CN215806560U - 一种适用于海管环形域气体压力监测的排气阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于海管环形域气体压力监测的排气阀，包括阀芯、阀体、导向锥形结构、固定靴、固定于固定靴的弧形弹性钢条、埋设于阀体的光纤以及与光纤串联连接的第一光栅、第二光栅和第三光栅，通过将光纤光栅与铠装光缆、解调仪及计算机连接，在海洋挠性管线内环形域气体排出的状态下，通过对于不同光栅应变导致其传输波长的变化进而监测排气阀在位状态及内部环形域气体压力，为海洋挠性管线的排压阀的维修维护提供指导，避免了由于排压阀堵塞等导致环形域气体压力超过设计值造成管线结构的破坏，提高海洋挠性管线运行的安全可靠性。

Description

一种适用于海管环形域气体压力监测的排气阀

技术领域

本实用新型涉及一种排气阀，特别是涉及一种适用于海管环形域气体压力监测的排气阀，属于海洋挠性复合管线测试技术领域。

背景技术

海洋石油管道分为钢管和柔性管。目前适用于海底介质输送的柔性管多为挠性复合管线，挠性复合管线由高分子材料和金属材料复合而成，其相对于钢管，具有易弯曲、易铺设、使用寿命长、总投资低等显著优势。随着国内挠性复合管线的技术越发成熟，挠性复合管线已在我国的越来越多的油气田中投入使用。

海底挠性管线在役过程中，管线输送介质中的气体会缓慢渗透至管线的环形域内。为排除管线环形域内压力，通常管线接头需要安装至少一个排气阀，当管线环形域内压力升高至排气阀打开压力，排气阀自动打开，管线环形域内压力被释放。由于海底环境复杂，排气阀可能会在运行服役期间受到意外的破坏，如海生物覆盖、海泥堵塞等导致排气阀的失效，排气阀的失效会给管线的正常运行造成极大的安全隐患，管线环形域内气体不能被释放，压力升高，可能会造成管线外包覆层破裂和内压密封压溃，管线结构遭到破坏，影响管线的正常服役以及使用寿命。

目前常规采用的安装于海底挠性管线接头的排气阀，当管线环形域内压力大于弹簧压力与海水压力之和时，排气阀自动打开，压力得到释放；当管线环形域内压力不大于弹簧压力与海水压力之和时，排气阀自动关闭。此类排气阀存在的问题在于无法直观掌握排气阀的实际打开压力以及排气阀的功能状态，排气阀一旦失效，不能及时被发现以及维修，将使管线存在较大的安全风险。

同时，目前海底挠性管线环形域气体压力监测均通过位于管线出发段平管段安装软管旁路，通过针对于软管旁路安装压力传感器对管线环形域气体压力进行监测，但是由于旁通管和管线所处外界环境温度、压力不同，气体渗透速度存在差异，且管线可能由于意外工况破损导致环形域内进入海水，所以不能准确反映管线实际的环形域的情况。

本专利申请正是在这一背景下提出了一种适用于海管环形域气体压力监测的排气阀。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种适用于海管环形域气体压力监测的排气阀。

本实用新型是由以下技术方案实现的：

一种适用于海管环形域气体压力监测的排气阀，包括阀芯、导向锥形结构、固定靴、弹性钢条、光纤、第一光栅、第二光栅、第三光栅和阀体；

所述阀体通过螺纹与所述导向锥形结构固定连接，所述阀体底部安装有阀底盖，所述阀底盖两侧设置有进气孔，所述阀体内壁预置的凹槽内通过胶体埋设有所述光纤；

所述阀芯位于所述阀体的中空腔体内的部分外侧壁设置有阀芯弹簧，所述阀芯近于排气孔的一侧安装有限位块，所述限位块上部安装有第二密封圈，所述第二密封圈上部通过紧固螺母安装有压盖；

所述导向锥形结构与所述锥形螺帽同轴且沿直径方向对称于轴心处设置有缺口，所述导向锥形结构的缺口内壁均嵌入有沿所述阀芯轴心对称设置的所述固定靴，所述固定靴有两组，所述固定靴内均设置有固定靴弹簧，

所述固定靴均内设置有弧形的所述弹性钢条，所述弹性钢条通过两端所设置的导向圆板固定连接于所述固定靴内侧壁，

所述弹性钢条的弯曲内表面均布设置有与所述光纤通过胶体固定连接的所述第一光栅，两组所述第一光栅与所述光纤串联连接，

所述阀芯下端部连接有锥形螺帽，所述锥形螺帽通过螺纹与膜盖连接，所述膜盖两端部均通过螺纹安装有第一密封圈，所述第一密封圈均设置有满足所述光纤导出的密封接口，

所述膜盖腔体内设置有膜片，所述膜盖内表面均布设置有所述第二光栅与所述第三光栅，所述第二光栅一端固定于膜片的径向方向，所述第三光栅通过胶体固定于膜片的中心；所述第二光栅与所述第三光栅通过穿过所述密封接口与所述光纤串联连接。

优选地，所述锥形螺帽的锥度与所述导向锥形结构的锥度匹配，所述锥形螺帽的锥面与所述导向锥形结构的锥面之间存有满足所述锥形螺帽上下运动的等距间隙。

优选地，埋设所述光纤的胶体为柔韧性胶体；固定所述第一光栅、第二光栅、第三光栅的胶体为钢性胶体。

本实用新型的有益效果：

本实用新型公开的一种适用于海管环形域气体压力监测的排气阀，可实时在线监测排压阀在位状态以及环形域气体压力，为海洋挠性管线的排压阀的维修维护提供指导，避免了由于排压阀堵塞等导致环形域气体压力超过设计值造成管线结构的破坏，提高海洋挠性管线运行的安全可靠性；通过导向锥形结构与锥形螺帽匹配，避免阀芯发生倾斜，提高测试精度；利用光纤光栅传感技术有效提升对排压阀在位状态以及环形域气体压力的监测精度，同时具有较高的抗腐蚀性及抗电磁干扰性。

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型的优选实施例排气阀结构示意图；

图2是本实用新型的优选实施例海管环形域气体压力监测系统连接示意图。

附图中各部件的标记如下：1、阀芯；2、锥形螺帽；3、导向锥形结构；4、固定靴；5、固定靴弹簧；6、导向圆板；7、弹性钢条；8、第一光栅；9、光纤；10、阀体；11、膜盖；12、密封接口；13、第一密封圈；14、第二光栅；15、第三光栅；16、第二密封圈；17、阀底盖；18、阀芯弹簧；19、压盖；20、进气孔；21、排气孔；22、限位块；23、计算机；24、解调仪；25、铠装光缆；26、水下连接器；27、排气阀；28、接头；29、海洋挠性管线。

具体实施方式

下面将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，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种适用于海管环形域气体压力监测的排气阀，包括阀芯1、导向锥形结构3、固定靴4、弹性钢条7、光纤9、第一光栅8、第二光栅14、第三光栅15和阀体10；阀体10通过螺纹与导向锥形结构3固定连接，阀体10底部安装有阀底盖17，阀底盖17两侧设置有进气孔20，阀体10内壁预置的凹槽内通过胶体埋设有光纤9；阀芯1位于阀体10的中空腔体内的部分外侧壁设置有阀芯弹簧18，阀芯1近于排气孔21的一侧安装有限位块22，限位块22上部安装有第二密封圈16，第二密封圈16部通过紧固螺母安装有压盖19；锥形螺帽2的锥度与导向锥形结构3的锥度匹配，锥形螺帽2的锥面与导向锥形结构3的锥面之间存有满足锥形螺帽2上下运动的等距间隙，导向锥形结构3与锥形螺帽2同轴且沿直径方向对称于轴心处设置有缺口，导向锥形结构3的缺口内壁均嵌入有沿阀芯1轴心对称设置的固定靴4，固定靴4有两组，固定靴4内均设置有固定靴弹簧5，固定靴4均内设置有弧形的弹性钢条7，弹性钢条7通过两端所设置的导向圆板6固定连接于固定靴4内侧壁，弹性钢条7的弯曲内表面均布设置有与光纤9通过胶体固定连接的第一光栅8，埋设光纤9的胶体为柔韧性胶体，两组第一光栅8与光纤9串联连接，阀芯1下端部连接有锥形螺帽2，锥形螺帽2通过螺纹与膜盖11连接，膜盖11端部均通过螺纹安装有第一密封圈13，第一密封圈13均设置有满足光纤9导出的密封接口12，膜盖11腔体内设置有膜片，膜盖11内表面均布设置有第二光栅14与第三光栅15，第二光栅14一端固定于膜片的径向方向，第三光栅15通过胶体固定于膜片的中心，固定第一光栅8、第二光栅14、第三光栅15的胶体为钢性胶体；第二光栅14与第三光栅15通过穿过密封接口12与光纤9串联连接，

如图2所示，海管环形域气体压力监测原理：

将接头28安装至海洋挠性管线29端部，在接头28内部安装至少1套排气阀27，光纤9分别与两个第一光栅8、第二光栅14与第三光栅15串联连接，形成光纤光栅，光纤光栅通过水下连接器26与铠装光缆25连接，并通过铠装光缆25与解调仪24连接，解调仪24通过铠装光缆25与计算机23连接；

海洋挠性管线29内环形域气体由进气孔20进入排气阀27内部，并经由导向锥形结构3的缺口进入阀芯1与阀体10形成的空腔内，当气体压力大于阀芯弹簧压力与海水压力之和时，阀芯1向上运动，排气阀27打开；当气体压力小于阀芯弹簧拉力与海水压力之和时，阀芯1向下运动，排气阀27关闭；阀芯1打开/关闭动作连动锥形螺帽2上下运动，锥形螺帽2上下运动过程中挤压弹性钢条7，使其发生变形；弹性钢条7弯曲内表面均布设置的第一光栅8与弹性钢条7发生同步应变；第一光栅8应变导致其传输波长发生变化，通过解调仪24进行解调进而监测排气阀27在位状态；

排气阀27内部气体压力导致膜盖11腔体内的膜片发生应变，使第二光栅14设于膜片中心位置，且胶体固定，第三光栅15布设于膜片径向方向，第三光栅15单端固定，其应变仅与环境温度有关，进而对第一光栅8、第二光栅14及第三光栅15应变进行温度补偿；排气阀27内的气体压力发生变化，膜盖11腔体内的膜片发生变形导致第二光栅14发生应变，传输波长发生变化，通过解调仪24进行解调，进而监测排气阀27内部的气体压力。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种适用于海管环形域气体压力监测的排气阀，其特征在于，包括阀芯（1）、导向锥形结构（3）、固定靴（4）、弹性钢条（7）、光纤（9）、第一光栅（8）、第二光栅（14）、第三光栅（15）和阀体（10）；

所述阀体（10）通过螺纹与所述导向锥形结构（3）固定连接，所述阀体（10）底部安装有阀底盖（17），所述阀底盖（17）两侧设置有进气孔（20），所述阀体（10）内壁预置的凹槽内通过胶体埋设有所述光纤（9）；

所述阀芯（1）位于所述阀体（10）的中空腔体内的部分外侧壁设置有阀芯弹簧（18），所述阀芯（1）近于排气孔（21）的一侧安装有限位块（22），所述限位块（22）上部安装有第二密封圈（16），所述第二密封圈（16）上部通过紧固螺母安装有压盖（19）；

所述导向锥形结构（3）与所述锥形螺帽（2）同轴且沿直径方向对称于轴心处设置有缺口，所述导向锥形结构（3）的缺口内壁均嵌入有沿所述阀芯（1）轴心对称设置的所述固定靴（4），所述固定靴（4）有两组，所述固定靴（4）内均设置有固定靴弹簧（5），

所述固定靴（4）均内设置有弧形的所述弹性钢条（7），所述弹性钢条（7）通过两端所设置的导向圆板（6）固定连接于所述固定靴（4）内侧壁，

所述弹性钢条（7）的弯曲内表面均布设置有与所述光纤（9）通过胶体固定连接的所述第一光栅（8），两组所述第一光栅（8）与所述光纤（9）串联连接，

所述阀芯（1）下端部连接有锥形螺帽（2），所述锥形螺帽（2）通过螺纹与膜盖（11）连接，所述膜盖（11）两端部均通过螺纹安装有第一密封圈（13），所述第一密封圈（13）均设置有满足所述光纤（9）导出的密封接口（12），

所述膜盖（11）腔体内设置有膜片，所述膜盖（11）内表面均布设置有所述第二光栅（14）与所述第三光栅（15），所述第二光栅（14）一端固定于膜片的径向方向，所述第三光栅（15）通过胶体固定于膜片的中心；所述第二光栅（14）与所述第三光栅（15）通过穿过所述密封接口（12）与所述光纤（9）串联连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于海管环形域气体压力监测的排气阀，其特征在于，所述锥形螺帽（2）的锥度与所述导向锥形结构（3）的锥度匹配，所述锥形螺帽（2）的锥面与所述导向锥形结构（3）的锥面之间存有满足所述锥形螺帽（2）上下运动的等距间隙。

3.根据权利要求1所述的一种适用于海管环形域气体压力监测的排气阀，其特征在于，埋设所述光纤（9）的胶体为柔韧性胶体；固定所述第一光栅（8）、第二光栅（14）、第三光栅（15）的胶体为钢性胶体。

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