CN111578135A - 一种外泄放的闸阀中腔过压保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外泄放的闸阀中腔过压保护装置，包括与双闸板闸阀进口侧相连通的进口侧主管道，所述进口侧主管道的侧部连通设置有阀前疏水管道，阀前疏水管道上设置有疏水阀；位于疏水阀下游的阀前疏水管道与双闸板闸阀的中腔之间连通设置有过压保护系统，过压保护系统交互连接有用于接收过压保护系统检测信号并能够控制过压保护系统运作的DCS控制器。本发明通过在进口侧主管道的底部连通设置的阀前疏水管道有效地保证了双闸板闸阀不易受损，通过在双闸板闸阀的中腔与阀前疏水管道之间设置过压保护系统，能够实现对双闸板闸阀中腔压力监控，实现了双闸板闸阀中腔超压自动泄放的目的，并且保证了保证双闸板应有双密封的作用。

Description

一种外泄放的闸阀中腔过压保护装置

技术领域

本发明涉及双闸板闸阀过压保护技术领域，更具体涉及一种外泄放的闸阀中腔过压保护装置。

背景技术

双闸板闸阀，其双闸板契合两侧阀座，具有结构简单、密封性能可靠、密封性能好、启闭力矩小、使用寿命长等优点，广泛应用于电力、石油、天然气、化工等管道系统中。正是由于其双侧的优良密封结构，在某些情况下会产生闸阀中腔压力异常升高现象。通常系统流体介质在开机启动后，由冷态变为热态，主管道闸阀冷态是关闭的，当主管道升温暖管到一定温度压力条件后，主闸阀才能开启；当流体(液体或气体)积存于阀门中腔时，如果进口侧流体温度升高，中腔流体的温度会因热传递的原理而升高。由于金属与流体的膨胀系数不一致，阀门中腔体积遇热膨胀远不及流体膨胀速度快，积存在中腔内的流体由冷态变为热态时，流体可能快速膨胀，有的液体可能气化，导致压力急剧升高，增高的压力常常是几何级数。阀门超压的后果十分严重。阀门中腔压力异常升高时，其承压件及启闭件(如阀杆、闸板支撑架、盘根套)的工作应力均会急剧增加，阀板会在膨胀流体作用下楔死在阀座上，驱动机构的驱动力会不堪重负，甚至无法启动，严重时盘根喷出、闸板支撑架断裂、阀杆拉断、电机烧坏，这些现象在许多高温流体管道上高压闸阀中并不鲜见。

如果不对系统采取措施，主闸阀中腔异常升压对系统的破坏几乎是无法避免的，危害主要有：一是对阀门本体的损坏，中腔异常升压时，阀门开启压力会成倍提高，当材料实际应力超过许用应力时，导致阀门无法开启或超应力部位破裂，阀门整机将损坏或报废；二是对生产系统的破坏，阀门的正常开启和关闭是各类工业流程控制的关键，一旦这种开关控制无法顺利实现，系统须停机检修。如果超压阀门阀体、阀盖、盘根填料等薄弱部位发生泄漏或破裂，引起介质外漏；当介质是高温高压、有毒、有害流体时，后果会更加严重，甚至会造成设备与人员的伤害，将会造成巨大的直接或间接损失。

传统的中腔泄压方式有两种，分为内泄压与外泄压的方式。内泄压是在阀板上开设泄压通道，使中腔和进口侧管道相连通，当中腔压力升高时可以通过泄压通道使压力泄放到进口管道中去；外泄压是在阀体外部增设泄压管道，在管道上设置安全阀，通过管道在阀体外将中腔与上游相连接，用于中腔和进口管道的泄放通道连接。

对于内泄压装设泄压孔的阀门，由于中腔通过泄压孔与进口侧连通，则双闸板的进口闸板的密封面失去了密封作用，仅靠出口侧密封面起密封作用，失去了双闸板双密封的优点。有的内泄压通道设置滑阀或密封球，密封效果好，但是结构复杂，另外在高温高压环境下长时间运行后泄压部件容易卡涩失去应有作用。装设外泄压安全阀管道的方式系统比较简单，但缺少系统监控，遇到阀门难以开启时无法判断是否由中腔憋压造成，不宜判断原因。因此以上泄压方式存在局限性，需要进一步改善。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种外泄放的闸阀中腔过压保护装置，以解决传统的内泄压方式会导致双闸板的进口闸板的密封面失去了密封作用，以及外泄压方式无法判断阀门难以开启原因的问题，以实现双闸板闸阀中腔压力监控、超压自动泄放的目的，以保证双闸板应有双密封的作用。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种外泄放的闸阀中腔过压保护装置，包括与双闸板闸阀进口侧相连通用于输送高温高压流体的进口侧主管道，所述进口侧主管道的底部连通设置有用于系统启动时充分疏水、以防止进口侧主管道中积存疏水的阀前疏水管道，阀前疏水管道上设置有用于控制阀前疏水管道通断的疏水阀；位于疏水阀下游的阀前疏水管道与双闸板闸阀的中腔之间连通设置有用于能够检测双闸板闸阀中腔压力并能够将双闸板闸阀中腔内流体泄放至阀前疏水管道内、以达到双闸板闸阀中腔压力泄放目的的过压保护系统，过压保护系统交互连接有用于接收过压保护系统检测信号并能够控制过压保护系统运作的DCS控制器。

进一步优化技术方案，所述过压保护系统包括与双闸板闸阀的中腔相连通的外泄放管道母管，外泄放管道母管与阀前疏水管道之间连通设置有用于能够检测双闸板闸阀中腔压力并能够自动将双闸板闸阀中腔内流体排入到阀前疏水管道内的自动外泄压超压保护系统。

进一步优化技术方案，所述自动外泄压超压保护系统包括连通设置在外泄放管道母管与阀前疏水管道之间的自动外泄放管道，自动外泄放管道上按照流体输送方向依次设置有用于检测双闸板闸阀中腔内流体压力的压力传感器以及用于控制自动外泄放管道通断的电磁泄放阀，压力传感器的信号输出端连接于DCS控制器的输入端，电磁泄放阀的受控端连接于DCS控制器的输出端。

进一步优化技术方案，位于电磁泄放阀和压力传感器两侧的自动外泄放管道上分别设置有常开手动截止阀。

进一步优化技术方案，所述自动外泄放管道的内径不大于10mm。

进一步优化技术方案，所述外泄放管道母管与阀前疏水管道之间还连通设置有用于在自动外泄压超压保护系统失效情况下进行手动操作、以将双闸板闸阀中腔内流体排入到阀前疏水管道内的手动外泄压超压保护系统。

进一步优化技术方案，所述手动外泄压超压保护系统包括连通设置在外泄放管道母管与阀前疏水管道之间的手动外泄放管道以及至少一个设置在手动外泄放管道上的常闭手动截止阀。

进一步优化技术方案，所述手动外泄放管道的内径不大于10mm。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明通过在进口侧主管道的底部连通设置的阀前疏水管道，通过在双闸板闸阀的中腔与阀前疏水管道之间设置过压保护系统，能够实现对双闸板闸阀中腔压力监控，实现了双闸板闸阀中腔超压自动泄放的目的，并且保证了保证双闸板应有双密封的作用。相比常规的双闸板闸阀中腔内泄压和安全阀外泄放管道设计，可实现双闸板闸阀中腔压力实时监控，超压自动泄放的目的。

本发明在自动外泄放管道中压力传感器、电磁泄放阀发生故障时，可关闭第三手动截止阀、第四手动截止阀，对压力传感器、电磁泄放阀进行检修。

手动外泄压超压保护系统能够在自动外泄压超压保护系统发生故障时，手动打开第一手动截止阀和第二手动截止阀，使得双闸板闸阀中腔的流体通过手动外泄放管道泄放到阀前疏水管道内，实现双闸板闸阀中腔压力的泄放。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中：1.进口侧主管道，2.双闸板闸阀，3.疏水阀，4.第二手动截止阀，5.第一手动截止阀，6、外泄放管道引出点，7.外泄放管道母管，8.手动外泄放管道，9.阀前疏水管道，10.第四手动截止阀，11.电磁泄放阀，12.压力传感器，13.第三手动截止阀，14.自动外泄放管道。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

实施例1

一种外泄放的闸阀中腔过压保护装置，结合图1所示，包括进口侧主管道1、阀前疏水管道9、疏水阀3、过压保护系统和DCS控制器。

进口侧主管道1与双闸板闸阀2进口侧相连通，用于输送高温高压流体。

阀前疏水管道9连通设置在进口侧主管道1的底部，用于起到在系统启动时充分疏水作用，以防止进口侧主管道1中积存疏水。

疏水阀3设置在阀前疏水管道9上，用于控制阀前疏水管道9通断。

过压保护系统连通设置在位于疏水阀3下游的阀前疏水管道9与双闸板闸阀2的中腔之间，用于能够检测双闸板闸阀中腔压力，并能够将双闸板闸阀中腔内流体泄放至阀前疏水管道9内，以达到双闸板闸阀中腔压力泄放目的。过压保护系统与DCS控制器交互连接。

过压保护系统包括与双闸板闸阀2的中腔相连通的外泄放管道母管7，双闸板闸阀2的中腔钻有通孔，即为外泄放管道引出点6，外泄放管道引出点6为阀体强度设计相对较好、便于管道焊接操作为宜，外泄放管道母管7与外泄放管道引出点6之间相连通。外泄放管道母管7与阀前疏水管道9之间连通设置有自动外泄压超压保护系统，自动外泄压超压保护系统用于能够检测双闸板闸阀中腔压力，并能够自动将双闸板闸阀中腔内流体排入到阀前疏水管道9内。疏水阀3设置在进口侧主管道1和自动外泄压超压保护系统之间的阀前疏水管道9上。

自动外泄压超压保护系统包括连通设置在外泄放管道母管7与阀前疏水管道9之间的自动外泄放管道14，自动外泄放管道14的进口与外泄放管道母管7相连通，自动外泄放管道14的出口与阀前疏水管道9相连通。自动外泄放管道14上按照流体输送方向依次设置有压力传感器12以及电磁泄放阀11。压力传感器12设置在自动外泄放管道14上，因自动外泄放管道14与双闸板闸阀中腔相连通，压力传感器12能够检测双闸板闸阀中腔内流体压力，压力传感器12的信号输出端连接于DCS控制器的输入端。电磁泄放阀11用于控制自动外泄放管道14通断，电磁泄放阀11的受控端连接于DCS控制器的输出端。

自动外泄放管道14的内径不大于10mm，自动外泄放管道14的材质选择与进口侧主管道1相一致，壁厚选择遵循设计规范。

自动外泄放管道14能够在双闸板闸阀中腔压力超过设定值时自动打开，泄放中腔压力，压力下降到到设定值后自动关闭。

位于电磁泄放阀11和压力传感器12两侧的自动外泄放管道14上分别设置有常开手动截止阀。常开手动截止阀包括设置在压力传感器12上游的第三手动截止阀13以及设置在电磁泄放阀11下游的第四手动截止阀10，第三手动截止阀13和第四手动截止阀10处于常开的状态，以保证自动外泄放管道14的右端与双闸板闸阀中腔相连通。

DCS控制器用于接收过压保护系统检测信号并能够控制过压保护系统运作，可实现双闸板闸阀中腔压力实时监测，具有压力高报警、超压自动泄放、泄压自动关闭功能。DCS控制器的输出端连接有报警灯和主控显示屏，报警灯能够在DCS控制器的控制下进行报警闪烁，主控显示屏能够将压力传感器12检测到的压力值进行显示。

本实施例在实际运作的过程如下。

阀前疏水管道9是在进口侧主管道1投运前，双闸板闸阀2关闭，疏水阀3打开，进口侧主管道暖管缓慢升温，排放疏水，防止进口侧主管道突然大量流入高温高压流体，快速升温，造成热冲击而导致管道、双闸板闸阀疲劳损坏。进口侧主管道暖管结束后(主管道压力、温度、疏水洁净度等参数合格)，才关闭疏水阀3，按要求开启双闸板闸阀2，高温高压流体流入双闸板闸阀。

在运行状态，第三手动截止阀13、第四手动截止阀10处于开启状态，压力传感器12监测双闸板闸阀中腔压力并在主控显示屏上显示实时压力P值。当P值压力超过高温高压流体管道设计压力K1倍时，报警灯报警闪烁；当P值压力超过高温高压流体管道设计压力K2倍时，DCS控制器控制电磁泄放阀11打开，泄放双闸板闸阀中腔压力。

本实施例中，如果自动外泄放管道中压力传感器12、电磁泄放阀11发生故障时，可关闭第三手动截止阀13、第四手动截止阀10，对压力传感器12、电磁泄放阀11进行检修。

实施例2

基于实施例1的基础上，本实施例与实施例1的区别在于，在外泄放管道母管7与阀前疏水管道9之间还连通设置有手动外泄压超压保护系统，手动外泄压超压保护系统用于在自动外泄压超压保护系统失效情况下进行手动操作，以将双闸板闸阀中腔内流体排入到阀前疏水管道9内。手动外泄压超压保护系统即手动泄压冗余系统，与自动外泄压超压保护系统并联设置。

手动外泄压超压保护系统包括连通设置在外泄放管道母管7与阀前疏水管道9之间的手动外泄放管道8以及至少一个设置在手动外泄放管道8上的常闭手动截止阀。

手动外泄放管道8的内径不大于10mm，手动外泄放管道8的的材质选择与进口侧主管道1相一致，壁厚选择遵循设计规范。

本发明中常闭手动截止阀设置有两个，分别为第一手动截止阀5和第二手动截止阀4。

当电磁泄放阀11打开N秒钟后，双闸板闸阀中腔压力P值不下降，并超过高温高压流体管道设计压力K3倍时，DCS控制器控制报警灯报警，认为自动外泄放管道14故障，值班人员打开手动外泄放管道8上的第一手动截止阀5和第二手动截止阀4，泄放双闸板闸阀中腔压力。当双闸板闸阀中腔压力下降恢复P值时，关闭第一手动截止阀5和第二手动截止阀4。

Claims (8)

1.一种外泄放的闸阀中腔过压保护装置，包括与双闸板闸阀(2)进口侧相连通用于输送高温高压流体的进口侧主管道(1)，其特征在于：所述进口侧主管道(1)的底部连通设置有用于系统启动时充分疏水、以防止进口侧主管道(1)中积存疏水的阀前疏水管道(9)，阀前疏水管道(9)上设置有用于控制阀前疏水管道(9)通断的疏水阀(3)；位于疏水阀(3)下游的阀前疏水管道(9)与双闸板闸阀(2)的中腔之间连通设置有用于能够检测双闸板闸阀中腔压力并能够将双闸板闸阀中腔内流体泄放至阀前疏水管道(9)内、以达到双闸板闸阀中腔压力泄放目的的过压保护系统，过压保护系统交互连接有用于接收过压保护系统检测信号并能够控制过压保护系统运作的DCS控制器。

2.根据权利要求1所述的一种外泄放的闸阀中腔过压保护装置，其特征在于：所述过压保护系统包括与双闸板闸阀(2)的中腔相连通的外泄放管道母管(7)，外泄放管道母管(7)与阀前疏水管道(9)之间连通设置有用于能够检测双闸板闸阀中腔压力并能够自动将双闸板闸阀中腔内流体排入到阀前疏水管道(9)内的自动外泄压超压保护系统。

3.根据权利要求2所述的一种外泄放的闸阀中腔过压保护装置，其特征在于：所述自动外泄压超压保护系统包括连通设置在外泄放管道母管(7)与阀前疏水管道(9)之间的自动外泄放管道(14)，自动外泄放管道(14)上按照流体输送方向依次设置有用于检测双闸板闸阀中腔内流体压力的压力传感器(12)以及用于控制自动外泄放管道(14)通断的电磁泄放阀(11)，压力传感器(12)的信号输出端连接于DCS控制器的输入端，电磁泄放阀(11)的受控端连接于DCS控制器的输出端。

4.根据权利要求3所述的一种外泄放的闸阀中腔过压保护装置，其特征在于：位于电磁泄放阀(11)和压力传感器(12)两侧的自动外泄放管道(14)上分别设置有常开手动截止阀。

5.根据权利要求3所述的一种外泄放的闸阀中腔过压保护装置，其特征在于：所述自动外泄放管道(14)的内径不大于10mm。

6.根据权利要求2至5任意一项所述的一种外泄放的闸阀中腔过压保护装置，其特征在于：所述外泄放管道母管(7)与阀前疏水管道(9)之间还连通设置有用于在自动外泄压超压保护系统失效情况下进行手动操作、以将双闸板闸阀中腔内流体排入到阀前疏水管道(9)内的手动外泄压超压保护系统。

7.根据权利要求6所述的一种外泄放的闸阀中腔过压保护装置，其特征在于：所述手动外泄压超压保护系统包括连通设置在外泄放管道母管(7)与阀前疏水管道(9)之间的手动外泄放管道(8)以及至少一个设置在手动外泄放管道(8)上的常闭手动截止阀。

8.根据权利要求7所述的一种外泄放的闸阀中腔过压保护装置，其特征在于：所述手动外泄放管道(8)的内径不大于10mm。

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