CN214500169U - 事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统，涉及泵系统的保护装置技术领域，尤其涉及石化行业高温易燃有害介质输送过程中，离心泵在事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统。本实用新型出口控制阀与仪表风管路连接处外部的仪表风管路上设置有熔断保护器；入口控制阀与泵入口之间的管路上设置有与外部供氮装置连接的氮气管路，氮气管路尽量靠近泵入口处；氮气管路上设置有氮气控制阀，氮气控制阀还与入口控制阀和熔断保护器之间的仪表风管路相连接。本实用新型的技术方案解决了现有技术中的因管路泄漏导致的火灾等事故，无法及时发现，不能及时处理而事故扩大，造成人员伤亡及设备损失等问题。

Description

事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统

技术领域

本实用新型事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统，涉及泵系统的保护装置技术领域，尤其涉及石化行业高温易燃有害介质输送过程中，离心泵在事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统。

背景技术

石化企业离心泵在运行过程中，因操作波动或泵本身的机械密封等故障而造成的泄漏着火事故时有发生。火灾事故发生时，往往不能及时发现，造成事故扩大。事故处理除采取工艺手段进行隔离外，只能依靠外部消防救援手段进行灭火，通常待燃料烧尽后进行扑救。特殊情况下需要操作人员进入火灾现场进行隔离，对人身安全构成极大威胁。其最终结果往往是泵及周围的设备、管线、动力及仪表电缆烧毁，损失惨重，需要较长的恢复时间。

离心泵在泄漏着火事故状态下无有效的自动保护系统，会产生下列隐患：

1、离心泵通常布置在装置的管廊下，因密封泄漏等原因着火，上方管排、设备及其附近电缆将遭到破坏，控制信号无法传输，控制阀无法动作，不能快速切断燃烧介质。

2、由于现场巡检无法实现全天候不间断进行，尤其是夜晚，所以火灾发生时，往往不能第一时间发现，操作人员不能及时进行处理，造成事故扩大。

3、因未及时发现事故，导致设备损毁、功能丧失、信号传递中断，其相应的控制功能无法实现。

4、在事故状态下，往往需要人员进入现场操作，通过观察或指令进行人工干预操作，因阀门损坏无法操作，使事故扩大。

5、事故状态下，人员进入现场操作，往往无法靠近，即使可以进入现场，也存在极大的安全风险。

针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

根据上述现有技术提出的因管路泄漏导致的火灾等事故，无法及时发现，不能及时处理而事故扩大，造成人员伤亡及设备损失等技术问题，而提供一种事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统。本实用新型主要通过在管路上设置熔断保护器配合氮气输入进行灭火，从而达到快速灭火、消除安全隐患的效果。

本实用新型主要应用于石油化工企业的高温、易燃、有毒、有害介质在升压、转输过程所涉及的离心泵系统，着力解决石油化企业生产过程因高温、高压、易燃油品或有毒介质泄漏引发的火灾事故，通过物理方法，利用材料的物理特性触发控制阀动作，可有效化解因泄漏引发的火灾事故，保障人员生命安全，降低财产损失。

本实用新型的宗旨是突出以人为本，实现本质安全。通过对石化流程工艺的研究，利用材料的自然特性，结合现场操作的实际情况，研发了高温自熔断系统，火灾情况下，当环境温度升高，高温自熔断系统熔断，触发控制阀动作而实施保护功能。完全依靠材料的低熔点物理特性，完成既定条件下的动作，实现预定的保护功能，使易燃、有毒有害物质得到可靠控制，可靠性大大提高，从根本上保障了人的生命健康和设备安全。

本实用新型通过对离心泵管路系统改造、优化，离心泵进口、出口、氮气控制阀选用风开/风关控制方式，高温自熔断系统安装在控制阀前的仪表风管路上，当发生火灾时，环境温度升高至设定的温度时，高温自熔断系统熔断，仪表风中断，可实现对离心泵进口控制阀、出口控制阀、氮气控制阀(风开或风关)的控制。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统，包括：介质容器、泵及连接管路；介质容器与泵入口相连接的管路上装有入口控制阀，入口控制阀上还连接有仪表风管路；泵出口的管路上装有出口控制阀，出口控制阀通过管路与仪表风管路相连接；其特征在于：

进一步地，入口控制阀和出口控制阀采用风关控制阀，正常运行时阀门开启，待熔断保护器自爆后阀门关闭。

进一步地，氮气控制阀采用风开控制阀，正常运行时阀门关闭，待熔断保护器自爆后阀门开启。

进一步地，出口控制阀与仪表风管路连接处外部的仪表风管路上设置有熔断保护器；

进一步地，入口控制阀与泵入口之间的管路上设置有与外部供氮装置连接的氮气管路，氮气管路接点尽量靠近泵入口处；

进一步地，氮气管路上设置有氮气控制阀，氮气控制阀还与入口控制阀和熔断保护器之间的仪表风管路相连接。利用氮气的惰性气体特性，隔离置换、阻断窒息灭火。此系统利用工厂现有的氮气管网，无需增加设施，只引入DN25的氮气管线至泵入口，高温易熔件控制，简单易行。

进一步地，熔断保护器为筒状、球状结构，但不仅限于上述结构；

进一步地，熔断保护器的两端为不锈钢制成的连接结构，在连接结构上设置有连接接头，通过螺纹与仪表风管路相连接；

进一步地，熔断保护器的中部为易熔合金制成的熔断部件，遇高温环境熔断部件爆裂熔断；其强度与温度—仪表风压力关系由试验获得，依据工厂的仪表风压力、预设的爆破温度来确定高温易熔件壁厚，实现精确控制。

进一步地，易熔合金为低熔点合金，包括：铅锡合金、铋铅锡合金、铋锡合金，但不仅限于上述合金材料；熔断部件的厚度为3mm。根据易熔合金材料的低熔点特性及与温度、压力的关系研制而成。当泵系统因密封或管路泄漏着火，周围的环境温度达到设定温度时，“高温易熔件”因强度降低而破裂，仪表风中断，控制阀动作，切断泵的进料并引入氮气。

进一步地，当泵系统因密封或管路泄漏着火，周围的环境温度达到设定温度时，熔断保护器自爆熔断，仪表风中断，泵的进口、出口控制阀同时关闭，切断进入泵及由出口返回的介质，将泵隔离出来，泄漏点火势因燃料的中断而减弱直至熄灭，实现自动灭火的目的。

进一步地，熔断保护器的外部设置有保护网罩，用于保护熔断保护器不被外物误损。

本实用新型的现场隔断方式为：

当遇到泄漏发生火灾时，系统中的熔断保护器在高温环境下自爆熔断，仪表风中断，由于入口控制阀和出口控制阀选择风关模式，故仪表风中断后，泵的进口、出口控制阀同时关闭，切断了介质由入口进入泵内，以及由出口管路反流回泵内；同时氮气控制阀为风开控制阀，因仪表风中断而由常闭状态立即开启，氮气进入到泵体内部，使泵体内充满氮气，并沿泄漏点蔓延至着火点，降低空间的氧浓度，当周围氧含量减低到一定数量时(15％)，就不能维持燃烧，从而达到窒息灭火。

本实用新型的熔断保护器只是控制阀控系统中的一个可靠的自启动元件，不改变控制阀的控制原理，当环境温度达到高温易熔件的启动条件，高温易熔件在温度和压力的双重作用下破裂，仪表风风中断，控制阀动作。其特点是依据易熔合金材料的本身的可靠性、连续性原理，依据现场着火必然造成环境温度升高的客观规律，依据材料温度升高其强度必然下降而破裂的特性，故此项发明，主要从材料和环境的客观规律出发，从而实现非人为的可靠控制功能。

较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型提供的事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统，利用熔断保护器的动作(自爆熔断)触发控制阀开关，高温易熔件只是控制阀控制系统中的一个可靠的自启动元件，不改变控制阀的控制原理，当环境温度达到高温易熔件的启动条件，高温易熔件在温度和压力的双重作用下破裂，仪表风中断，控制阀动作。其特点是依据易熔合金材料的本身的可靠性、连续性原理，依据现场着火必然造成环境温度升高的自然规律，依据选择材料温度升高其强度必然下降而破裂的客观规律，故此项发明，主要从材料和环境的客观规律出发，从而实现可靠的控制；

2、本实用新型提供的事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统，一旦发生因泵泄漏的火灾事故，不需要人员进入现场进行关闭阀门的操作，系统能够自动切断进料，即切断燃烧介质，火势自然减小直至自动熄灭，避免操作人员及消防战士的人身伤害风险，实现本质安全；

3、本实用新型提供的事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统，由于熔断保护器的动作原理是纯物理过程，且易熔合金材料的物理性是十分稳定的，所以高温易熔件的动作也是十分稳定的，具有极高的可靠性

4、本实用新型提供的事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统，由于熔断保护器的结构简单，适用于石油化工企业在役泵的所有环境，无需增加其他设施，改造几乎不增加其他费用，只需对现有的控制系统进行规划设计，对高温易熔件的动作条件核算，选择与其匹配的高温易熔件

5、本实用新型提供的事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统，由于氮气可以利用工厂现有的氮气管网，无需增加设施，只引入DN25的氮气管线至泵入口，高温易熔件控制，简单易行，安全可靠；

6、本实用新型提供的事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统，系统结构简单，安装方便，功能可靠，不需特殊维护。

综上，应用本实用新型的技术方案解决了现有技术中的因管路泄漏导致的火灾等事故，无法及时发现，不能及时处理而事故扩大，造成人员伤亡及设备损失等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型熔断保护器结构示意图。

图中：1、介质容器2、入口控制阀3、泵4、出口控制阀5、氮气控制阀6、熔断保护器61、连接接头62、连接结构63、熔断部件7、保护网罩8、氮气管路9、仪表风管路。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

如图所示，本实用新型提供了一种事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统，包括：介质容器1、泵3及连接管路；介质容器1与泵3入口相连接的管路上装有入口控制阀2，入口控制阀2上还连接有仪表风管路9；泵3出口的管路上装有出口控制阀4，出口控制阀4通过管路与仪表风管路9相连接；入口控制阀2和出口控制阀4采用风关控制阀；出口控制阀4与仪表风管路9连接处外部的仪表风管路9上设置有熔断保护器6；入口控制阀2与泵3入口之间的管路上设置有与外部供氮装置连接的氮气管路8，氮气管路8尽量靠近泵3入口处；氮气管路8上设置有氮气控制阀5，氮气控制阀5采用风开控制阀；氮气控制阀5还与入口控制阀2和熔断保护器6之间的仪表风管路9相连接。

熔断保护器6为筒状、球状结构，但不仅限于上述结构；熔断保护器6的两端为不锈钢制成的连接结构62，在连接结构62上设置有连接接头61，通过螺纹与仪表风管路9相连接；熔断保护器6的中部为易熔合金制成的熔断部件63，遇高温熔断部件63爆裂熔断。易熔合金为低熔点合金，包括：铅锡合金、铋铅锡合金、铋锡合金，但不仅限于上述合金材料。熔断部件63的厚度为3mm。

熔断保护器6的外部设置有保护网罩7，用于保护熔断保护器6不被外物误损。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统，包括：介质容器(1)、泵(3)及连接管路；介质容器(1)与泵(3)入口相连接的管路上装有入口控制阀(2)，入口控制阀(2)上还连接有仪表风管路(9)；泵(3)出口的管路上装有出口控制阀(4)，出口控制阀(4)通过管路与仪表风管路(9)相连接；其特征在于：

所述的出口控制阀(4)与仪表风管路(9)连接处外部的仪表风管路(9)上设置有熔断保护器(6)；

所述的入口控制阀(2)与泵(3)入口之间的管路上设置有与外部供氮装置连接的氮气管路(8)，氮气管路(8)尽量靠近泵(3)入口处；

所述的氮气管路(8)上设置有氮气控制阀(5)，氮气控制阀(5)还与入口控制阀(2)和熔断保护器(6)之间的仪表风管路(9)相连接。

2.根据权利要求1所述的事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统，其特征在于，所述的熔断保护器(6)为筒状、球状结构，但不仅限于上述结构；

所述的熔断保护器(6)的两端为不锈钢制成的连接结构(62)，在连接结构(62)上设置有连接接头(61)，通过螺纹与仪表风管路(9)相连接；

所述的熔断保护器(6)的中部为易熔合金制成的熔断部件(63)，遇高温环境熔断部件(63)自动爆裂熔断。

3.根据权利要求2所述的事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统，其特征在于，所述的熔断部件(63)的厚度为3mm。

4.根据权利要求2所述的事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统，其特征在于，所述的熔断保护器(6)的外部设置有保护网罩(7)，用于保护熔断保护器(6)不被外物误损。

5.根据权利要求1所述的事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统，其特征在于，所述的入口控制阀(2)和出口控制阀(4)采用风关控制阀。

6.根据权利要求1所述的事故状态下紧急切断泵介质的物理隔断系统，其特征在于，所述的氮气控制阀(5)采用风开控制阀。

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