CN111167145A - 一种用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段及其控制方法 - Google Patents

一种用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段及其控制方法，所述闪蒸管段包括管段本体，所述管段本体为双层结构，包括内层的闪蒸喷管和外层的阀体管，所述阀体管套设在闪蒸喷管外，所述阀体管和闪蒸喷管在两端部焊接连接，并在阀体管和闪蒸喷管间形成密闭的腔体，所述阀体管外周设置有多根导压管，所述导压管与腔体连通，所述导压管的端口设置有截止阀或者压力报警开关；所述闪蒸喷管内表面呈圆台形，所述闪蒸喷管的入口直径小于出口直径。本发明采用双层设计，通过充放气截止阀和压力报警开关实现失压报警，提升安全性能；失压报警后仍能正常工作，不需要紧急停机维修，大大提高系统鲁棒性和可靠性。

Description

一种用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种管段及其控制方法，尤其涉及一种用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段及其控制方法。
背景技术
控制阀的品种各式各样，以适应不同的工况。控制阀可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。控制阀常见介质是液体或者气体，一般不能稳定且可靠工作在闪蒸工况。闪蒸就是高压的饱和液体进入比较低压的容器中后，由于压力的突然降低，使这些饱和液体变成一部分的容器压力下的饱和蒸汽和饱和液。这种突然的部分蒸发对管道部件会产生比较严重的危害，液体变成气体后导致流速的快速增加，部分未蒸发的液体高速和管道部件碰撞，会产生类似喷砂的破坏效果。在某些系统中，最典型的如煤直接液化系统中，由于液体中含有大量的固态高硬度颗粒会加剧闪蒸的破坏。当溶剂油闪蒸时体积扩大700倍以上，造成管道中介质的流速飙升，有时都可以突破音速。固体颗粒以这样的高速度打在控制阀内壁，会造成快速的磨损。一旦阀体被磨穿，介质泄漏就会造成事故。
闪蒸的发生是由系统参数决定的，无法通过改变控制阀结构进行避免。目前的解决方案是在阀体外部设置超声波壁厚测试装置，由于只能在预测的破坏点设置探头，而控制阀内部的流场非常复杂，在高速湍流的情况下还存在较强的随机性，实际效果完全无法达到预期的目的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段及其控制方法，解决上述问题。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段，包括管段本体，所述管段本体为双层结构，包括内层的闪蒸喷管和外层的阀体管，所述阀体管套设在闪蒸喷管外，所述阀体管和闪蒸喷管在两端部焊接连接，并在阀体管和闪蒸喷管间形成密闭的腔体，所述阀体管外周设置有多根导压管，所述导压管与腔体连通，所述导压管的端口设置有截止阀或者压力报警开关；所述闪蒸喷管内表面呈圆台形，所述闪蒸喷管的入口直径小于出口直径。
进一步的，所述闪蒸喷管的外壁局部设置有加强部，所述加强部的厚度大于闪蒸喷管管壁的厚度，所述加强部设置在闪蒸喷管靠近入口端的外周，所述加强部沿闪蒸喷管外周均匀设置，所述加强部沿闪蒸喷管轴向呈弧形设置。
进一步的，所述闪蒸喷管的内表面设置有硬化层，所述闪蒸喷管的圆台形内表面的顶角为5-15度。
进一步的，所述阀体管包括入口段、过渡段和出口段，所述入口段和过渡段呈圆台形，所述出口段呈圆柱形，所述过渡段连接入口段和出口段，所述出口段的直径大于入口段的最大直径，所述过渡段的顶角小于入口段的顶角。
进一步的，所述导压管垂直设置在出口段的外周，所述导压管为四根，四根所述导压管的端部分别设有充放气截止阀、备用截止阀、压力报警开关和备用压力报警开关。
进一步的，所述管段本体的入口端设置有入口法兰，所述管段本体的出口端设置有出口法兰，所述管段本体的入口端连接到控制阀，所述管段本体的出口端连接到闪蒸罐。
本发明为解决上述技术问题而采用的另一技术方案是提供一种用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段的控制方法，包括如下步骤：S1：将管段本体的入口端连接到控制阀，管段本体的出口端连接到闪蒸罐；S2：通过充放气截止阀将阀体管和闪蒸喷管间的腔体内的空气抽出；S3：通过充放气截止阀向阀体管和闪蒸喷管间的腔体内充入氮气；S4：控制阀开启，流体进入管段本体；S5：待管段本体的压力和温度稳定后开启压力报警开关；S6：通过压力报警开关监测控制阀工作过程中阀体管和闪蒸喷管间的密闭腔体的压力，直到控制阀关闭。
进一步的，所述步骤S6中，当压力报警开关检测的压力低于设定值，则说明闪蒸喷管出现破损泄露，压力报警开关进行报警，待现阶段的工作完成后进行检修。
进一步的，所述充放气截止阀故障时，通过备用截止阀替换充放气截止阀进行空气的抽出和氮气的充入。
进一步的，所述压力开关故障时，将备用压力开关替换压力开关，在控制阀工作过程中监测阀体管和闪蒸喷管间的腔体的压力。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段及其控制方法，采用双层设计，通过充放气截止阀和压力报警开关实现失压报警，提升安全性能；失压报警后仍能正常工作，不需要紧急停机维修，大大提高系统鲁棒性和可靠性；进行流道易损点强化和内表面硬化，提高使用寿命；进行截止阀和压力报警的冗余设计，进一步提高可靠性；结构简单，设计合理，加工工艺性较好，成本低；配合控制阀使用，将闪蒸破坏点导入到闪蒸喷管内，提高控制阀的使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例中用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段结构示意图；
图2为本发明实施例中用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段剖视图；
图3为本发明实施例中闪蒸喷管剖视图。
图中：
1阀体管 2闪蒸喷管 3充放气截止阀
4压力报警开关 5出口法兰 6入口法兰
7导压管 8加强部 9硬化层
10备用截止阀 11备用压力报警开关 12入口段
13过渡段 14出口段。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1为本发明实施例中用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段结构示意图；图2为本发明实施例中用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段剖视图。
请参见图1和图2，本发明实施例的用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段，包括管段本体，所述管段本体为双层结构，包括内层的闪蒸喷管2和外层的阀体管1，所述阀体管1套设在闪蒸喷管2外，所述阀体管1和闪蒸喷管2在两端部焊接连接，并在阀体管1和闪蒸喷管2间形成密闭的腔体，所述阀体管1外周设置有多根导压管7，所述导压管7与腔体连通，所述导压管7的端口设置有截止阀或者压力报警开关4；所述闪蒸喷管2内表面呈圆台形，规则的圆台内表面，便于硬化层9的实现；所述闪蒸喷管2的入口直径小于出口直径；由于介质由液相变为气相后体积会有很大增加，所以闪蒸喷管2的出口直径大于入口直径。
请同时参见图3，本发明实施例的用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段，闪蒸喷管2的外壁局部设置有加强部8，所述加强部8的厚度大于闪蒸喷管2管壁的厚度，所述加强部8设置在闪蒸喷管2靠近入口端的外周，在最容易破坏的部位增加壁厚，提高使用寿命，所述加强部8沿闪蒸喷管2外周均匀设置，所述加强部8沿闪蒸喷管2轴向呈弧形设置；所述闪蒸喷管2的内表面设置有硬化层9，硬化层9结构强度高，不容易剥落，提高使用寿命；所述闪蒸喷管2的圆台形内表面的顶角为5-15度，减小流体中固体颗粒的切入角，降低磨损速度。
具体的，本发明实施例的用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段，阀体管1包括入口段12、过渡段13和出口段14，所述入口段12和过渡段13呈圆台形，所述出口段14呈圆柱形，所述过渡段13连接入口段12和出口段14，所述出口段14的直径大于入口段12的最大直径，所述过渡段13的顶角小于入口段的顶角。
优选的，本发明实施例的用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段，导压管7垂直设置在出口段14的外周，所述导压管7为四根，四根所述导压管7的端部分别设有充放气截止阀3、备用截止阀10、压力报警开关4和备用压力报警开关11。
具体的，本发明实施例的用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段，管段本体的入口端设置有入口法兰6，所述管段本体的出口端设置有出口法兰5，所述管段本体的入口端连接到控制阀，所述管段本体的出口端连接到闪蒸罐。
本发明实施例的用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段的控制方法，包括如下步骤：
S1：将管段本体的入口端连接到控制阀，管段本体的出口端连接到闪蒸罐；
S2：通过充放气截止阀3将阀体管1和闪蒸喷管2间的腔体内的空气抽出；
S3：通过充放气截止阀3向阀体管1和闪蒸喷管2间的腔体内充入氮气；
S4：控制阀开启，流体进入管段本体；
S5：待管段本体的压力和温度稳定后开启压力报警开关4；
S6：通过压力报警开关4监测控制阀工作过程中阀体管1和闪蒸喷管2间的密闭腔体的压力，直到控制阀关闭。
具体的，本发明实施例的用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段的控制方法，在步骤S6中，当压力报警开关6检测的压力低于设定值，则说明闪蒸喷管2出现破损泄露，压力报警开关6进行报警，此时管道本体仍能正常工作，可以择机检修，而不需要紧急停机，可以待现阶段的工作完成后进行检修，大大提高系统鲁棒性和可靠性。
具体的，本发明实施例的用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段的控制方法，充放气截止阀3故障时，通过备用截止阀10替换充放气截止阀3进行空气的抽出和氮气的充入；压力开关4故障时，将备用压力开关11替换压力开关4，在控制阀工作过程中监测阀体管和闪蒸喷管间的腔体的压力，进行冗余设计，进一步提高可靠性。
综上所述，本发明实施例的用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段及其控制方法，采用双层设计，通过充放气截止阀3和压力报警开关3实现失压报警，提升安全性能；失压报警后仍能正常工作，不需要紧急停机维修，大大提高系统鲁棒性和可靠性；进行流道易损点强化和内表面硬化，提高使用寿命；进行截止阀和压力报警的冗余设计，进一步提高可靠性；结构简单，设计合理，加工工艺性较好，成本低；配合控制阀使用，将闪蒸破坏点导入到闪蒸喷管2内，提高控制阀的使用寿命。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段，其特征在于，包括管段本体，所述管段本体为双层结构，包括内层的闪蒸喷管和外层的阀体管，所述阀体管套设在闪蒸喷管外，所述阀体管和闪蒸喷管在两端部焊接连接，并在阀体管和闪蒸喷管间形成密闭的腔体，所述阀体管外周设置有多根导压管，所述导压管与腔体连通，所述导压管的端口设置有截止阀或者压力报警开关；所述闪蒸喷管内表面呈圆台形，所述闪蒸喷管的入口直径小于出口直径。
2.如权利要求1所述的用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段，其特征在于，所述闪蒸喷管的外壁局部设置有加强部，所述加强部的厚度大于闪蒸喷管管壁的厚度，所述加强部设置在闪蒸喷管靠近入口端的外周，所述加强部沿闪蒸喷管外周均匀设置，所述加强部沿闪蒸喷管轴向呈弧形设置。
3.如权利要求2所述的用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段，其特征在于，所述闪蒸喷管的内表面设置有硬化层，所述闪蒸喷管的圆台形内表面的顶角为5-15度。
4.如权利要求1所述的用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段，其特征在于，所述阀体管包括入口段、过渡段和出口段，所述入口段和过渡段呈圆台形，所述出口段呈圆柱形，所述过渡段连接入口段和出口段，所述出口段的直径大于入口段的最大直径，所述过渡段的顶角小于入口段的顶角。
5.如权利要求4所述的用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段，其特征在于，所述导压管垂直设置在出口段的外周，所述导压管为四根，四根所述导压管的端部分别设有充放气截止阀、备用截止阀、压力报警开关和备用压力报警开关。
6.如权利要求1所述的用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段，其特征在于，所述管段本体的入口端设置有入口法兰，所述管段本体的出口端设置有出口法兰，所述管段本体的入口端连接到控制阀，所述管段本体的出口端连接到闪蒸罐。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将管段本体的入口端连接到控制阀，管段本体的出口端连接到闪蒸罐；
S2：通过充放气截止阀将阀体管和闪蒸喷管间的腔体内的空气抽出；
S3：通过充放气截止阀向阀体管和闪蒸喷管间的腔体内充入氮气；
S4：控制阀开启，流体进入管段本体；
S5：待管段本体的压力和温度稳定后开启压力报警开关；
S6：通过压力报警开关监测控制阀工作过程中阀体管和闪蒸喷管间的密闭腔体的压力，直到控制阀关闭。
8.如权利要求7所述的用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段的控制方法，其特征在于，所述步骤S6中，当压力报警开关检测的压力低于设定值，则说明闪蒸喷管出现破损泄露，压力报警开关进行报警，待现阶段的工作完成后进行检修。
9.如权利要求7所述的用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段的控制方法，其特征在于，所述充放气截止阀故障时，通过备用截止阀替换充放气截止阀进行空气的抽出和氮气的充入。
10.如权利要求7所述的用于参杂固体颗粒流体的闪蒸管段的控制方法，其特征在于，所述压力开关故障时，将备用压力开关替换压力开关，在控制阀工作过程中监测阀体管和闪蒸喷管间的腔体的压力。
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