介紹了氮?dú)馐剿畵粜箟洪y的工作原理。針對氮?dú)馐剿畵粜箟洪y在使用過程中存在的問題，研制了雙控自力式軸流泄壓閥，應(yīng)用效果良好。雙控自動式軸流泄壓閥不僅克服了氮?dú)馐剿畵粜箟洪y的諸多缺點(diǎn)，而且安全系數(shù)成倍提高，為長輸管道的安全平穩(wěn)運(yùn)行提供了保障。

1、氮?dú)馐剿畵粜箟洪y

1.1、工作原理

　　近年來常用的長輸管道水擊泄壓閥主要有2種：一種是機(jī)械先導(dǎo)式水擊泄壓閥，多用于成品油管道;另一種是氮?dú)馐剿畵粜箟洪y(圖1)，多用于原油管道。

1.氮?dú)馄拷M;2.減壓調(diào)節(jié)閥;3.控制箱;4，12.壓力表;5.安全閥;6，7.壓力開關(guān);8，9，10，11，13，14，15.針型閥;　16.泄壓閥殼體;17.密封固定套;18.活塞;19.穩(wěn)壓罐;20.彈簧;21，22，23.密封圈;24.絲堵

圖1 氮?dú)馐剿畵粜箟洪y結(jié)構(gòu)示意圖

　　氮?dú)馄拷M內(nèi)的氮?dú)饨?jīng)連接管路、閥門至控制箱。通過控制箱內(nèi)減壓調(diào)節(jié)閥減壓后，再經(jīng)連接管路、針型閥至泄壓閥內(nèi)腔體P2。在氮?dú)鈮毫�和彈簧力的共同作用下，活塞前部斜面緊密地壓在密封圈上，將入口的液體封閉在密封固定套內(nèi)。當(dāng)入口P1的液體壓力達(dá)到或超過設(shè)定值時(shí)，作用在活塞前方的力大于活塞后方的氮?dú)鈮毫�和彈簧力之和，并足以克服活塞與泄壓閥殼體之間的靜摩擦力，則活塞向后方移動并壓縮氮?dú)�，入口液體經(jīng)打開的活塞和泄壓閥腔體空間流到出口P3。當(dāng)入口P1的液體壓力降至泄壓閥設(shè)定值以下時(shí)，活塞后方的氮?dú)鈮毫εc彈簧力之和大于活塞前方液體對活塞的壓力，并足以克服活塞與泄壓閥殼體之間的靜摩擦力，則氮?dú)馀蛎浲苿踊钊�向前方移動，直至壓緊密封圈為止，此時(shí)泄壓閥關(guān)閉。

　　減壓調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)穩(wěn)壓罐的氮?dú)鈮毫Α?個(gè)壓力開關(guān)分別用于監(jiān)測氮?dú)馄拷M內(nèi)的氮?dú)鈮毫?不足時(shí)報(bào)警)和監(jiān)測穩(wěn)壓罐的壓力是否在要求范圍之內(nèi)(超出時(shí)報(bào)警)。安全閥用于保護(hù)低壓側(cè)設(shè)備免受高壓損壞。

1.2、存在的問題

　　1.2.1、泄壓值設(shè)定不穩(wěn)

　　穩(wěn)壓罐受環(huán)境溫度的影響，環(huán)境溫度高時(shí)，穩(wěn)壓罐的氮?dú)鈮毫ι�高，背壓值變高，反之降低。背壓值的變化直接影響泄壓設(shè)定值的變化，當(dāng)運(yùn)行壓力接近泄壓閥的設(shè)定值時(shí)，可能造成泄壓閥微超不泄或偷泄不止，大大降低泄壓閥的靈敏度和可靠性。

　　1.2.2、泄放量正比于超壓值

　　超壓小時(shí)，泄壓閥泄放量小;超壓大時(shí)，泄壓閥泄放量大(圖2)。如果倒流程失誤關(guān)閉閥門或突然甩泵停機(jī)，則要求泄壓閥的泄放量很大，超壓值也會隨之加大。此時(shí)氮?dú)馐剿畵粜箟洪y對管道、閥門和輸油設(shè)備的保護(hù)作用減弱，由此可能造成輸油設(shè)備的損壞。

圖2 泄壓閥的泄放量與泄壓線的關(guān)系

　　1.2.3、泄壓值調(diào)校不便

　　氮?dú)夥�(wěn)壓罐的壓力應(yīng)與泄壓設(shè)定值匹配，但是有些穩(wěn)壓罐的壓力只達(dá)到泄壓設(shè)定值的75%，相差較大。雖然泄壓設(shè)定值已知，但穩(wěn)壓罐的壓力不能確定，需通過試驗(yàn)獲得。

　　1.2.4、不能在線檢修

　　當(dāng)?shù)獨(dú)馐剿畵粜箟洪y主閥體內(nèi)的部件失效、損壞需要更換時(shí)，必須將整個(gè)泄壓閥從管道上拆卸下來，才能軸向拆裝、更換新的部件。

　　1.2.5、安裝復(fù)雜、維護(hù)工作量大氮?dú)馐剿畵粜箟洪y的附屬設(shè)備多，包括氮?dú)馄拷M、連接管路、針型閥、控制箱、壓力表、減壓調(diào)節(jié)閥和穩(wěn)壓罐等。這些附屬設(shè)備不但安裝復(fù)雜、占用空間大，而且日常運(yùn)行維護(hù)和檢修工作量很大。

　　1.2.6、泄壓設(shè)定值與回座值間差值的不良影響

　　泄壓設(shè)定值與回座值之間存在的差值(約0.3MPa)是由活塞與閥體缸之間的靜摩擦力引起的。當(dāng)管道實(shí)際運(yùn)行壓力介于泄壓閥設(shè)定值和泄壓閥回座值之間時(shí)，管道壓力波動引起的泄壓閥瞬時(shí)微超壓會造成泄壓閥長泄不止。

　　1.2.7、浪費(fèi)能源

　　氮?dú)馐剿畵粜箟洪y用于出站高壓泄壓閥時(shí)，穩(wěn)壓罐所需的給定壓力值很高。例如西部管道首站高壓泄壓閥給定壓力值高達(dá)10MPa以上，對于10MPa以下的氮?dú)�，因充不進(jìn)穩(wěn)壓罐而被浪費(fèi)，導(dǎo)致普通氮?dú)馄康牡獨(dú)饫�用率不�?0%。

2、雙控自力式軸流泄壓閥

2.1、工作原理

　　針對氮?dú)馐剿畵粜箟洪y存在的問題，對氮?dú)馐剿畵粜箟洪y進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)制造了雙控自力式軸流泄壓閥(圖3)。

圖3 雙控自力式軸流泄壓閥工作原理示意圖

　　改進(jìn)后的雙控自力式軸流泄壓閥的機(jī)械部分主要包括主閥體、彈簧、密封口環(huán)、油缸、活塞、法蘭蓋、連接底座、過濾器和機(jī)械先導(dǎo)閥等;儀表控制部分主要包括壓力變送器、智能數(shù)顯表(站控機(jī))、電磁換向閥和USP電源等。

　　正常工作(未超壓)時(shí)，電磁換向閥和機(jī)械先導(dǎo)閥都工作在1位。這時(shí)入口處的部分高壓油經(jīng)引壓孔、過濾器到電磁換向閥的P孔)A孔，再經(jīng)連接底座到機(jī)械先導(dǎo)閥的P1孔)A1孔)背壓管進(jìn)入油缸，推動活塞前行。雖然活塞前后壓強(qiáng)相等，但由于受壓面積不同，活塞向受壓面積小的入口前行，緊壓在密封口環(huán)上關(guān)閉主閥。當(dāng)入口側(cè)的壓力達(dá)到智能數(shù)顯表(或站控機(jī))的設(shè)定值時(shí)，輸出報(bào)警信號，并同時(shí)接通電磁換向閥的電源，電磁閥工作狀態(tài)由1位換到2位。電磁換向閥P到A斷開，A到T接通。這時(shí)油缸內(nèi)的油經(jīng)背壓管、連接底座到機(jī)械先導(dǎo)閥的A1孔)P1孔)A孔)T孔)回油孔)出口至泄壓罐，油缸內(nèi)的壓力迅速降至泄壓罐的液位靜壓。此時(shí)入口的壓強(qiáng)大大超過油缸內(nèi)的壓強(qiáng)，入口液體對活塞的壓力大于油缸內(nèi)液體對活塞的壓力與彈簧力之和，并足以克服活塞與油缸之間的靜摩擦力，推動活塞使入口與出口形成通路。

　　高壓液體泄放到泄壓罐，使入口壓力迅速下降，高壓側(cè)的輸油設(shè)備得到保護(hù)。當(dāng)泄壓閥入口側(cè)壓力降至智能數(shù)顯表(或站控機(jī))設(shè)定值以下時(shí)，電磁換向閥失電恢復(fù)常態(tài)1位，即切斷油缸到回油孔的油路，同時(shí)接通高壓油路，使活塞前行關(guān)閉泄壓閥。如果入口側(cè)壓力達(dá)到儀表設(shè)定值時(shí)，電磁換向閥仍未動作，可能儀表控制部分失靈或出現(xiàn)其它故障，電磁換向閥始終工作在1位。如果入口壓力繼續(xù)升高，達(dá)到機(jī)械先導(dǎo)閥的設(shè)定值時(shí)，機(jī)械先導(dǎo)閥的閥芯C向右移動，先導(dǎo)閥的彈簧被壓縮，工作狀態(tài)由1位變?yōu)?位即機(jī)械先導(dǎo)閥A1與P1斷開，A1與T1接通。油缸內(nèi)的液體經(jīng)背壓管、連接底座到機(jī)械先導(dǎo)閥的A1孔)T1孔，又經(jīng)連接底座到回油孔)出口至泄壓罐，此時(shí)油缸內(nèi)的壓力下降至泄壓罐的液位靜壓。泄壓閥入口對活塞的壓力大于油缸內(nèi)液體對活塞的壓力與彈簧力之和，并足以克服活塞與油缸間的靜摩擦力，推動活塞后行，使入口與出口形成通路。高壓液體泄放到泄壓罐，使入口高壓側(cè)的設(shè)備得到保護(hù)。當(dāng)泄壓閥入口側(cè)壓力降到機(jī)械先導(dǎo)閥的設(shè)定值以下時(shí)，機(jī)械先導(dǎo)閥的閥芯C受到液體的壓力減小，彈簧推動閥芯C恢復(fù)到常態(tài)1位即切斷油缸到回油孔的油路，同時(shí)接通高壓油路，使活塞前行關(guān)閉泄壓閥為止。

2.2、應(yīng)用效果

　　雙控自力式軸流泄壓閥是將機(jī)械先導(dǎo)式泄壓閥和電磁換向式泄壓閥融為一體的新一代水擊泄壓閥。為了減少泄壓閥的附屬設(shè)施，采用了自力式動力源，即利用輸送介質(zhì)的壓力作為動力源。為了便于伴熱和保溫，將油路、過濾器設(shè)計(jì)成內(nèi)置式。為了方便檢修(可在線檢修)，在泄壓閥主閥體上加了法蘭蓋，活塞、油缸、密封口環(huán)、背壓管等都可從此處拆裝。為了提高泄壓閥的安全可靠性，采用了一閥雙控措施，使泄壓閥的安全系數(shù)成倍提高。為了提高泄壓閥的靈敏度并縮短開啟時(shí)間(低于0.5s)，選用電磁換向閥作為主用(即定值稍低)，機(jī)械先導(dǎo)閥作為備用(即定值稍高)。為了使泄壓閥適應(yīng)各種管道環(huán)境的要求，采用了一閥三控的控制方式，即在沒有電源和儀表控制的環(huán)境，可用一個(gè)機(jī)械先導(dǎo)閥控制;在有電源和儀表控制的環(huán)境，可用一個(gè)電磁換向閥控制;在安全可靠性要求高的環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)雙控。

2.3、安裝和注意事項(xiàng)

　　水平安裝，介質(zhì)流動方向應(yīng)與泄壓閥閥體上的箭頭方向一致。閥體不能懸空，應(yīng)有閥基礎(chǔ)或支架。

　　露天安裝時(shí)，應(yīng)有防護(hù)罩，避免電磁閥遭受風(fēng)吹日曬。電磁閥引出的電纜線，應(yīng)使用防爆撓形管和鍍鋅鐵管進(jìn)行保護(hù)。

　　用在高凝原油管道上時(shí)，應(yīng)伴熱和保溫。溫度宜控制在高于原油凝固點(diǎn)且低于80℃的范圍內(nèi)，長期高于80℃會降低泄壓閥的使用壽命。溫度過低，介質(zhì)粘度大，可能導(dǎo)致泄壓閥動作滯后或失靈。泄壓閥兩側(cè)的截?cái)嚅y，只有泄壓閥檢修時(shí)才關(guān)閉，長期停用時(shí)只需關(guān)閉泄壓閥出口側(cè)的截?cái)嚅y。新管道投產(chǎn)時(shí)應(yīng)避免泄壓閥進(jìn)水，一旦水進(jìn)入泄壓閥則很難排出，長時(shí)間殘留會使泄壓閥失靈。輸送的介質(zhì)易變質(zhì)和炭化時(shí)，要防止電磁換向閥閥芯被粘住，每3個(gè)月至少手動活動一次電磁閥閥芯。