CN112728175A - 一种新型自控式紧急截断操作系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型自控式紧急截断操作系统。包括反作用闸阀、单作用执行器、先导阀组件、泵、主控阀本体、溢流阀、压力表、高压不锈钢管、蓄能器、控制管道，所述反作用闸阀、单作用执行器、先导阀组件、泵、溢流阀、压力表、高压不锈钢管、蓄能器、控制管道安装在所述主控阀本体上，所述主控阀本体内设置有第一压力弹簧、阀杆、阀芯套、阀瓣、第二压力弹簧、活塞，所述主控阀本体上开设有第一气口和第二气口。本发明的有益之处：采用二段关闭，可在管道压力恢复正常时自动复位到自动关闭状态，防止人为操作失误导致紧急截断系统失效的风险。

Description

一种新型自控式紧急截断操作系统

技术领域

本发明涉及石油天然气技术领域，尤其涉及一种新型自控式紧急截断操作系统。

背景技术

石油、天然气行业高压管道和容器会因使用时间长、介质腐蚀和冲蚀会有破裂的风险。可能会对人员安全、环境污染造成严重威胁，随着国家对安全、环保重视程度的增加，目前，石油、天然气生产单位都出台了一些新的政策，对安全和环保进行保障。各阀门生产厂家均开始研究紧急放空系统技术，现在市场上已出现了规格的紧急放空阀，紧急放空阀的主要目的是压力波动较大时，可自行放空管道内的介质，从而达到保护上游管道、设备安全的目的。

现国有一种同类产品，缺点有如下几点：

1.受限于主控阀高压密封技术难题，采用降低控制压力的方式，其结构复杂，产品体积大，零部件多，成本高。

2.外置油箱，体积大，增加成本，易受到外力撞击引起泄漏。

3.采用进口控制阀门，接口不能进行统一设计，集成度不高，外接管道较多，泄漏点多。

4.采用二位二通导阀并联直接泄压的方式来开启阀门，在阀门开启过程中，随着主阀的开启流量发生变化，引起管道压力波动，导阀可能会重新关闭，造成紧急放空阀只开启一半，不能起到安全保护的作用，可靠性不高。

5.操作复杂，在开启阀门时，首先需要用截止阀开启导阀进口端，待管道压力恢复正常时，人手开启截止阀，切换为导阀控制模式，人为操作失误的风险高。

发明内容

本发明的目设备的是，提供新型自控式紧急截断操作系统，以克服目前现有技术存在的上述不足。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种新型自控式紧急截断操作系统，其特征在于：包括反作用闸阀、单作用执行器、先导阀组件、泵、主控阀本体、溢流阀、压力表、高压不锈钢管、蓄能器、控制管道，所述反作用闸阀、单作用执行器、先导阀组件、泵、溢流阀、压力表、高压不锈钢管、蓄能器、控制管道安装在所述主控阀本体上，所述主控阀本体内设置有第一压力弹簧、阀杆、阀芯套、阀瓣、第二压力弹簧、活塞，所述阀芯套内嵌在所述主控阀本体内，所述阀杆设置在所述阀芯套内，且所述阀瓣设置在所述阀杆左端，所述阀杆右端连接有拨片，所述阀瓣的右端通过固定螺钉连接着所述活塞，所述主控阀本体上开设有第一气口和第二气口，具体操作步骤如下：

a,打开主控阀，拨动拨片，使泵、蓄能器和执行器接通，用手动泵向阀门的单作用执行器内施加压力，推动活塞下向运动，使阀门打开；

b，当管道压力恢复正常时，先导阀开启，将蓄能器的压力通过控制管道传输到主控阀感应端，推力主控阀的活塞继续向开启方向运行，此时开关拨片在扭力弹簧作用下自动复位；

c，当管道压力超出先导阀设定值时，将主控阀感应端压力泄放，主控阀在压缩弹簧与执行器压力的共同作用下关闭，将执行器内部的压力排出，执行器带动闸阀关闭。

优选的，所述第一压力弹簧设置在所述阀芯套的左端，所述第一压力弹簧的一端与所述主控阀本体内壁贴合设置，一端与所述阀芯套的的外壁凸口相贴合设置。

优选的，所述第二压力弹簧设置在所述阀芯套的右端，所述第二压力弹簧的一端与所述阀芯套的外壁凸口想贴合设置，一端与所述活塞端面贴合设置。

优选的，所述拨片通过转动轴固定安装在所述阀杆右端。

本发明的有益效果是：本发明的主控阀采用二段关闭，可在管道压力恢复正常时自动复位到自动关闭状态，防止人为操作失误导致紧急截断系统失效的风险，采用了高压阀芯加双重欠平衡结构设计，最大工作压力可达42MPa，并且能够通过欠平衡的结构，实现压力自封并辅助开启；本发明将所有控制元件和驱动元件全部安装在阀门上，在阀块上采用插装式控制元件，集成度高，提高了可靠性，减小了阀门的体积、重量和成本，降低了对工作环境的要求，操作维护方便；手动开启，发生故障时自动关闭，无须外接任何能源，为压力管道元件和现场人员提供安全保障，驱动介质循环利用，无污染。

附图说明

图1为本发明一种新型自控式紧急截断操作系统的主控阀本体结构示意图；

图2为本发明一种新型自控式紧急截断操作系统的系统示意图；

图中：1、主控阀本体；11、第一气口；12、第二气口；2、第一压力弹簧；3、阀杆；4、阀芯套；5、阀瓣；6、第二压力弹簧；7、活塞；8、拨片；9、固定螺钉。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1和图2，本实施案例是一种新型自控式紧急截断操作系统，包括反作用闸阀、单作用执行器、先导阀组件、泵、主控阀本体 1、溢流阀、压力表、高压不锈钢管、蓄能器、控制管道，所述反作用闸阀、单作用执行器、先导阀组件、泵、溢流阀、压力表、高压不锈钢管、蓄能器、控制管道安装在所述主控阀本体1上，所述主控阀本体1内设置有第一压力弹簧2、阀杆3、阀芯套4、阀瓣5、第二压力弹簧6、活塞7，所述阀芯套4内嵌在所述主控阀本体1内，所述阀杆3设置在所述阀芯套4内，且所述阀瓣5设置在所述阀杆3左端，所述阀杆3右端连接有拨片8，所述阀瓣8的右端通过固定螺钉9连接着所述活塞7，所述主控阀本体1上开设有第一气口11和第二气口12，具体操作步骤如下：

a,打开主控阀，拨动拨片，使泵、蓄能器和执行器接通，用手动泵向阀门的单作用执行器内施加压力，推动活塞下向运动，使阀门打开；

b，当管道压力恢复正常时，先导阀开启，将蓄能器的压力通过控制管道传输到主控阀感应端，推力主控阀的活塞继续向开启方向运行，此时开关拨片在扭力弹簧作用下自动复位；

c，当管道压力超出先导阀设定值时，将主控阀感应端压力泄放，主控阀在压缩弹簧与执行器压力的共同作用下关闭，将执行器内部的压力排出，执行器带动闸阀关闭。

所述第一压力弹簧设置在所述阀芯套的左端，所述第一压力弹簧的一端与所述主控阀本体内壁贴合设置，一端与所述阀芯套的的外壁凸口相贴合设置。

所述第二压力弹簧设置在所述阀芯套的右端，所述第二压力弹簧的一端与所述阀芯套的外壁凸口想贴合设置，一端与所述活塞端面贴合设置。

所述拨片通过转动轴固定安装在所述阀杆右端。

本发明的工作原理：压力从第一气口11端进入，将拨片8拉出，阀杆3带动阀瓣5向左移动，与阀芯套4之间形成密封状态，阀门关闭，此时，在内压作用下，阀芯套4受到向右的推力，迫使阀瓣5与阀芯套4贴合紧密，实现压力自封；当管道压力正常时，导阀自动打开，向P端施加压力，在压力推动下，活塞7带动阀杆3和阀芯套4 继续向左移动，拨片8在压力弹簧作用下复位，此时阀门保持在关闭状态；当管道压力异常，导阀泄放掉P端压力，在压力弹簧和内压共同作用下，阀瓣5和阀芯套4向左移动，阀芯套4提前被限位，阀门开启，压力从第二气口端泄放。

本发明的有益之处，本发明的主控阀采用二段关闭，可在管道压力恢复正常时自动复位到自动关闭状态，防止人为操作失误导致紧急截断系统失效的风险，采用了高压阀芯加双重欠平衡结构设计，最大工作压力可达42MPa，并且能够通过欠平衡的结构，实现压力自封并辅助开启；本发明将所有控制元件和驱动元件全部安装在阀门上，在阀块上采用插装式控制元件，集成度高，提高了可靠性，减小了阀门的体积、重量和成本，降低了对工作环境的要求，操作维护方便；手动开启，发生故障时自动关闭，无须外接任何能源，为压力管道元件和现场人员提供安全保障，驱动介质循环利用，无污染。

术语解释：

反作用闸阀—闸阀流道孔的方向与常阀门相反，无平衡杆、双向下游密封设计，当管道存在压力时，压力进入阀门中腔，可产生阀杆截面积*压力的推力，可通过管道介质自身对阀门进行关闭。一般情况下在使用时，通过单作用液动或气动执行器驱动，可以实现故障关闭。

单作用执行器—单作用执行器是一种弹簧复位的液缸或气缸，在用作阀门执行机构时，根据其功能可分为直行程和角行程两种，用于闸阀一般采用直行程，用于旋塞阀一般采用角行程。根据驱动方式又可以分为气动和液动，根据结构可分为活塞式和薄膜式。本阀采用的执行器在上述基础上，利用执行器壳体装弹簧的剩余空间来作为油箱，减小了整个阀门的重量、体积、成本。

先导阀—先导阀是一种液动或气动的二位二通或二位三通柱塞阀，由换向阀芯、弹簧、活塞、壳体等零件组成，通过压力与弹簧推力来控制阀门的启闭。

蓄能器—贮存压力的一种容器，可分为活塞式和气囊式，使用前向内部充满压力，由压缩气体或弹簧充当蓄能介质。

溢流阀—溢流阀是一种液压压力控制阀，，在液压设备中主要起定压溢流作用，稳压，系统卸荷和安全保护作用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型自控式紧急截断操作系统，其特征在于：包括反作用闸阀、单作用执行器、先导阀组件、泵、主控阀本体、溢流阀、压力表、高压不锈钢管、蓄能器、控制管道，所述反作用闸阀、单作用执行器、先导阀组件、泵、溢流阀、压力表、高压不锈钢管、蓄能器、控制管道安装在所述主控阀本体上，所述主控阀本体内设置有第一压力弹簧、阀杆、阀芯套、阀瓣、第二压力弹簧、活塞，所述阀芯套内嵌在所述主控阀本体内，所述阀杆设置在所述阀芯套内，且所述阀瓣设置在所述阀杆左端，所述阀杆右端连接有拨片，所述阀瓣的右端通过固定螺钉连接着所述活塞，所述主控阀本体上开设有第一气口和第二气口，具体操作步骤如下：

a,打开主控阀，拨动拨片，使泵、蓄能器和执行器接通，用手动泵向阀门的单作用执行器内施加压力，推动活塞下向运动，使阀门打开；

b，当管道压力恢复正常时，先导阀开启，将蓄能器的压力通过控制管道传输到主控阀感应端，推力主控阀的活塞继续向开启方向运行，此时开关拨片在扭力弹簧作用下自动复位；

c，当管道压力超出先导阀设定值时，将主控阀感应端压力泄放，主控阀在压缩弹簧与执行器压力的共同作用下关闭，将执行器内部的压力排出，执行器带动闸阀关闭。

2.根据权利要求1所述的一种新型自控式紧急截断操作系统，其特征在于：所述第一压力弹簧设置在所述阀芯套的左端，所述第一压力弹簧的一端与所述主控阀本体内壁贴合设置，一端与所述阀芯套的的外壁凸口相贴合设置。

3.根据权利要求1所述的一种新型自控式紧急截断操作系统，其特征在于：所述第二压力弹簧设置在所述阀芯套的右端，所述第二压力弹簧的一端与所述阀芯套的外壁凸口想贴合设置，一端与所述活塞端面贴合设置。

4.根据权利要求1所述的一种新型自控式紧急截断操作系统，其特征在于：所述拨片通过转动轴固定安装在所述阀杆右端。

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