CN113932034B - 一种可全程监控球阀状态并定时开启的智能超低温球阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可全程监控球阀状态并定时开启的智能超低温球阀，属于球阀技术领域，其技术方案为：包括阀体、长径盖和阀杆，阀体内设有球体，阀杆贯穿长径盖并与球体相连；所述阀杆远离球体的一端连接执行机构，且阀杆安装角度检测器，角度检测器能够获取角度信息并传输至控制箱，以在球体旋转至设定角度时通过控制箱控制执行机构停止动作。本发明通过角度检测器实时监测球阀开启角度，并通过控制箱能够实时显示球阀状态并定时开启球阀。
Description
技术领域
本发明涉及球阀技术领域，尤其涉及一种可全程监控球阀状态并定时开启的智能超低温球阀。
背景技术
常规球阀使用手动控制或者电动执行结构控制，开启时全关或者全开。在传输常规介质时，普通球阀可满足使用要求。但是当传输介质为特殊化工产品时，由于介质的沉积、结晶及特殊化学反应的存在，如果球阀不定期活动，球阀会出现开启扭矩增大，阀门堵塞等问题。严重情况下，球阀球体和阀杆将无法正常开启。特别是液化天然气(LNG)的传输过程中，球阀始终处于超低温状态，如果球阀不能远程控制维护，将会带来阀杆结冰、管道压力过高、管道和阀体损坏等严重问题。上述问题导致球阀故障率高，寿命减少，液体传输安全性低。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种可全程监控球阀状态并定时开启的智能超低温球阀，通过角度检测器实时监测球阀开启角度，并通过控制箱能够实时显示球阀状态并定时开启球阀。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明的实施例提供了一种可全程监控球阀状态并定时开启的智能超低温球阀，包括阀体、长径盖和阀杆，阀体内设有球体，阀杆贯穿长径盖并与球体相连；
所述阀杆远离球体的一端连接执行机构，且阀杆安装角度检测器，角度检测器能够获取角度信息并传输至控制箱，以在球体旋转至设定角度时通过控制箱控制执行机构停止动作。
作为进一步的实现方式，所述阀体内设有位于球体一侧的进口阀座，位于球体另一侧的出口阀座；阀体与进口阀座、出口阀座之间均设有相互垂直的阀座轴向密封和阀座径向密封。
作为进一步的实现方式，所述阀座轴向密封和阀座径向密封采用耐低温材料。
作为进一步的实现方式，所述长径盖内设有锥形节流孔，所述锥形节流孔内设有弹簧、与弹簧连接的锥块。
作为进一步的实现方式，所述控制箱内设有超声检查单元，锥形节流孔与超声检查单元配合检测球阀内泄。
作为进一步的实现方式，所述阀杆靠近执行机构的一端与长径盖之间填充有填料函。
作为进一步的实现方式，所述球体安装在球体阀座内，球体和球体阀座之间填充球体阀座密封；球体与阀杆之间设有球体轴向密封，球体周向与长径盖之间设有球体径向密封；球体与进口阀座、出口阀座之间设有球体密封。
作为进一步的实现方式，所述阀体设有侧泄压口，侧泄压口出口安装单向安全阀。
作为进一步的实现方式，所述控制箱设有显示面板、模式选择开关和球阀控制按钮，模式选择开关设有手动、电动、自动三种模式，球阀控制按钮设有开启、停止、关闭三种模式。
作为进一步的实现方式，所述长径盖外侧安装有分体式滴水盘。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明的阀体连接角度检测器，角度检测器可准确的检测处球体相对于阀体的旋转角度，从而实现球阀开启状态的监控；控制箱可接收并处理角度检测器的信号，当球阀球体旋转至全开和全关状态时，控制箱发出停止信号，球阀实现完全开启或者关闭。
(2)本发明的控制箱设置模式选择开关和显示界面，模式选择开关处于自动控制状态时，可通过球阀自动开启设定界面设定开启时间间隔和球阀下次开启时间；球阀开启角度显示界面和球阀开启状态图例界面可分别通过数值和图像显示球阀的实际开启状态。
(3)本发明的长径盖上设有锥形节流孔，锥形节流孔内设有弹簧和锥块，从而实现单向节流功能；且锥形节流孔可配合控制箱内的超声检查单元检测球阀的内泄。
(4)本发明的长径盖和阀杆高位设置填料函，填料函远离低温区域，可有效的防止因温度传递而导致的密封问题；阀体和进口阀座、出口阀座之间设有阀座轴向密封和阀座径向密封，实现双层防护；球体和阀杆、阀体之间均设有相应的密封，增加球阀的密封性能。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明根据一个或多个实施方式的轴向剖视图；
图2是本发明根据一个或多个实施方式的径向剖视图；
图3是本发明根据一个或多个实施方式的阀体密封局部放大图；
图4是本发明根据一个或多个实施方式的阀杆密封局部放大图；
图5是本发明根据一个或多个实施方式的整体结构示意图；
图6是本发明根据一个或多个实施方式的控制箱示意图；
图7是本发明根据一个或多个实施方式的控制箱操作界面示意图
其中，1.阀体；2.进口阀座；3.密封圈；4.长径盖；5.滴水盘；6.执行机构；7.阀杆；8.锥形节流孔；9.吊装装置；10.球体；11.出口阀座；12.阀座密封；13.球体阀座；14.侧泄压口；15.安全阀；16.阀座轴向密封；17.阀座径向密封；18.球体密封；19.球体径向密封；20.球体轴向密封；21.填料函；22.角度检测器；23.执行动力源；24.控制箱；25.传动箱；26.手轮；27.模式显示界面；28.球阀开启角度显示界面；29.球阀自动开启设定界面；30.球阀开启状态图例界面；31.模式选择开关；32.球阀控制按钮。
具体实施方式
实施例一：
本实施例提供了一种可全程监控球阀状态并定时开启的智能超低温球阀，如图1和图2所示，包括阀体1、长径盖4、阀杆7、执行机构6和控制箱24，长径盖4与阀体1可拆卸连接，阀体1内设有球体10，阀杆7穿过长径盖4内部并与球体10连接；阀杆7远离球体10的一端连接执行机构6。
所述阀杆7远离球体10的一端安装角度检测器22，通过角度检测器22实时检测阀杆7旋转角度；角度检测器22能够将信号传至控制箱24，通过控制箱24控制执行机构6动作。控制箱24可接收并处理角度检测器22的信号，当球体10旋转至全开和全关状态时，控制箱24发出执行动力源停止信号，球阀实现完全开启或者关闭。
所述角度检测器22不受介质温度、腐蚀性、冲击的影响，可准确的检测处球体10相对于阀体1的旋转角度，从而实现球阀开启状态的监控。
具体的，所述球体10安装在球体阀座13内且球体阀座13位于球体10下侧，球体10和球体阀座13之间填充球体阀座密封12。阀体1通过阀杆7的旋转带动球体10旋转并随时停止，可实现球阀精确控制。球体阀座密封12使用免润滑石墨材料制作，球体10旋转阻力下，球体10旋转精度、球阀密封可靠。
球体10一侧设有进口阀座2，另一侧设有出口阀座11，进口阀座2和出口阀座11均设于阀体1内；进口阀座2和阀体1之间设有相互垂直的阀座轴向密封16和阀座径向密封17，出口阀座11和阀体1之间同样设有相互垂直的阀座轴向密封16和阀座径向密封17，通过两组相互垂直的密封结构实现双层防护，密封结构使用耐低温材料PCTEF，可满足零下162.5℃工作要求。
当球体10和进口阀座2内孔平齐时，球阀开启；当球体10和进口阀座2内孔垂直时，球阀关闭；从而实现球阀的开启和流量变化。
进一步的，如图3所示，球体10与阀杆7的连接端之间设有球体轴向密封20，球体10周向与长径盖4之间设有球体径向密封19；球体10与进口阀座2、出口阀座11之间设有球体密封18，通过多种密封保证球阀的密封性。
在本实施例中，所述长径盖4与阀体1通过螺栓连接，且长径盖4和阀体1的接触面设有密封圈3，长径盖4整体取出后，可在线检修球体10、球体阀座13、进口阀座2、出口阀座11及内部所有密封圈。
所述长径盖4外覆耐低温树脂材料，由于树脂的热导率显著低于金属材料，可限制降低长径盖4外表面温度，减少凝水。长径盖4内设有锥形节流孔8，锥形节流孔8位于阀杆7一侧，其向下倾斜一定角度，锥形节流孔8内设有弹簧和锥块，弹簧和锥块连接，通过弹簧和锥块实现单向节流功能。
球体处于开启状态时，由于温差的作用，长径盖4内压力大于阀座和阀体1所形成的密闭空间压力，节流阀关闭，最大限度的减少阀体内外的能量交换，减少阀杆7结冰的可能；球体10处于关闭状态时，管道内压力持续作用于锥形节流孔8上，锥形节流孔8开启，减少阀体开启所需的扭矩。
长径盖4的锥形节流孔8可配合控制箱24内的超声检查单元检测球阀的内泄。当球阀出现内泄时，低温介质将通过锥形节流孔8、长颈盖喷射出来，喷射的高温射流将在球阀管壁上激发弹性波，其频率在30-50HZ，该信号经控制箱24接收滤除背景噪声后，实现球阀泄露量及球阀故障的多重检测，确保球阀使用的安全性能。
进一步的，所述阀体1靠近下侧设有侧泄压口14，侧泄压口14的出口安装单向安全阀15，单向安全阀15压力可调，其泄压孔通过管线连接至LNG传输系统低压侧，通过球阀泄压实现零排放。
如图4所示，长径盖4和阀杆7使用加长结构，阀杆7靠近执行机构6的一端与长径盖4之间填充有填料函21，填料函21远离低温区域，可有效的防止因温度传递而导致的密封问题。所述填料函21使用免润滑石墨材料，多层叠加，确保了阀杆7的对中性，减少了阀体开启所需的扭矩，同时密封可靠。
进一步的，长径盖4周向外侧固定有滴水盘5，本实施例的滴水盘5为分体式结构，采用两片对接形成圆盘形结构。滴水盘5可以采用焊接或者胶结的方式和长径盖4连接。当低温条件下出现冷凝水时，滴水盘5可阻止冷凝水进入阀体中。
所述长径盖4的上侧安装有吊装装置9，以满足吊装需求。
进一步的，如图5所示，执行机构6包括传动箱25，传动箱25连接阀杆7，传动箱25设有手轮26和执行动力源23，通过执行动力源23和手轮26使阀杆7可以电动控制，也可以手动控制。
所述执行动力源23为具备精确控制功能的步进电机、电动缸等。当执行动力源23不同时，相应的传动箱25会有略微不同，传动箱25结构为现有技术，此处不再赘述。
控制箱24固定于传动箱25上，控制箱24可接收执行动力源23的执行动力信号。当执行动力源23为步进电机时，控制箱24接收转速和扭矩信号；当执行动力源23为电缸时，控制箱24接收行程和拉力信号。控制箱24具备机器学习和反馈功能，球阀调试完成后，控制箱24首先进入记录模式，机器收集一定时间内的转速(行程)和扭矩(拉力)信号，并将数据进行处理。特定时间后，控制箱24将进入自反馈模式，当速度(行程)和扭矩(拉力)超出机器所收集的数值之外，机器将视为异常并报警，提醒操作人员需检测球阀是否出现冰冻、阀杆堵塞、密封圈泄露等。
进一步的，如图6和图7所示，所述控制箱24设有显示面板、模式选择开关31和球阀控制按钮32，其中，显示面板具有模式显示界面27、球阀开启角度显示界面28、球阀自动开启设定界面29和球阀开启状态图例界面30，球阀开启角度显示界面28和球阀开启状态图例界面30可分别通过数值和图像显示球阀的实际开启状态。
所述球阀控制按钮32设有开启、停止和关闭三个模式，球阀控制按钮32处于开启状态时，执行动力源23带动阀杆7旋转，阀杆7带动球体10开启；球阀控制按钮32处于停止状态时，执行动力源23停止运动，阀杆7和球体10停止旋转，球阀开启在特定位置；球阀控制按钮32处于关闭状态时，执行动力源23带动阀杆7旋转，阀杆7带动球体10关闭。
模式选择开关31处于自动控制状态时，控制箱24上球阀自动开启设定界面29可用，可通过球阀自动开启设定界面29设定开启时间间隔和球阀下次开启时间。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种可全程监控球阀状态并定时开启的智能超低温球阀，其特征在于，包括阀体、长径盖和阀杆，阀体内设有球体，阀杆贯穿长径盖并与球体相连；
所述阀杆远离球体的一端连接执行机构，且阀杆安装角度检测器，角度检测器能够获取角度信息并传输至控制箱，以在球体旋转至设定角度时通过控制箱控制执行机构停止动作；
所述角度检测器不受介质温度、腐蚀性、冲击的影响；
所述长径盖内设有锥形节流孔，所述锥形节流孔内设有弹簧、与弹簧连接的锥块；
球体阀座密封使用免润滑石墨材料制作，球体旋转阻力小，球体旋转精度、球阀密封可靠；
所述阀体设有侧泄压口，侧泄压口出口安装单向安全阀；侧泄压口通过管线连接至LNG传输系统低压侧，通过球阀泄压实现零排放；
所述的控制箱具备机器学习和反馈功能，所述控制箱内设有超声检查单元，锥形节流孔与超声检查单元配合检测球阀内泄。
2.根据权利要求1所述的一种可全程监控球阀状态并定时开启的智能超低温球阀，其特征在于，所述阀体内设有位于球体一侧的进口阀座，位于球体另一侧的出口阀座；阀体与进口阀座、出口阀座之间均设有相互垂直的阀座轴向密封和阀座径向密封。
3.根据权利要求2所述的一种可全程监控球阀状态并定时开启的智能超低温球阀，其特征在于，所述阀座轴向密封和阀座径向密封采用耐低温材料。
4.根据权利要求1所述的一种可全程监控球阀状态并定时开启的智能超低温球阀，其特征在于，所述阀杆靠近执行机构的一端与长径盖之间填充有填料函。
5.根据权利要求1所述的一种可全程监控球阀状态并定时开启的智能超低温球阀，其特征在于，所述球体安装在球体阀座内，球体和球体阀座之间填充球体阀座密封；球体与阀杆之间设有球体轴向密封，球体周向与长径盖之间设有球体径向密封；球体与进口阀座、出口阀座之间设有球体密封。
6.根据权利要求1所述的一种可全程监控球阀状态并定时开启的智能超低温球阀，其特征在于，所述控制箱设有显示面板、模式选择开关和球阀控制按钮，模式选择开关设有手动、电动、自动三种模式，球阀控制按钮设有开启、停止、关闭三种模式。
7.根据权利要求1所述的一种可全程监控球阀状态并定时开启的智能超低温球阀，其特征在于，所述长径盖外侧安装有分体式滴水盘。
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