CN204664874U - 减压原件及对含固体颗粒的高压流体进行连续泄压的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种减压原件及对含固体颗粒的高压流体进行连续泄压的系统，其特征在于，泄压系统主要由两个或两个以上减压原件串联而成，相邻的减压原件之间通过管道连通；前述减压原件呈圆筒形结构，内部沿轴向形成有通道，通道分为五段：进口端直管段、渐缩段、喉口段、渐扩段、出口端直管段，喉口段前后的结构对称且进口端直管段和出口端直管段的内径均与管道的内径一致。本实用新型的有益之处在于：通过组合多个相同的减压原件，可将高压含固液态流体进行不间断的泄压操作，从几十公斤甚至更高的压力泄压到几公斤的低压或者常压；整个系统没有阀门，不仅降低了维护成本，而且能长期稳定运行。

Description

减压原件及对含固体颗粒的高压流体进行连续泄压的系统

技术领域

本实用新型涉及一种泄压系统，具体涉及一种用于对含有固体颗粒的高压流体进行连续泄压的系统，同时还涉及一种减压原件，属于泄压设备技术领域。

背景技术

锁斗系统，就是两个压力不相等的系统之间设置的压力可以间歇性变化的中间系统，其是为了将两个压力差别比较大的系统内的固体物料靠重力传递输送而设置的。锁斗系统是目前工业上使用最多的系统。

一般情况下，对于含有固体的高压液态流体，锁斗的工作都是按照事先编制好的顺控程序执行。锁斗系统包含的设备有：锁斗、锁斗冲洗水罐、锁斗循环泵、泄压阀、清洗阀、冲渣阀、充压阀、收渣阀、排渣阀、渣池溢流阀等等。锁斗循环大致分为泄压、冲洗、排渣、充压、收渣五个阶段，由锁斗程序自动控制。锁斗系统通常可以将高压液态流体的压力从几十兆帕减低到常低压或者大气压力。

然而，在实际应用中，锁斗系统存在以下一些问题，例如：

(1)、由于锁斗的工作是间歇的多阶段循环，所以高压流体无法实现连续流动，锁斗设备和附属阀门周期性收到高压液体和液体内所含固体颗粒的冲击，易发生应力疲劳。

(2)、由于使用阀门来实现压力隔断和减压，对锁斗上下游的阀门的压力等级和泄露等级要求高，且由于流体中含大量固体颗粒，阀 门即便采用耐磨材料，也严重的影响阀门的操作稳定性和寿命。

(3)、锁斗的每个工作周期时间长，高达30分钟，且上游需要泄压的流体的压力越高，所需的时间就越长。

(4)、锁斗系统的整个循环过程复杂，需要复杂的顺控系统进行严格控制，前一个动作没有完成或者中断，将导致整个循环停止。

(5)、锁斗系统的上隔离阀，由于长时间的周期性开关，使得上游高压液态流体对上隔离阀的阀座、阀杆和关闭件等冲击很大，极易对内件表面快速冲蚀并损坏。

(6)、上游高压液态流体内含有的固体颗粒，在高压流体的夹带下，对阀门内件进行不断撞击和冲刷，使得阀杆、阀座与关闭件接触面产生严重摩擦和磨损，使得阀门无法动作或者产生泄漏。

(7)、高压液态流体中含有的微小固体颗粒，极易沉积并粘附在阀门关闭件的表面，甚至侵入阀座组件的内部，造成阀座活动实效，使得阀门无法动作或者发生内漏。

(8)、锁斗的进出口口径较大，在高压力液态流体介质的反复冲击下，对阀门的密封面的压力冲击很大，阀门密封面需要非常高的密封比压，且流体中的包含的固体颗粒的摩擦阻力很大，因此在阀门开关过程中，造成卡阻，使得阀门实际开启关闭力矩，远远大于一般不含固体颗粒的流体在相同压力下的力矩。

(9)、液态流体中如果含有腐蚀性成分，容易腐蚀被固体颗粒冲刷磨损而暴漏出来的新鲜表边，大大加剧阀门的损坏和故障。

(10)、锁斗系统下隔离阀门易内漏，导致锁斗系统的冲压无法完 成或者锁斗压力无法泄压到下游系统压力，导致下一步泄压步骤无法进行，整个锁斗循环停止。

实用新型内容

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种用于对含有固体颗粒的高压流体进行连续泄压，并且泄压效果好、维护成本低、运行稳定的泄压系统，同时本实用新型的另一个目的在于提供一种减压原件。

为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：

一种对含固体颗粒的高压流体进行连续泄压的系统，其特征在于，前述系统主要由两个或两个以上减压原件串联而成，相邻的减压原件之间通过管道连通；前述减压原件呈圆筒形结构，内部沿轴向形成有供含有固体颗粒的高压流体通过的通道，前述通道分为五段，依次为：进口端直管段、渐缩段、喉口段、渐扩段、出口端直管段，喉口段前后的结构是对称的，并且进口端直管段的内径和出口端直管段的内径均与管道的内径保持一致。

前述的对含固体颗粒的高压流体进行连续泄压的系统，其特征在于，前述减压原件配备有旁路，前述旁路通过切断阀来控制开关，前述切断阀采用与旁路管道直径一致的全通径阀门，并且采取全开或者全闭模式。

前述的对含固体颗粒的高压流体进行连续泄压的系统，其特征在于，设有旁路的减压原件与总的减压原件的比例小于100％。

前述的对含固体颗粒的高压流体进行连续泄压的系统，其特征在 于，前述系统设有至少一条备用管路，前述备用管路也主要由两个或两个以上减压原件串联而成，相邻的减压原件之间通过管道连通。

前述的对含固体颗粒的高压流体进行连续泄压的系统，其特征在于，前述系统设有高压水反冲洗回路，高压水反冲洗进水阀设置在最后一个减压原件的出口端，高压水反冲洗回水阀设置在第一个减压原件的进口端。

前述的对含固体颗粒的高压流体进行连续泄压的系统，其特征在于，还包括：设置在高压一侧的储液罐，前述储液罐的底部设置有搅拌装置。

本实用新型的有益之处在于：

(1)、通过组合多个相同的或者类似的减压原件，可以将含固高压液态流体进行连续的不间断的泄压操作，从几十公斤甚至更高的压力泄压到几公斤的低压或者常压；

(2)、整个系统没有任何节流阀门，也没有周期受到高压含固流体冲击以及流体中固体颗粒磨蚀的阀门，大大降低了系统的维护，提高了长时间稳定运行；

(3)、通过在线的方式，在系统上下游压力不变的条件下(系统总压降不变)，通过在减压原件上增设旁路，改变系统流动阻力系数，可在线的不影响流动的前提下，改变流通整个系统的含有颗粒的液态流体的流量。

附图说明

图1是本实用新型的连续泄压系统的一个具体实施例的应用示意 图；

图2是图1中的减压原件的结构示意图；

图3是本实用新型的连续泄压系统另一个具体实施例的应用示意图。

图中附图标记的含义：1-减压原件，2-旁路，3-切断阀，4-高压水反冲洗进水阀，5-高压水反冲洗回水阀，6-上隔离阀，7-下隔离阀，8-储液罐，9-搅拌装置，101-进口端直管段，102-渐缩段，103-喉口段，104-渐扩段，105-出口端直管段。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。

参照图1，本实用新型的用于对含有固体颗粒的高压流体进行连续泄压的系统主要由两个或两个以上减压原件1串联而成，相邻的减压原件1之间通过管道连通。

参照图2，减压原件1呈圆筒形结构，内部沿轴向形成有供含有固体颗粒的高压流体通过的通道，该通道分为五段，依次为：进口端直管段101、渐缩段102、喉口段103、渐扩段104、出口端直管段105，喉口段103的直径不能太小，必须保证所有的固体颗粒都能够顺利通过，喉口段103前后的结构是对称的，并且进口端直管段101的内径和出口端直管段105的内径均与管道的内径保持一致，这样不仅可以保证含有固体颗粒的高压流体顺利进入到减压原件1内，还可以有效减少高压液体中的固体颗粒对减压原件1造成的碰损。

高压流体夹带固体颗粒流经每个减压原件，由于发生渐缩和渐扩， 产生局部阻力损失，根据喉口段的直径与直管段的直径比，以及喉口段的长度和直管段的长度，可以分别计算出流体流经的局部阻力和沿程阻力，总的通过减压原件的总阻力就是局部阻力和沿程阻力之和(因直管段较短，局部阻力要远大于沿程阻力)。

经过计算和流体流过试验验证，理论上通过单一减压原件的阻力可以设计为任意压差，但是实际应用，不易设计过大的阻力，因为过大的阻力降对减压原件的磨损明显增加，且喉口段直径过小，不利于流体中的颗粒流过，易发生堵塞，影响系统的连续运行。所以，本实用新型的连续泄压系统将两个或两个以上减压原件串联组合使用，从而实现了将压力降低到需要的低压。减压原件的数量，根据上下游需要降低的压力具体确定，单个减压原件的压降在1公斤到3公斤。

为保证系统能够抵抗流体中颗粒的腐蚀和冲刷，确保系统长周期稳定运行，减压原件优选采用耐磨金属或者耐磨陶瓷制成。

在实际应用中，如果流经的流体的流量需要调节，由于上游高压侧和下游低压侧的压力一般情况下是固定不变的，即压差动力不变，所以只能改变系统的流动阻力系数。因此，本实用新型的连续泄压系统对一个或者多个减压原件配备了旁路，并以耐磨的切断阀控制旁路的开关。如果旁路接通，那么相当于并联了一段管道，流体的流经面积变大，局部阻力系数就减小，整个系统就会自动将流速增大，以产生相同的阻力降。旁路的切断阀采用与旁路管道直径一致的全通径阀门，并且采取全开或者全闭模式，不存在频繁开关的情况，其磨损几乎没有。

整个系统流量调节的范围，可以通过旁路的数目来控制。旁路的数目越多，系统流量可自动调节的流量范围就越大。但是，设有旁路的减压原件的数量不宜过多，应严格控制设有旁路的减压原件占总的减压原件的比例，即设有旁路的减压原件与总的减压原件的比例应小于100％，因为如果上下游的压力差别较大，过多的旁路导致单个减压原件上的压力降过大，易发生闪蒸、气蚀，影响减压原件的寿命和整个系统的运行稳定性。因此，应尽可能的使用更多减压原件，以实现压力的稳定降低，直至减低到下游低压压力。

参照图3，作为一种优选的方案，本实用新型的连续泄压系统还设有至少一条备用管路，该备用管路也主要由两个或两个以上减压原件串联而成，相邻的减压原件之间通过管道连通。

作为一种优选的方案，本实用新型的连续泄压系统还设有高压水反冲洗回路，高压水反冲洗进水阀设置在最后一个减压原件的出口端，高压水反冲洗回水阀设置在第一个减压原件的进口端。在减压原件发生堵塞的情况，将泄压系统上下游隔离阀关断，超高压冲洗水从下隔离阀的阀前进入，将堵塞的减压原件反向冲洗通畅，反冲洗水从系统的上隔离阀后的高压水反冲洗回水阀离开系统。

对于一些上下游压力差比较大的系统，反冲洗水的压力也越大，一般为上下游压力差的两倍。对于某些系统，系统总的减压原件数量很多，为减少反冲洗水的压力阻力要求，以及提高反冲洗水的疏通效果，反冲洗回路可以结合减压原件的旁路，即通过将旁路的切断阀开启，来增加流通的面积，减少反冲洗水在冲洗过程中的压降。例如， 反冲洗可以先对最上游的第一个减压原件进行反冲洗操作，将其他减压原件的旁路切断阀全部开启，这样反冲洗就主要针对第一个减压原件进行，第一个减压原件冲洗完毕后，采用同样的操作模式，对第二个减压原件进行反冲洗。

由此可见，在含有固体颗粒的高压流体连续流动的情况下，本实用新型的连续泄压系统通过多级减压原件的组合，实现了压力的降低。由于整个泄压系统无易磨损、易出故障的阀门，所以稳定性高，维护率低。

另外，由于本实用新型的连续泄压系统对减压原件设置了旁路，通过旁路的开关可以改变在线的减压原件的数量，从而可以改变整个泄压系统的流体阻力流动系数，所以在上下游压力不变，即压差不变的情况下，流体的流量将被动的随着系统流动阻力系数的变化而变化，阻力系数越小，要达到同样的压差，流量就需要越大，反之亦然，从而实现了流体流量的在线改变，也就能控制上游液位的降低速度(或者下游液位的增加速度)。

作为一种优选的方案，本实用新型的连续泄压系统还包括：设置在高压一侧的储液罐8，该储液罐8的底部设置有搅拌装置9。搅拌装置9可以保证固体颗粒与液体更好的混合，形成固液较均匀的浆态(固体含量高)或者固体均匀悬浮分散在液相中，这样更有利于下游的减压和物流的均匀流动。

需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型 的保护范围内。

Claims (8)

1.对含固体颗粒的高压流体进行连续泄压的系统，其特征在于，所述系统主要由两个或两个以上减压原件串联而成，相邻的减压原件之间通过管道连通；所述减压原件呈圆筒形结构，内部沿轴向形成有供含有固体颗粒的高压流体通过的通道，所述通道分为五段，依次为：进口端直管段、渐缩段、喉口段、渐扩段、出口端直管段，所述喉口段前后的结构是对称的，并且进口端直管段的内径和出口端直管段的内径均与管道的内径保持一致。

2.根据权利要求1所述的对含固体颗粒的高压流体进行连续泄压的系统，其特征在于，所述减压原件配备有旁路，所述旁路通过切断阀来控制开关，所述切断阀采用与旁路管道直径一致的全通径阀门，并且采取全开或者全闭模式。

3.根据权利要求2所述的对含固体颗粒的高压流体进行连续泄压的系统，其特征在于，设有旁路的减压原件与总的减压原件的比例小于100％。

4.根据权利要求1、2或3所述的对含固体颗粒的高压流体进行连续泄压的系统，其特征在于，所述系统设有至少一条备用管路，所述备用管路也主要由两个或两个以上减压原件串联而成，相邻的减压原件之间通过管道连通。

5.根据权利要求1、2或3所述的对含固体颗粒的高压流体进行连续泄压的系统，其特征在于，所述系统设有高压水反冲洗回路，高压水反冲洗进水阀设置在最后一个减压原件的出口端，高压水反冲洗回水阀设置在第一个减压原件的进口端。

6.根据权利要求1、2或3所述的对含固体颗粒的高压流体进行连续泄压的系统，其特征在于，还包括：设置在高压一侧的储液罐，所述储液罐的底部设置有搅拌装置。

7.一种减压原件，其特征在于，所述减压原件呈圆筒形结构，内部沿轴向形成有供含有固体颗粒的高压流体通过的通道，所述通道分为五段，依次为：进口端直管段、渐缩段、喉口段、渐扩段、出口端直管段，所述喉口段前后的结构是对称的，并且进口端直管段的内径和出口端直管段的内径均与管道的内径保持一致。

8.根据权利要求7所述的减压原件，其特征在于，所述减压原件采用耐磨金属或者耐磨陶瓷制成。