CN114017528A - 一种用于氮气式水击泄压阀的控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于氮气式水击泄压阀的控制系统及控制方法，包括泄压及回座复位系统和压力监测系统，当氮气式水击泄压阀发生水击工况时，压力开关P能及时使电磁换向阀进行换向，此时阀芯受水压推动压缩氮气腔体积时其内部的氮气能通过电磁换向阀T口排至周围环境，从而使阀芯与泄压主管路之间的开度能快速达到最大；实现水击工况下氮气式水击泄压阀快速、大流量的泄压；泄压后，压力开关P能使电磁换向阀进行换向复位，此时氮气控制柜和温差平抑瓶对氮气腔内进行充气并推动阀芯复位；由于阀芯的回座速度与氮气腔内的充气速度正相关，因此泄压后通过控制充气速度能调节阀芯的回座速度，从而保护主阀密封件及避免引发阀座二次水击的情况。

Description

一种用于氮气式水击泄压阀的控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种泄压阀的控制系统及控制方法，具体是一种用于氮气式水击泄压阀的控制系统及控制方法。

背景技术

氮气式水击泄压阀属于非自力式阀门，其自身带有气源。氮气式水击泄压阀具有流通能力大、响应迅速、适用性强等特点，多用于流体管网的水击保护。在正常情况下，氮气输入到氮气式水击泄压阀的氮气腔内，在氮气腔内的对阀芯施加压力，使得阀芯对泄压主管路进行封堵；在水击工况下，泄压主管路内的水压大于氮气腔内氮气的压力时，阀芯运动从而使泄压主管路导通进行泄压；由于目前国内外的氮气式水击泄压阀产品受限于自身结构和机理，在水击工况下，阀芯管线压力推动阀芯运动，阀芯会对氮气腔的体积进行压缩，使得氮气腔内氮气压力升高，但是由于氮气腔为整体密封腔，因此氮气无通路排出，导致氮气腔内的氮气压力在压缩过程中逐渐增大，直至氮气腔内的压力与水压相同时，阀芯停止运动，从而导致阀芯与泄压主管路之间的开度受限，并且阀芯在打开过程中会由于氮气压力的不断增大，打开速度会越来越慢，因此无法满足水击工况下快速、大流量的泄压，并且一旦泄压完成后，此时水压快速降低，而氮气腔内的气压过高，导致氮气压力推动阀芯快速对泄压主管路进行封堵，由于其回座速度快，阀芯在封堵时会与泄压主管路产生较大冲击，易损环主阀密封件和引发阀座二次水击的问题，因此现有的水击泄压阀在使用过程中不仅无法实现快速、大流量的泄压；而且泄压时存在易损环主阀密封件和引发阀座二次水击的问题，因此如何能使氮气式水击泄压阀在水击工况下能快速、大流量的泄压，同时泄压后能保护主阀密封件及避免引发阀座二次水击的情况，是本行业亟需解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于氮气式水击泄压阀的控制系统及控制方法，能使氮气式水击泄压阀在水击工况下快速、大流量的泄压，同时泄压后能控制阀芯的回座速度，从而保护主阀密封件及避免引发阀座二次水击的情况。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于氮气式水击泄压阀的控制系统，包括泄压及回座复位系统和压力监测系统，

所述泄压及回座复位系统包括氮气控制柜、温差平抑瓶、第一管路、第二管路、第四管路和第五管路，第二管路一端与温差平抑瓶的端口连接，第二管路另一端与第四管路一端和第一管路一端连接，第四管路另一端与氮气控制柜的端口连接，第一管路另一端与第五管路一端连接，第五管路另一端与氮气式水击泄压阀的氮气腔连接；所述第一管路上装有截止阀J2、截止阀J3和电磁换向阀，电磁换向阀处于截止阀J2和截止阀J3之间，且电磁换向阀的A口通过第一管路与截止阀J2连接，电磁换向阀的P口通过第一管路与截止阀J3连接；所述第二管路上装有截止阀J5、截止阀J6和单向流量调节阀T2，单向流量调节阀T2处于截止阀J5和截止阀J6之间，且单向流量调节阀T2中的单向阀出口通过第二管路与温差平抑瓶的端口连接；所述第四管路上装有单向流量调节阀T1，单向流量调节阀T1中的单向阀出口通过第四管路与氮气控制柜的端口连接；所述第五管路上装有截止阀J1；

所述压力监测系统包括压力开关P、继电器KA1和继电器KA2，压力开关P装在氮气式水击泄压阀入口端，用于检测入口压力；压力开关P设有高压触点S1和低压触点S2，继电器KA1的电磁线圈、继电器KA2的常闭触点K2和高压触点S1串联形成第一支路，第一支路两端与电源正负极连接；继电器KA1的常开触点K1与电磁换向阀的电控端串联形成第二支路，第二支路并联在第一支路两端；继电器KA2的电磁线圈与低压触点S2串联形成第三支路，第三支路并联在第一支路两端。

进一步，还包括第三管路，第三管路上装有压力表和截止阀J4，第三管路并联在第一管路两端。增设该管路作为备份，在正常工作时，截止阀J4为截止状态，第三管路并不使用，当第一管路因断电等因素导致电磁换向阀无法正常使用时，能及时通过开启截止阀J4，使第三管路接通使用，从而保证氮气式水击泄压阀的泄压及复位工作。

进一步，所述电磁换向阀为两位三通电磁换向阀。

进一步，所述电源的电压为24V。

一种用于氮气式水击泄压阀控制系统的控制方法，具体步骤为：

A、先设定压力开关P的高压限定值和低压限定值，并设定充入氮气式水击泄压阀的氮气腔内的氮气压力标准值；压力开关P的工作原理为：压力开关P检测的压力超过高压限定值时，高压触点S1闭合，同时低压触点S2断开，然后持续该状态，直至压力开关P检测的压力降低至低压限定值时，高压触点S1断开，同时低压触点S2闭合，然后持续该状态，直至压力开关P检测的压力再次超过高压限定值时，再次发生改变；

B、氮气式水击泄压阀处于正常工况时，打开截止阀J1、J2、J3、J5和J6，使截止阀J4关闭，此时入口压力未达到高压限定值，高压触点S1断开、同时低压触点S2闭合，此时电磁换向阀所在的第二支路处于断路，电磁换向阀的A口和P口连通；氮气控制柜内的部分氮气经过第四管路、第一管路和第五管路充入氮气式水击泄压阀的氮气腔内，同时氮气控制柜内的部分氮气经过第四管路和第二管路进入温差平抑瓶内存储；通过调节单向流量调节阀T2和单向流量调节阀T1及控制氮气控制柜内的氮气压力，直至压力表的检测值达到氮气压力标准值时，保持单向流量调节阀T2和单向流量调节阀T1的开度及氮气控制柜内的氮气压力；

C、当氮气式水击泄压阀发生水击工况时，此时入口压力超过高压限定值，压力开关P的高压触点S1闭合、同时低压触点S2断开，此时继电器KA2的电磁线圈失电，常闭触点K2复位闭合，进而继电器KA1的电磁线圈得电，使常开触点K1闭合，第二支路连通使电磁换向阀得电进行换向，进而电磁换向阀A口与T口连通、且与P口断开；阀芯受水击压力作用压缩氮气腔内体积，使氮气腔内氮气依次经过截止阀J1和截止阀J2后从电磁换向阀T口排至周围环境，从而使阀芯与泄压主管路之间的开度能快速达到最大；实现氮气式水击泄压阀快速、大流量的泄压；

D、泄压过程中，入口压力持续降低，直至入口压力降低至低压限定值时，压力开关P的低压触点S2闭合、同时高压触点S1断开，此时继电器KA2的电磁线圈得电，使常闭触点K2断开，进而继电器KA1的电磁线圈失电，常开触点K1复位断开，第二支路处于断路，使电磁换向阀的A口和P口恢复连通，此时通过温差平抑瓶和氮气控制柜向氮气腔内充入氮气，在氮气充入过程中，通过调节单向流量调节阀T2能控制温差平抑瓶对氮气控制柜的充气速度，调节单向流量调节阀T1能控制氮气控制柜对氮气腔的充气速度；由于阀芯的回座速度与氮气腔内的充气速度正相关，因此泄压后通过控制充气速度能调节阀芯的回座速度，从而保护主阀密封件及避免引发阀座二次水击的情况；

E、随着氮气腔内压力增大，氮气压力推动阀芯复位对泄压主管路进行封堵，直至氮气式水击泄压阀完全复位，同时压力表的检测值达到氮气压力标准值，完成氮气式水击泄压阀的复位过程。

与现有技术相比，本发明采用泄压及回座复位系统和压力监测系统相结合方式，当氮气式水击泄压阀发生水击工况时，此时入口压力超过高压限定值，压力开关P能及时使电磁换向阀进行换向，此时阀芯受水压推动压缩氮气腔体积时其内部的氮气能通过电磁换向阀T口排至周围环境，从而使阀芯与泄压主管路之间的开度能快速达到最大；实现水击工况下氮气式水击泄压阀快速、大流量的泄压；在泄压过程中，入口压力会持续降低，当入口压力降低至低压限定值时，压力开关P能使电磁换向阀进行换向复位，此时氮气控制柜和温差平抑瓶对氮气腔内进行充气，使氮气压力推动阀芯复位；通过调节单向流量调节阀T1和调节单向流量调节阀T2能控制对氮气腔的充气速度，由于阀芯的回座速度与氮气腔内的充气速度正相关，因此泄压后通过控制充气速度能调节阀芯的回座速度，从而保护主阀密封件及避免引发阀座二次水击的情况。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中压力监测系统的电控原理图。

图中：1、氮气式水击泄压阀，2、截止阀J1，3、截止阀J2，4、电磁换向阀，5、截止阀J3，6、压力表，7、截止阀J4，8、单向流量调节阀T1，9、氮气控制柜，10、截止阀J5，11、单向流量调节阀T2，12、截止阀J6，13、温差平抑瓶。

具体实施方式

下面将对本发明作进一步说明。

如图1至图2所示，一种用于氮气式水击泄压阀的控制系统，包括泄压及回座复位系统和压力监测系统，

所述泄压及回座复位系统包括氮气控制柜9、温差平抑瓶13、第一管路、第二管路、第四管路和第五管路，第二管路一端与温差平抑瓶的端口连接，第二管路另一端与第四管路一端和第一管路一端连接，第四管路另一端与氮气控制柜的端口连接，第一管路另一端与第五管路一端连接，第五管路另一端与氮气式水击泄压阀1的氮气腔连接；所述第一管路上装有截止阀J2、截止阀J3和电磁换向阀4，电磁换向阀4处于截止阀J2和截止阀J3之间，且电磁换向阀4的A口通过第一管路与截止阀J2连接，电磁换向阀4的P口通过第一管路与截止阀J3连接；所述第二管路上装有截止阀J5、截止阀J6和单向流量调节阀T2，单向流量调节阀T2处于截止阀J5和截止阀J6之间，且单向流量调节阀T2中的单向阀出口通过第二管路与温差平抑瓶13的端口连接；所述第四管路上装有单向流量调节阀T1，单向流量调节阀T1中的单向阀出口通过第四管路与氮气控制柜9的端口连接；所述第五管路上装有截止阀J1；

所述压力监测系统包括压力开关P、继电器KA1和继电器KA2，压力开关P装在氮气式水击泄压阀入口端，用于检测入口压力；压力开关P设有高压触点S1和低压触点S2，继电器KA1的电磁线圈、继电器KA2的常闭触点K2和高压触点S1串联形成第一支路，第一支路两端与电源正负极连接；继电器KA1的常开触点K1与电磁换向阀的电控端串联形成第二支路，第二支路并联在第一支路两端；继电器KA2的电磁线圈与低压触点S2串联形成第三支路，第三支路并联在第一支路两端。

进一步，还包括第三管路，第三管路上装有压力表6和截止阀J4，第三管路并联在第一管路两端。增设该管路作为备份，在正常工作时，截止阀J4为截止状态，第三管路并不使用，当第一管路因断电等因素导致电磁换向阀4无法正常使用时，能及时通过开启截止阀J4，使第三管路接通使用，从而保证氮气式水击泄压阀1的泄压及复位工作。

进一步，所述电磁换向阀4为两位三通电磁换向阀。

进一步，所述电源的电压为24V。

一种用于氮气式水击泄压阀控制系统的控制方法，具体步骤为：

A、先设定压力开关P的高压限定值和低压限定值，并设定充入氮气式水击泄压阀1的氮气腔内的氮气压力标准值；

B、氮气式水击泄压阀处于正常工况时，打开截止阀J1、J2、J3、J5和J6，使截止阀J4关闭，此时入口压力未达到高压限定值，高压触点S1断开、同时低压触点S2闭合，此时电磁换向阀4所在的第二支路处于断路，电磁换向阀4的A口和P口连通；氮气控制柜9内的部分氮气经过第四管路、第一管路和第五管路充入氮气式水击泄压阀的氮气腔内，同时氮气控制柜9内的部分氮气经过第四管路和第二管路进入温差平抑瓶13内存储；通过调节单向流量调节阀T2和单向流量调节阀T1及控制氮气控制柜9内的氮气压力，直至压力表的检测值达到氮气压力标准值时，保持单向流量调节阀T2和单向流量调节阀T1的开度及氮气控制柜9内的氮气压力；

C、当氮气式水击泄压阀发生水击工况时，此时入口压力超过高压限定值，压力开关P的高压触点S1闭合、同时低压触点S2断开，此时继电器KA2的电磁线圈失电，常闭触点K2复位闭合，进而继电器KA1的电磁线圈得电，使常开触点K1闭合，第二支路连通使电磁换向阀4得电进行换向，进而电磁换向阀A口与T口连通、且与P口断开；阀芯受水击压力作用压缩氮气腔内体积，使氮气腔内氮气依次经过截止阀J1和截止阀J2后从电磁换向阀T口排至周围环境，从而使阀芯与泄压主管路之间的开度能快速达到最大；实现氮气式水击泄压阀快速、大流量的泄压；

D、泄压过程中，入口压力持续降低，直至入口压力降低至低压限定值时，压力开关P的低压触点S2闭合、同时高压触点S1断开，此时继电器KA2的电磁线圈得电，使常闭触点K2断开，进而继电器KA1的电磁线圈失电，常开触点K1复位断开，第二支路处于断路，使电磁换向阀4的A口和P口恢复连通，此时通过温差平抑瓶13和氮气控制柜9向氮气腔内充入氮气，在氮气充入过程中，通过调节单向流量调节阀T2能控制温差平抑瓶13对氮气控制柜9的充气速度，调节单向流量调节阀T1能控制氮气控制柜13对氮气腔的充气速度；由于阀芯的回座速度与氮气腔内的充气速度正相关，因此泄压后通过控制充气速度能调节阀芯的回座速度，从而保护主阀密封件及避免引发阀座二次水击的情况；

E、随着氮气腔内压力增大，氮气压力推动阀芯复位对泄压主管路进行封堵，直至氮气式水击泄压阀1完全复位，同时压力表6的检测值达到氮气压力标准值，完成氮气式水击泄压阀1的复位过程。

Claims (5)

1.一种用于氮气式水击泄压阀的控制系统，其特征在于，包括泄压及回座复位系统和压力监测系统，

所述泄压及回座复位系统包括氮气控制柜、温差平抑瓶、第一管路、第二管路、第四管路和第五管路，第二管路一端与温差平抑瓶的端口连接，第二管路另一端与第四管路一端和第一管路一端连接，第四管路另一端与氮气控制柜的端口连接，第一管路另一端与第五管路一端连接，第五管路另一端与氮气式水击泄压阀的氮气腔连接；所述第一管路上装有截止阀J2、截止阀J3和电磁换向阀，电磁换向阀处于截止阀J2和截止阀J3之间，且电磁换向阀的A口通过第一管路与截止阀J2连接，电磁换向阀的P口通过第一管路与截止阀J3连接；所述第二管路上装有截止阀J5、截止阀J6和单向流量调节阀T2，单向流量调节阀T2处于截止阀J5和截止阀J6之间，且单向流量调节阀T2中的单向阀出口通过第二管路与温差平抑瓶的端口连接；所述第四管路上装有单向流量调节阀T1，单向流量调节阀T1中的单向阀出口通过第四管路与氮气控制柜的端口连接；所述第五管路上装有截止阀J1；

所述压力监测系统包括压力开关P、继电器KA1和继电器KA2，压力开关P装在氮气式水击泄压阀入口端，用于检测入口压力；压力开关P设有高压触点S1和低压触点S2，继电器KA1的电磁线圈、继电器KA2的常闭触点K2和高压触点S1串联形成第一支路，第一支路两端与电源正负极连接；继电器KA1的常开触点K1与电磁换向阀的电控端串联形成第二支路，第二支路并联在第一支路两端；继电器KA2的电磁线圈与低压触点S2串联形成第三支路，第三支路并联在第一支路两端。

2.根据权利要求1所述的用于氮气式水击泄压阀的控制系统，其特征在于，还包括第三管路，第三管路上装有压力表和截止阀J4，第三管路并联在第一管路两端。

3.根据权利要求1所述的用于氮气式水击泄压阀的控制系统，其特征在于，所述电磁换向阀为两位三通电磁换向阀。

4.根据权利要求1所述的用于氮气式水击泄压阀的控制系统，其特征在于，所述电源的电压为24V。

5.一种根据权利要求1至4任一项所述用于氮气式水击泄压阀控制系统的控制方法，其特征在于，具体步骤为：

A、先设定压力开关P的高压限定值和低压限定值，并设定充入氮气式水击泄压阀的氮气腔内的氮气压力标准值；

B、氮气式水击泄压阀处于正常工况时，打开截止阀J1、J2、J3、J5和J6，使截止阀J4关闭，此时入口压力未达到高压限定值，高压触点S1断开、同时低压触点S2闭合，此时电磁换向阀所在的第二支路处于断路，电磁换向阀的A口和P口连通；氮气控制柜内的部分氮气经过第四管路、第一管路和第五管路充入氮气式水击泄压阀的氮气腔内，同时氮气控制柜内的部分氮气经过第四管路和第二管路进入温差平抑瓶内存储；通过调节单向流量调节阀T2和单向流量调节阀T1及控制氮气控制柜内的氮气压力，直至压力表的检测值达到氮气压力标准值时，保持单向流量调节阀T2和单向流量调节阀T1的开度及氮气控制柜内的氮气压力；

C、当氮气式水击泄压阀发生水击工况时，此时入口压力超过高压限定值，压力开关P的高压触点S1闭合、同时低压触点S2断开，此时继电器KA2的电磁线圈失电，常闭触点K2复位闭合，进而继电器KA1的电磁线圈得电，使常开触点K1闭合，第二支路连通使电磁换向阀得电进行换向，进而电磁换向阀A口与T口连通、且与P口断开；阀芯受水击压力作用压缩氮气腔内体积，使氮气腔内氮气依次经过截止阀J1和截止阀J2后从电磁换向阀T口排至周围环境，从而使阀芯与泄压主管路之间的开度能快速达到最大；实现氮气式水击泄压阀快速、大流量的泄压；

D、泄压过程中，入口压力持续降低，直至入口压力降低至低压限定值时，压力开关P的低压触点S2闭合、同时高压触点S1断开，此时继电器KA2的电磁线圈得电，使常闭触点K2断开，进而继电器KA1的电磁线圈失电，常开触点K1复位断开，第二支路处于断路，使电磁换向阀的A口和P口恢复连通，此时通过温差平抑瓶和氮气控制柜向氮气腔内充入氮气，在氮气充入过程中，通过调节单向流量调节阀T2能控制温差平抑瓶对氮气控制柜的充气速度，调节单向流量调节阀T1能控制氮气控制柜对氮气腔的充气速度；

E、随着氮气腔内压力增大，氮气压力推动阀芯复位对泄压主管路进行封堵，直至氮气式水击泄压阀完全复位，同时压力表的检测值达到氮气压力标准值，完成氮气式水击泄压阀的复位过程。

Images