后通过压力感应器作用在警报发音器进行警报提示。

然而，现有技术中，由于弹簧的动作与安全阀的泄压动作为同步动作，故以上安全阀方案不便于提前输出压力上升预警，即发音器预警时，安全阀本身就处于泄压打开状态。

本方案中，通过设置为包括压力传感器3，以上压力传感器3用于监测进口管段2内的流体压力，这样，在进口管段2内压力上升至安全阀起跳压力之前，报警装置即可输出报警信号以对周围人员进行预警，以提示周围人员即将产生安全阀起跳噪音以及提示周围人员即将有压力介质释放，即采用本方案在安全阀泄压触发之前可发出警示，以使得安全阀附近人员具有更多的时间远离安全阀或做好心理准备。

本方案中，设置为所述报警装置为输出光信号的报警装置，这样，当本安全阀用于充满噪音的环境时，如通过输出的光信号为闪烁光信号，可使得安全阀附近人员能够清晰获得安全阀即将起跳信号。优选的，设置为报警装置为多个，且报警装置与压力传感器3通过无线信号信号连接，这样，在具体使用时，可在安全阀的周围区域安装多个报警装置，且报警装置绕安全阀环形布置，以使得本方案实现警示范围更大以及使得不同朝向的行人均能够获得直观的报警信号。

现有技术中，由于阀门的阀体材料多采用铸铁材料，为使得压力传感器3与进口管段2具有更为可靠的连接性能、方便开孔以使得压力传感器3能够处于与进口管段2相通的空间内以及使得在连接压力传感器3后，压力传感器3附近的进口管段2材料仍然能够满足力学性能要求，设置为：所述进口管段2包括连接法兰4，所述压力传感器3连接在所述连接法兰4上。采用本方案，可采用在连接法兰4上钻制贯通其内外侧的通孔，压力传感器3嵌入所述通孔中即可。

作为一种可拆卸且便于实现的连接方式，所述压力传感器3通过设置在连接法兰4上的螺纹孔41与连接法兰4螺纹连接。

现有技术中，安全阀一般安装在容器或管道的顶部，在对应容器或管道内的介质为液体介质时，为减小液体介质与压力传感器3接触的机会以保护压力传感器3，设置为：所述螺纹孔41为倾斜孔，螺纹孔41靠近进口管段2内侧的一端为螺纹孔41的下端。

作为一种具体的压力传感器3形式及具体的压力传感器3与连接法兰4的连接方式，设置为：所述压力传感器3包括呈圆柱状的堵头31，所述堵头31上设置有外螺纹，所述堵头31一端的中央设置有内六角孔35，内六角孔35所在的堵头31端部上还设置有容纳槽，所述容纳槽内设置有压力感应组件；

所述压力感应组件包括为压电材料的感应片34，所述感应片34的外侧还包裹有为密封绝缘材料的包覆层33，还包括与所述感应片34电连接的电缆36；

所述堵头31上还设置有引线孔，所述电缆36通过所述引线孔由堵头31的另一端引出；

所述螺纹孔41呈具有一个台阶面的台阶孔状，且螺纹孔41靠近连接法兰4轴线的一端为直径较大的一端，螺纹孔41上的内螺纹设置在螺纹孔41直径较大的一端上；

所述堵头31与螺纹孔41螺纹连接，堵头31上设置有内六角孔35的一端靠近连接法兰4的轴线，堵头31与螺纹孔41上的台阶面之间还设置有密封圈32。以上方案在制备时，为使得所述螺纹孔41方便加工，可首先在连接法兰4上钻制一个等径通孔，而后采用一柱体材料，并将内螺纹孔41加工于所述柱体材料上，而后将柱体材料嵌入所述等径通孔后采用环焊缝实现柱体材料与连接法兰4的防泄漏连接。

以上方案中，设置的内六角孔35方便安装人员采用内六角扳手为堵头31施加转矩，以使得密封圈32获得足够的变形以密封端头与螺纹孔41之间的间隙，设置的包覆层33应当适应安全阀的工况，如考虑对应介质温度、介质类型等，如采用橡胶作为包覆层33固封感应片34可用于200℃以下的蒸汽管道。采用以上方案，不仅避免了感应片34与对应介质直接接触，同时实现了感应片34与堵头31之间的绝缘。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在对应发明的保护范围内。

Claims (6)

1.用于石油输送系统的安全装置，包括泄压管道(5)及连接于所述泄压管道(5)上的安全阀(8)，其特征在于，还包括连接在泄压管道(5)上的承压容器(6)，所述安全阀(8)的数量为两个，两个安全阀(8)均通过管道与承压容器(6)的顶部相连，且两个安全阀(8)的相对关系呈并联关系；

还包括与承压容器(6)相连的底部管道(7)，所述底部管道(7)作为承压容器(6)的介质卸放管道，且底部管道(7)与承压容器(6)相连的一端的管口位于承压容器(6)的底部；

所述底部管道(7)、两安全阀(8)与承压容器(6)之间的管道上均串联有截断阀(9)。

2.根据权利要求1所述的用于石油输送系统的安全装置，其特征在于，所述安全阀(8)包括安全阀本体，所述安全阀本体包括进口管段(2)、出口管段(1)以及设置在进口管段(2)与出口管段(1)之间的阀芯，还包括压力传感器(3)，所述压力传感器(3)连接在进口管段(2)上，且所述压力传感器(3)用于监测进口管段(2)内流体流通通道内的压力，还包括用于输出光信号的报警装置，所述压力传感器(3)的信号输出端连接在报警装置的信号输入端上，压力传感器(3)的输出结果作为报警装置工作的控制信号。

3.根据权利要求2所述的用于石油输送系统的安全装置，其特征在于，所述进口管段(2)包括连接法兰(4)，所述压力传感器(3)连接在所述连接法兰(4)上。

4.根据权利要求3所述的用于石油输送系统的安全装置，其特征在于，所述压力传感器(3)通过设置在连接法兰(4)上的螺纹孔(41)与连接法兰(4)螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的用于石油输送系统的安全装置，其特征在于，所述螺纹孔(41)为倾斜孔，螺纹孔(41)靠近进口管段(2)内侧的一端为螺纹孔(41)的下端。

6.根据权利要求4所述的用于石油输送系统的安全装置，其特征在于，所述压力传感器(3)包括呈圆柱状的堵头(31)，所述堵头(31)上设置有外螺纹，所述堵头(31)一端的中央设置有内六角孔(35)，内六角孔(35)所在的堵头(31)端部上还设置有容纳槽，所述容纳槽内设置有压力感应组件；

所述压力感应组件包括为压电材料的感应片(34)，所述感应片(34)的外侧还包裹有为密封绝缘材料的包覆层(33)，还包括与所述感应片(34)电连接的电缆(36)；

所述堵头(31)上还设置有引线孔，所述电缆(36)通过所述引线孔由堵头(31)的另一端引出；

所述螺纹孔(41)呈具有一个台阶面的台阶孔状，且螺纹孔(41)靠近连接法兰(4)轴线的一端为直径较大的一端，螺纹孔(41)上的内螺纹设置在螺纹孔(41)直径较大的一端上；

所述堵头(31)与螺纹孔(41)螺纹连接，堵头(31)上设置有内六角孔(35)的一端靠近连接法兰(4)的轴线，堵头(31)与螺纹孔(41)上的台阶面之间还设置有密封圈(32)。