泄压装置

泄压装置（共5篇）

泄压装置 篇1

摘要：文章介绍一种简易的泄压阀试验装置;通过该试验装置, 可以进行泄压阀的动作性能试验、密封性能试验以及排量系数的测量。

关键词：压阀,试验台,装置

1 概述

为了进行泄压阀的排量系数的确定、动作性能试验、密封性能试验以及阀门起跳行程测量, 我公司设计了一种简易的泄压阀试验装置。该试验装置的主要功能:用于DN10~DN80 (≤PN6.4) 的泄压阀的动作性能试验、密封性能试验、阀门排量系数测量试验;阀门起跳行程测量试验。

2 设备原理

该装置以清洁水 (加入防锈剂) 作为工作介质, 模拟现场实际阀门起跳工况, 进行阀门各种性能试验, 原理如图1所示。

3 设备参数

系统设计压力:PN6.4, 设计温度50℃, 系统容积:2.4m3。

4 主要设备

该装置主要由压力源、压力容器、供排水、试验阀门、控制柜几部分组成。

4.1 压力源部分:

包括气源装置、至压力容器的管道部分。该部分系统为高压系统, 设计压力为PN16Mpa。通过并联气瓶组给装有清洁水的压力容器进行加压, 使压力容器出口管道上的泄压阀起跳。压力源装置主要考虑以下几点:

4.1.1 气源必须是高压气源, 同时是惰性气体, 通过扩容减压降低压力, 达到所需要的试验压力。建议采用40L装的150Kg/cm2的氮气或者氩气作为压力源, 既经济又安全可靠。

4.1.2 气源压力的可持续性, 通过采用多个气瓶并联布置, 对于单个气瓶无法达到系统试验压力时, 可以在单个气瓶压力达到平衡之后, 开启其他气瓶, 继续提供系统压力。

4.1.3 气源压力的可控制性, 气瓶出口装设有减压阀, 可以通过减压阀控制气体介质的流量和流速, 进行系统升压速率的控制, 达到升压速率控制在0.01Mpa/s (GB/T12242-2005标准要求) 。

4.2 压力容器部分:

主要包括压力容器、出口管道组成。压力容器参数:2.4m3容积, 设计压力:6.4Mpa, 设计温度50℃, 出口管道设计参数与压力容器设计参数相同。整个压力容器部分设计主要注意以下几点:

4.2.1 压力容器上设有水位测量装置, 在容器水位达到一定高度关闭水压试验泵。同时可以通过水位测量装置记录泄压阀起跳回座之间的水位差, 计算泄放的水量, 进行排量系数的测定。压力容器的容积大小可以根据被试验阀门的泄放量和连续需要的动作次数来确定。

4.2.2 压力容器为气水两项介质容器, 可以采用整体不锈钢或者压力容器内部喷涂等方式进行防锈处理。

4.2.3 出口管道装置建议采用不锈钢, 可以保证系统不产生锈渣, 降低泄压阀在动作中损坏几率, 提高泄压阀密封合格率。

4.2.4 出口管道上装设的电动阀门, 采用全通径阀门, 没有缩口, 保证出口管道上的最小流道面积为泄压阀的最小流通面积。

4.3 供排水部分:

主要包括水压试验泵和出口管道上的泄压放水装置。水压试验泵主要是给压力容器注水。如果采用自来水进行注水, 压力容器内部的压力不宜超过0.2Mpa, 否则注满2.4m3的压力容器需要较长时间。

4.4 试验阀门部分:

主要包括泄压阀、泄压阀入口处压力输出装置、泄压阀阀门上装设位移输出装置。

压力输出装置主要是指在泄压阀入口处装设压力变送器和压力表, 通过压力变送器把压力信号转化为电信号输送到控制柜。安装标准GB/T 12242-2005要求, 压力表尽可能的接近泄压阀入口。建议采用抗振压力变送器和压力表, 防止泄压阀回座振动导致压力变送器和压力表的损坏。

位移输出装置主要包括位移传感器, 通过位移传感器把位移转化成电信号输送到控制柜, 同样建议考虑防振位移传感器。

4.5 控制柜部分:

主要是包括控制柜和信号转换器。控制柜工作原理是以时间为X轴, 压力变化为Y轴, 位移采集为Z轴。在系统升压至90%整定压力的时候操作控制柜开关开始计时, 进行压力信号和位移信号的采集并存储。在计时之前, 需要进行采集信号的精度等级进行设定, 精度等级按照压力变化和位移变化划分的, 压力分为:0.1Mpa、0.01Mpa、0.001Mpa三种;位移分为:0.1mm, 0.01mm, 0.001mm三种。在泄压阀起跳并回座之后, 操作停止开关, 控制柜停止压力信号和位移信号的采集, 同时通过内部记忆功能提取存储数据并计算结果, 把最终需要显示的整定压力、回座压力、排放压力、启闭压差、行程等显示在控制柜面板上。泄压阀的泄放量可以通过人工记录压力容器水位差值和整个阀门动作时间来计算。

5 结束语

该泄压阀试验台具有原理简单, 操作方便, 运行可靠, 系统容积大、测量精确等优点, 缺点是装置占地面积较大。

参考文献

[1]GB/T 12241-2005《安全阀一般要求》.

[2]GB/T 12242-2005《压力释放装置性能试验规范》.

[3]GB/T 12243-2005《弹簧直接载荷式安全阀》.

[4]劳动部发[1996]276号《蒸汽锅炉安全技术条件监察规程》.

掘进巷道泄压孔的设计与应用 篇2

关键词：掘进巷道；大直径；顺层长钻孔；预抽；消突技术

中图分类号：TD322.5 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）08-0011-01

矿井开采范围和深度在不断增加，煤和瓦斯的突出巷道片帮等问题成为了威胁矿井安全的重要因素。煤层的基础参数和地应力等都在不断增大，严重威胁着矿井的安全生产工作，同时煤和瓦斯频频发生一些突发事故，将会直接影响到矿井工作人员的生命安全。想要保证矿井生产的安全和稳定，就需要针对煤层和瓦斯进行严格的控制和管理工作，做好防突、片帮工作的各项具体措施。

1 掘进巷道泄压孔的设计与应用的重要性

在进行实际的开掘过程中，因为高应力下的煤层透气性较低，导致煤层自身的危险系数加大，同时瓦斯一向是煤炭开采工作中的较大阻力，瓦斯的危险性极高，极容易发生一些突出问题，导致煤层出现爆炸等现象，从而引发整个矿井工作的安全事故发生[1]。

开采保护层是一种有效防止瓦斯和煤层出现突出问题的有效措施，在实际的施工过程中能够起到良好的防护作用[2]。

某公司所属煤田煤层埋深比较深，矿压显著，掘进工作面片帮、垮帮比较严重，对矿工生命安全造成严重威胁，同时造成掘进巷道成型差，质量不达标等问题，严重制约了我队的安全质量标准化工作。

2 掘进巷道泄压孔的实际研究情况

防治煤和瓦斯的突出问题，需要“四位一体”这些措施的综合应用，这些措施将需要进行防护的重要过程全部包含在内，能够在实际应用中起到良好的效果。

我国对于掘进工作面的防突工作十分重视，通过超前钻孔、预排瓦斯、开采解放层等措施，尽可能地提高掘进工作面开采作业的安全性能和稳定性能。但是从不断发生的一些安全事故当中看，我国在进行开采作业的防突工作时，仍然存在着一些问题，有很多防治措施在实际使用当中受到很多条件的限制，导致这些重要的防治措施并不能够完全发挥其真正作用[3]。

3 掘进巷道泄压孔设计

3.1 4201运顺工作面综掘机截割进刀及泄压孔布置方案

该方案的卸压孔布置及参数对于掘进巷道泄压孔的设计工作具有重要影响。布置形式主要为，掘进工作面是矩形断面，每班出班前在两侧距帮200 mm的煤体内，每侧各垂直布置5个卸压孔间距600 mm。压区域为距帮500 mm，具体的参数为：帮部每个卸压孔直径为41 mm，深度2 500 mm，中心泄压孔为综掘机截割头进孔，深度0.8 m。

掘进巷道迎头卸压原理是掘进巷道迎头卸压，采用大直径深孔卸压方法，其卸压原理，如图1和图2所示，该方法可以有效地降低应力条件，使得掘进工作在低应力区进行。

瓦斯抽放是防治煤矿瓦斯威胁的重要措施，在进行瓦斯抽放的实际工作之时，需要针对这项工作进行施工前的准备工作。详细考察瓦斯抽放的工作环境，尽可能地减少在实际施工中出现突发状况的可能性。

一边进行瓦斯的抽取工作，一边进行煤炭资源的开掘工作，是当前煤矿进行开采的重要方法，对于防止瓦斯浓度超出一定限度和减少瓦斯的突出问题具有良好作用。

钻孔对于瓦斯的抽放范围具有重要影响，以往的施工技术因为工艺水平的限制和钻孔设备的不够精良，对于一些大直径钻孔始终不能有效进行施工。具体情况，如图3所示。

3.2 掘进巷道大直径顺层长钻孔预抽消突技术的具体应用

在进行抽放瓦斯的过程中，采用了大直径顺层长钻孔的方法，针对掘进工作面进行主要的施工工作，能够起到良好的效果。采用大直径顺层长钻孔预抽消突技术，需要根据它的卸压消突理论进行具体的实际操作。在进行实际的瓦斯抽放工作之前，就需要做好顺层长钻孔抽放瓦斯消突措施施工方案的设计工作。在进行具体的操作之时，需要根据设计方案中的各项工序有步骤地进行。

4 结 语

想要保证煤炭开采过程的安全，就需要针对瓦斯及巷道来压片帮做好相应的处理工作。掘进工作面大直径顺层长钻孔预抽消突技术是当前煤矿企业进行煤炭资源开采的重要方法，能够有效抽放出矿井下的瓦斯、释放煤层压力、防止片帮伤人、保证巷道成型、提高掘进巷道质量标准化以及对于保障煤炭开采作业的安全具有良好作用。

参考文献：

[1] 刘明举，盛锴，郝富昌，等.大径孔预抽煤巷条带瓦斯技术的优化及应用 [J].煤田地质与勘探，2014，（6）.

[2] 张红兵，王凯.“三软”煤层顺层大直径长钻孔区域消突技术研究[J].煤 炭技术，2014，（5）.

泄压装置 篇3

煤矿瓦斯抽采是开发利用煤层气 (瓦斯) 最基础、最有效的手段, 也是治理工作最主要的一种方法。抽采利用瓦斯的安全性、重要性及必要性, 在《煤矿安全规程》都有相关之规定, 对抽放瓦斯设施的要求:在抽放瓦斯泵吸气侧管路系统中, 必须装有防回风、防回火和防爆炸作用的安全装置;抽放瓦斯时必须遵守以下规定:利用、抽采瓦斯时, 在利用瓦斯的系统中必须装有防回风、防回火和防爆炸作用的安全装置;即泵房管路系统发生瓦斯爆炸时, 不会影响到井下;或者地面瓦斯利用系统中出现瓦斯爆炸时, 也不能波及到泵房, 这样即可将瓦斯爆炸的影响和破坏控制在极小的范围内[1]。

目前我国的矿山中, 自动灭火阻爆装置、机械式阻爆装置是瓦斯抽采利用管路系统中采用最多的两种阻隔爆装置类型, 而机械式阻爆装置又分湿式和干式两种[2]。自动灭火阻爆装置, 其优点是技术较先进、可靠性很好、灵敏度也高, 而且可以在管壁上安装很小体积的传感器, 阻力几乎可以不计, 有利于抽放瓦斯[2,3,4,5,6]。本课题组前期[7]设计了一种基于固体材料的新型瓦斯抽放管道泄压、阻隔爆自动装置, 设计以新型材料多孔介质泡沫陶瓷为阻隔爆单元材料, 课题组前期已经分析了尺寸等参数, 本文着重在结构力学优化分析方面, 运用Pro/E进行三维造型, 通过ANSYS有限元模拟在瓦斯爆炸时阻隔爆装置的动态力学变化, 探索阻隔爆装置的力学特性及应用情况, 继而优化阻隔爆装置。

2 新型瓦斯抽排管道阻隔爆装置结构设计

本课题组前期[7]设计的基于固体材料的新型瓦斯抽放管道泄压阻爆装置, 装置结构单元有瓦斯抽放管道、高敏度压力传感器、PLC控制单元系统、高敏度温度传感器、阻隔爆单元和两组通道封闭装置。

如图1所示, 阻隔爆装置结构及原理如下:在未发生爆炸时, 瓦斯抽放可以通过两个瓦斯通道正常进行。发生爆炸时, 火焰、爆炸冲击波迅速向前运动, 安装在前端的温度传感器3和压力传感器4接到爆炸信号传递给控制单元2进行分析处理, 处理后再将信号传至电磁阀, 然后电磁阀启动使挡板闭合, 此时火焰、爆炸气体将不能够通过瓦斯通道;当爆炸冲击波能量继续增加时, 在大幅度压力下, 真空右挡板64将进行真空气体泄压、熄火及阻爆, 于此同时阻隔爆材料层63也将启动淬火、阻爆作用, 在两重阻爆作用下, 能够达到很好的阻爆效果, 完成一次泄压、阻隔爆[7]。

1.瓦斯管2.控制单元3.温度传感器4.压力传感器7.压力表8.抽真空口51.电磁阀52.挡板61.圆筒型壳体62.真空左挡板63.阻隔爆材料层64.真空右挡板

3 新型瓦斯抽排管道阻隔爆装置力学分析

3.1 使用条件分析

当瓦斯抽排管道内发生爆炸时, 阻隔爆装置壳体及内部泡沫陶瓷应能承受爆炸产生的最大应力, 才能够有效阻隔爆炸破坏;瓦斯爆炸时, 压力一般为1~2MPa, 叠加返回炮轰可达到10~100MPa[11,12,13]。设计的阻隔爆材料层大小及外形见图3、4, 设计管道工程直径范围一般在15~100mm[9], 纵向取相同尺寸。所以面积范围为0.0001766~0.00785m2之间。瓦斯爆炸时最小破坏力为F=PS=0.00785m2×1×106=7.85×103N;最大破坏力为F=PS=0.00785m2×2×106=1.57×104N;叠加返回炮轰情况下最大破坏力为F=PS=0.00785m2×10×106=7.85×105N;

3.2 外壳设计

抽放瓦斯管内的压力, 一般较管材的强度低得多, 但考虑到在运输、安装和使用过程中, 可能出现碰撞、挤压、被砸等现象, 故对其强度也要有一定的要求。鉴于目前尚无统一的标准, 因此, 多取排水管强度的数据。阻隔爆装置壳体设计可采用铸铁、铸铝、铸钢等一系列材料, 确保有较高耐腐蚀性, 且在发生爆炸时, 阻爆装置壳体不会发生破裂以及不可恢复性的变形, 能承受最小0.9MPa的水压实验, 并且在试验中, 阻爆装置各个部位在1min内应该没有渗漏、破裂以及不可恢复性变形等情况发生[7]。

(1) 厚度设计

鉴于以上对阻隔爆装置壳体要求, 壳体厚度可按下式计算[7]:

式中, SB-阻隔爆装置壳体厚度, m;D-壳体中的最大内径;σL-材料允许的拉应力, MPa;P-设计压力, 通常取公称压力, MPa;C-附加裕量。

(2) 外形尺寸设计

瓦斯管路的阻力分摩擦阻力和局部阻力两种[9]。摩擦阻力计算公式为:

式中, Hm-管路摩擦阻力, Pa;L-管路的长度, m;Q-瓦斯流量, m3/h;γ-混合瓦斯对空气密度比;K-不同管径系数;D-瓦斯管的内径。

阻爆装置壳体尺寸与流体阻力大小密切相关, 通常情况下, 尺寸如图2设计, 阻隔爆装置配合使用的管道直径d与壳体直径D的比值约为1/4, 即d≈D/4;阻隔爆装置两端距阻火层的距离应为L′= (0.5~1.5) D, L″= (0.5~1.5) D, 波纹阻爆装置外壳尺寸参考见表1[10]。

依据设计尺寸中间值, 直径取90mm, 运用Pro/E进行三维造型画出新型瓦斯抽放阻隔爆装置三维立体图, 如图3、图4所示, 符合以上要求, 既具有一定的机械性强度, 且弧形结构和管径尺寸设计更能够减小抽放管路的摩擦阻力。

3.3 材料特性选取

材料在弹性变形阶段, 其应力和应变成正比例关系 (符合胡克定律) , 其比例系数称为弹性模量, 阻隔爆材料层材料取多孔材料泡沫陶瓷, 弹性模量 (杨氏模量) 取200GPa。

泊松比是材料横向应变与纵向应变的比值, 也叫横向变形系数, 它是反映材料横向变形的弹性常数。进行推导, 假如在单轴作用下:

(1) X方向的单位拉 (或压) 应变所引起的Y方向的压 (或拉) 应变为b;

(2) Y方向的单位拉 (或压) 应变所引起的X方向的压 (或拉) 应变为a;

式中, PRXY为主泊松比, NUXY次泊松比, 阻隔爆材料层泡沫陶瓷泊松比取0.142。

3.4 装置阻隔爆材料层有限元分析

对阻隔爆材料层结构进行力学分析, 定义单元类型和材料属性并划分网格, 选用shell63壳单元, 采用四边形网格对实体模型进行网格划分, 施加均布载荷情况如图5所示, 应力云图如图6所示。

位移约束:基于阻隔爆材料的结构形式, 将零件四边的六个自由度全部约束。

载荷约束:由于瓦斯爆炸时压力一般为1~2MPa, 取2MPa, 所以将爆炸时产生的压力平均作用于阻隔爆材料截面上 (如图5所示) , 施加约束和载荷并求解。

导入ANSYS, 将求解器类型设置为静态 (Static) 进行分析, 计算结果如图6所示。从图6中可以看出, 四边约束位置所受应力最大, 求出弗米赛斯应力为18.48MPa。

因该装置主要在爆炸后爆燃状态发挥作用, 因此, 只要多孔材料抗压强度大于2MPa, 抗拉强度极限大于18.48MPa, 即可满足强度要求。目前市面上的最大抗压强度可达到7MPa, 拉伸强度可以达到8~50MPa。因此以多孔泡沫陶瓷材料作为阻隔爆材料理论上是可行的。

4 结论

(1) 设计的新型固体阻隔爆装置, 在未发生爆炸时, 瓦斯抽放可以通过两个瓦斯通道正常进行;发生爆炸时可及时阻隔爆炸气体, 阻爆单元准确有效进行泄压、阻爆。

(2) 对新型装置的主要部件的结构尺寸进行了综合考虑和设计, 研究了瓦斯管路阻力的影响因素, 重点对壳体的尺寸和厚度进行了计算, 以此确定壳体中安装的阻隔爆材料的外廓尺寸。

(3) 应用Pro/E三维建模软件建立了新型装置的三维模型, 抽取其中的阻隔爆材料层进行ANSYS有限元分析, 得出本装置选取多孔材料适当、原理可行。

摘要：对我国矿山目前普遍采用的瓦斯抽放管道阻隔爆装置的类型、工作原理以及各自的优缺点进行了分析。在此基础上提出了一种新型瓦斯抽放管道泄压阻隔爆装置方案。该装置由真空腔体、阻隔爆材料、温度及压力传感器、智能挡片和PLC控制柜组成, 不但具备瓦斯抽放管道阻隔爆功能, 而且还具有泄压、衰能的作用。文中介绍了该装置的组成与原理, 对其主要部件的结构尺寸进行了综合考虑和设计, 通过建立三维模型, 对阻隔爆材料层进行了有限元分析, 计算其受力后应力变化, 通过分析仿真结果, 可以得出本装置所选用的多孔阻隔爆材料是合理、可行的结论。

泄压阀的选型分析和应用 篇4

泄压阀是密闭输送管道中不可缺少的压力保护装置。当干线压力高于泄压阀设定泄放值时,泄压阀开启泄放,并将管道内流体介质泄放到储备罐内,从而防止水击发生和管道异常升压所造成的管网及设备受损;当压力恢复到低于设定的泄放压力时,泄压阀自动关闭,停止泄放。阀门关闭要平稳没有冲击,工作不受其它外部因素影响,只与管道运行压力变化有关。它是一个全自动阀门,可以根据管网输送工艺的要求人为干预设定值和报警值,起到保护输油管道和设备安全运行的作用。

1 选型分析

按照输油管网压力保护要求,根据不同的保护对象可采用“超前保护”和“泄放保护”两种方式。“超前保护”主要依赖SCADA系统的支持,“泄放保护”是被动式保护。随着泄放保护设施——泄压阀的更新发展,这种保护措施更加可靠和完善。

在水击过程中,泄压阀可在压力高于设备工作压力之前,跟踪压力波并开启泄放介质,降低其压力峰值,当水击压力衰减后,它可以自动恢复关闭状态,达到管线自动连续保护的效果。泄压阀不受外界条件,如电力、通讯因素的影响,自成体系,具有响应速度快、排量大、阻力小的优点,还具备可靠启闭控制的功能。近年来在我国部分输油管网中引进采用的为美国丹尼尔公司、格罗夫公司、荷兰莫克维迪公司生产的泄压阀产品,随着我国改革开放步伐的加快和油气集输管网的迅猛增多,国产轴流氮气控制式泄压阀,轴流先导式泄压阀已相继投放市场,并逐渐得到用户的认可。

泄压阀主要有氮气控制式和先导式两种结构。其中,先导式结构泄压阀适合应用在成品油及其它化工产品输送管线,氮气控制式结构更适合应用于粘度较高和含有杂质的原油输送管道。氮气控制式是以氮气作为泄压阀的启闭控制动力,其系统配置有氮气储能瓶,优点是压力调整范围宽,压力设定简单、稳定、精度高,阀门启闭不受输送介质性能影响。根据泄放装置的特点,结合输油管网压力安全保护要求,在选择压力泄放保护装置时应首先从考虑以下几点:

(1)应根据输油管线设计规范所允许的管网压力波动范围、管线的运行工况进行水击分析计算,确定超压泄放保护装置的设定泄放压力点。

(2)根据输油管线的特点,应首选泄压阀作为管线压力泄放保护的安全装置。因为它具有泄放流通量大,响应速度快,不产生二次水击共振,能在超压点把部分甚至全部液体泄放到常压罐中,并且在水击压力泄放后自动恢复其正常关闭状态,从而为管网的安全运行提供持续保护。如果输送粘度高或杂质含量高的液体介质如原油、浆液等介质,则宜选用氮气控制式泄压阀;如输送较清洁的液体介质如成品油及其它化工产品,则可考虑优先选用先导式泄压阀。

(3)在泄压阀的选型计算中除考虑其泄放量外,还应校核其泄放时的出口流速,确保其≤17.5 m/s,避免泄放流速过高,产生汽蚀噪音和泄放管路振动。

(4)泄压阀的选用还应根据管线工艺运行要求,确定是以控制瞬变压力的增压速率为主,还是以控制瞬变压力增压幅值为主。如果是以控制增压速率为主,则应采用带有增压速率控制器的泄压阀,把增压速率控制在0.14×105~0.4×105 Pa/s。以达到既控制增压速率又能控制增压幅值的双重功能。

(5)根据实际使用工况,在工艺选型设计时需考虑检修维护要求,可按一备一用的方式设置选用泄压阀。

2 国内外产品对比

当前实际应用的泄压阀有国产和进口两类。对国产WHXY41f/y氮气控制式泄压阀和美国M公司的同类设备进行比较,结果如表1。

国产WHXY41f/y氮气式泄压阀投放市场以来,在南海油田涠州岛处理站、大庆油田庆—哈原油管线、燕山石化沧—京—燕原油管线、新疆克—乌成品油管线、中石化西南成品油管线、长庆靖—咸原油管线、延长集团靖—榆成品油管线、定—靖管线、哈萨克斯坦扎纳若尔原油管线等国内外工程中大量使用。

进口泄压阀已在库—善管线、格—拉成品油管线、兰—成—渝成品油管线、西南成品油管线、港—枣成品油管线等工程中引进应用。

综上所述,国产WHXY41f/y氮气式泄压阀的各项性能指标与进口设备完全一致,价格仅为进口产品的40%,是进口产品的理想替代产品。

3 泄压阀的应用

WHXY41F/Y氮气控制式泄压阀主阀由阀体、阀芯套、阀芯、阀座固定器、组合式阀座等部件构成。泄压系统由主阀、氮气储能瓶、气体减压器、压力变送器、数值报警设定仪、节流阀等组成,结构及系统图如图2所示。

氮气控制式泄压阀的工作主要依赖于对泄压阀滑塞内腔的压力控制。当正常输送时,滑塞在内腔设定压力作用下将紧紧地与主阀座贴合,使泄压阀处于正常关闭状态。当管线发生异常压力升高,超过其滑塞内腔所设定的安全控制压力时,在压差的作用下滑塞打开,通过滑塞外腔开始泄压,迅速、有效地泄放主管道的超高压力,使原油通过泄压阀泄放至备用储油罐。当管线压力恢复至正常工作压力时,滑塞与阀座紧紧贴合,恢复关闭状态停止泄放,管线恢复正常输送。

根据泄压阀的结构及功能要求:在安装使用时一定要对照安装使用手册要求,将泄压阀安装在系统能敏感觉察压力升高的部位;并按泄压阀阀体上箭头指示的安装方向,确保泄压阀的安装方向正确;泄压阀的前段应安装闸阀,以满足检修需要,使用时保持常开状态,后端应安装单向止回阀,防止备用油罐内原油反串至泄压系统。安装完成后,对其氮气系统的各个连接部位进行仔细检查,不允许有任何渗漏。

泄压阀应根据输送介质的洁净情况至少一年内人为全开泄放一次,以排除管道正常运行中积沉在泄压阀前的脏污介质,避免其在泄压阀小开度泄压的情况下对滑塞密封部位和阀座密封环的破坏。要经常检查泄放管道的通畅情况,以免脏物堵塞泄放管路,造成泄压阀失效。在管道吹扫时应将泄压阀前的检修闸阀关闭。以免粗大脏污颗粒堆积在泄压阀进口处,造成泄压运行时卡阻,使泄压阀不能正常关闭。定期检查作为泄压阀外界能源的氮气储能瓶的压力,如压力低于设定的泄放控制压力,应及时更换气瓶或补齐。如果泄压阀用于贸易交接的油品管道上,且安装在流量计之前,交接双方应提前达成协议,对高压泄放的原油计量结算采用泄压阀专用计量油罐液位变化的静态计量为准。

4 结 语

随着我国改革开放步伐的加快和油气集输管网的迅猛发展,国产泄压阀的发展也大大加快。国产轴流氮气控制式泄压阀、轴流先导式泄压阀、双功泄压阀已相继投产并取代进口产品,成功应用在克—乌成品油管线,靖—咸原油管线、靖—榆成品油管线、西南成品油管线及石油、石化炼油管网等工程及军用管网,而价格还不到进口产品的一半。

矿用救生舱自动泄压阀研究 篇5

1 原理及结构设计

泄压阀采用”液体密封和单向逆止”相结合的技术。

泄压阀结构包括泄压阀体、液体介质、液位调节帽、液位标尺、进气管、排气管、单向阀等。液体材料凝固点低, 不易挥发。进气口与救生舱舱内气体相连, 同时也是注液口。排气口与舱外环境相连。

当发生二次爆炸等灾害时, 反向冲击压力作用在单向阀上, 单向阀能承受1.0MPa的爆炸冲击载荷。

1.1 主要尺寸设计

1.1.1 阀体内空高度H

由于本泄压阀采用液封及单向阀组合技术, 阀体高度主要受液体高度h及液体飞溅高度h1限制, 根据公式

其中, ΔP为相对压力, 设定为500Pa。

ρ为液体的密度, 凝固点低, 不易挥发液体, ρ约为=1 050kg/m3。

h为液面距进气管底部距离。

经计算, h≥50mm。

由式 (1) 可以看出, ΔP与h是线性关系。

为避免使因压力过大而导致液体进入单向阀, 而应使单向阀口距液面有足够高度h1。阀体内空高度H>h+h1, 再考虑到加工工艺性、排气式气流通畅性, 最终泄压阀内空高度确定为130mm。

1.1.2 阀体内空直径D总

阀体直径主要受单向阀直径、进排气管直径的限制。在救生舱内的安装位置, 以及综合考虑加工工艺, 最终确定阀体阀体内空直径D总=50mm。

1.2 单向阀抗反向压力分析

单向阀抗反向冲击的结构原理为:阀芯为球形, 阀体与阀芯结合面为锥形面。由于反向冲击不是经常发生, 而且润滑较充分。因此, 单向阀失效的主要形式为阀体发生塑性变形而使阀芯卡死甚至越过锥形面。

反向冲击压强为P=1MPa, D=6mm。

阀芯作用在锥形面上的力为28.2N, 如此微小的力根本不可能使阀体发生塑性变形。

1.3 主要材质选型

阀体为耐腐蚀性强的不锈钢材质;液体介质应具有凝固点低、不易挥发的特性;单向阀主材铜材、主弹簧材料为不锈钢;所有管路组均采用铜材。

2 试制

根据设计图纸, 加工零部件, 焊接成型。焊接致密、牢固, 不漏气。组装后的单向阀, 正向应排气通畅, 反向应能关闭灵活可靠, 承受1.0MPa爆炸冲击压力。

单向阀检验合格后, 才可用于组装泄压阀。

泄压阀测试合格后, 再与救生舱联机测试, 测试结果应满足 (100~500) Pa的正压要求。

3 泄压阀性能试验

组装后的泄压阀应检验泄压阀开启压力、关闭压力、关闭后的密封性、反向耐冲击压力以及不少于1 000次的开闭疲劳性能, 泄压阀性能试验见表1。

4 结论

从表1可以看出, 组装后的泄压阀的开启压力、关闭压力、关闭后的密封性、反向耐冲击压力以及不少于1000次的开闭疲劳性能等经检验均符合产品要求。目前此种结构单向阀已得到大量推广应用。

摘要：本文介绍了自动泄压阀原理及结构, 泄压阀体的分析、设计, 液位高度与压力差的计算、分析, 单向阀的设计、分析, 材质选择等。对泄压阀进行性能分析、试验, 试验结果表明, 采用“液体密封和单向逆止术”完全可行, 目前已得到广泛推广。

关键词：救生舱,泄压阀,单向阀

参考文献