一种压力管道超流速保护阀

技术领域

本发明涉及一种保护阀，特别是涉及一种压力管道超流速保护阀。

背景技术

在现有压力管道系统中，一般是没有安装压力钢管超流速保护阀的，存在着一定的安全隐患。

有一些系统安装有爆管紧急切断阀，某种程度上也起到了压力钢管保护阀的作用，但它一般是在发生爆管时才工作，而管道发生介质超流速工况时，不一定都会造成爆管事故，但这种介质超流速工况也会造成下游管道和设备的损害。

现有的爆管紧急切断阀，基本上是属于一种纯机械式的阀门设备，缺乏必要的状态监控和信号反馈，也不能远程操作控制。当它动作后需要人工到现场手动恢复原状，缺乏人性化，无法纳入自动化、智能化控制系统。

发明内容

本发明目的是提供一种压力管道超流速保护阀，实现对压力管道的超流速监测及保护。

本发明提供一种压力管道超流速保护阀，所述压力管道超流速保护阀包括：

阀门、监控模块、控制模块、通讯模块；所述阀门用于控制管道内流体的通断；所述监控模块用于实时监测管道内的流体的流速；所述控制模块用于获取监控模块所采集到的流体的流速，并基于预设条件实现对阀门的控制；所述通讯模块用于实现控制模块信息的通讯。

进一步的，所述压力管道超流速保护阀包括运行过程：

S101采集介质流速；

S102若介质流速超过设定的阈值，则关闭阀门；

S103发送阀门的阀位信息。

进一步的，所述平衡机构可以通过调整改变设定的阀值；

进一步的，所述监控模块具体为超流速感应机构。

更进一步的，所述超流速感应机构包括流速感应板、平衡机构，所述流速感应板与平衡机构传动相连，所述阀门包括管道，所述流速感应板安装于管道内，所述平衡机构用于控制流速感应板在阀门内的位置。

更进一步的，所述压力管道超流速保护阀包括监控过程：

S201采集流速感应板的偏转程度；

S202若偏转程度超过设定的阈值，则发送超流速信号；

S203控制模块采集超流速信号，控制阀门关闭；

S204阀门关闭；

S205通讯模块发送超流速信号。

更进一步的，所述压力管道超流速保护阀包括复位过程：

S301通讯模块采集开阀信息；

S302控制模块基于开阀信息，进行故障信号复位；

S303开启阀门；

S304超流速感应机构对管道内流体的流速进行实时监测。

更进一步的，所述阀门还包括驱动部，所述阀门为蝶阀、球阀或半球阀，所述驱动部用于控制阀门开启或关闭。

更进一步的，所述驱动部包括驱动油缸和重锤重力关阀机构；在开启阀门时，所述驱动油缸的活塞伸出，驱动阀门开启；所述阀门开启时，带动所述重锤重力关阀机构的重锤抬起。

本发明另一目的是提供一种水力发电系统，所述水力发电系统内设有至少一个所述压力管道超流速保护阀。

本发明另一目的提供一种引水输水系统，所述引水输水系统内设有至少一个所述压力管道超流速保护阀。

本发明与现有技术相比，可利用监测模块对管道内流体的流速进行实时检测，并向中枢控制系统发送监测信息。同时，本发明利用控制模块根据流体的流速，对阀门开启或关闭，实现对阀门、管路的保护。

附图说明

图1为本发明超流速保护阀的阀门本体结构全貌示意图(含固定密封副、活动密封副及其驱动机构)；

图2为图1局部放大图；

图3为本发明超流速保护阀主视图。

1、阀体；11、固定阀座；12、填料函；13、放水阀；2、可动阀座；21、YX密封圈；22、驱动耳环；3、阀板组件；31、轴；32、工作密封圈；33、检修密封圈；41、可动阀座驱动油缸；42、拉杆；43、曲链板；44、检修密封退出信号指示开关；45、检修密封投入信号指示开关；46、四通接头；51、第一油管(无杆腔进/回油管)；52、第二油管(有杆腔进/回油管)。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。

现有爆管紧急切断阀，是属于事故发生后避免事故继续扩大的一种措施。当爆管紧急切断阀动作的时候，已经发生了爆管事故，该阀门的关闭仅仅是为了避免损失继续扩大，是一种事后补救措施，而不能防患于未然。

本发明实施例提供一种压力管道超流速保护阀，包括：

阀门，所述阀门用于控制管道内流体的通断；

监控模块，所述监控模块用于实时监测管道内流体的流速；

控制模块，所述控制模块用于获取监控模块所采集到的流体的流速，并基于预设条件实现对压力管道超流速保护阀的控制；

通讯模块，所述通讯模块用于实现控制模块信息的通讯。

本发明实施例可利用监测模块对管道内流体的流速进行实时检测，并向中枢控制系统发送监测信息。同时，本发明实施例利用控制模块，可根据流体的流速控制阀门的开启或关闭，实现对下游设备、管路的保护。

可选的，所述压力管道超流速保护阀包括运行过程：

S101采集介质流速；

S102若介质流速超过设定的阈值，则关闭阀门；

S103发送阀门的阀位信息。

可选的，所述监控模块具体为超流速感应机构。

特别的，所述超流速感应机构包括流速感应板、平衡机构，所述流速感应板与平衡机构传动相连，所述阀体包括管道，所述流速感应板安装于管道内，所述平衡机构用于控制流速感应板在阀体内的位置。

特别的，所述平衡机构可以通过调整改变设定的阀值；

特别的，所述压力管道超流速保护阀包括监控过程：

S201采集流速感应板的偏转程度；

S202若偏转程度超过设定的阈值，则发送超流速信号；

S203控制模块采集超流速信号，控制阀门关闭；

S204阀门关闭；

S205通讯模块发送超流速信号。

具体的，超流速阀值可根据具体工况需要，通过调整平衡机构而设定或更改。

特别的，所述压力管道超流速保护阀包括复位过程：

S301通讯模块采集开阀信息；

S302控制模块基于开阀信息，进行故障信号复位；

S303开启阀门；

S304超流速感应机构对阀门内流体的流速进行实时监测。

其中，该阀门带有超流速感应机构。通过在管道内放置一个流速感应板，即时感应管道流速，在外部通过平衡机构使流速感应板稳定在某个位置范围内。

当管道内介质流速超过设定的安全流速时，流速感应板发生的偏转将超过平衡机构设定的范围，从而触动外部电气或机械装置，发出超流速信号。

超流速保护阀接受到电气或机械信号后，自动关闭阀门，同时发出关阀信号和超流速报警信号。

当超流速故障排除后，可以就地或远程发出开阀信号，所有故障信号复位，超流速保护阀继续投入工作，再次实时监测管道内介质流速。

具体流程包括：

①将管道内的瞬时流速实时发送到中枢控制系统；

②当发生超流速工况时，阀门自动关闭，发出超流速报警信号；

③排除故障后，可现地或远程控制阀门复位到正常工作状态。

④超流速检测采用机械和电信号联合控制方式，确保不发生误动作。

特别的，所述阀门还包括驱动部、阀门本体，所述阀门为蝶阀、球阀或半球阀，所述驱动部用于控制阀门开启或关闭。

特别的，所述驱动部包括驱动油缸和重锤重力关阀机构；在开启阀门时，所述驱动油缸的活塞伸出，驱动阀门开启；所述阀门开启时，带动所述重锤重力关阀机构的重锤抬起。

其中，开阀采用电机驱动油泵输出压力油，进入油缸，推动活塞伸出，带动阀门开启；阀门开启的同时，系统同时举起一个重锤，阀门开启后高举的重锤储存了重力势能，该重力势能用于关闭阀门。

优选的，所述超流速保护阀为油缸推拉驱动双密封阀，包括：阀体1、可动阀座2、阀板组件3，所述阀板组件3通过两侧的轴31安装在阀体1上，所述可动阀座2安装在阀体1内侧。

阀板组件3边缘上设有密封圈，所述密封圈包括工作密封圈32、检修密封圈33，所述工作密封圈32、检修密封圈33靠近阀板组件3的两侧设置；所述阀体1内侧还设有固定阀座11，所述固定阀座11与可动阀座2间隔设置，所述固定阀座11与工作密封圈32构成工作密封副，当阀关闭时，阀板组件3的工作密封圈32与固定阀座11接触，使阀体1处于第一密封状态。

所述阀体1上设有驱动机构，阀关闭时，驱动机构控制可动阀座2与阀板检修密封圈33接触，使阀板组件3的检修密封圈33与可动阀座2进入第二密封状态；驱动机构控制可动阀座2与阀板组件3的检修密封圈33分开，使处于退出第二密封状态。

可动阀座2安装有YX密封圈21，所述YX密封圈21位于阀体1与可动阀座2之间。

所述驱动机构为可动阀座驱动油缸41，所述可动阀座驱动油缸41通过拉杆42与可动阀座2的耳环22连接。

具体的，所述阀体1上设有填料函12，所述填料函12带内径和端面密封圈；所述可动阀座驱动油缸41与拉杆42间安装有曲链板43，优选所述曲链板43外侧设有加劲肋；可动阀座2上固定有驱动耳环22，所述拉杆42套装在填料函12内，所述拉杆42一端连接驱动耳环22，另一端连接曲链板43；优选拉杆42为两端带螺纹的拉杆。

所述可动阀座驱动油缸41安装在所述阀体1内侧，所述可动阀座驱动油缸41至少为两个，优选四个油缸(根据阀门直径大小选用，特大直径阀门也可选用六个或更多油缸)，所述油缸阵列布置，所述油缸通过油管51和油管52连接。

所述油管包括第一油管51、第二油管52，所述第一油管51、第二油管52均通过四通接头46与驱动油缸相连；所述第一油管51连通驱动油缸的无杆腔，用于无杆腔的进/回油；所述第二油管52连通驱动油缸的有杆腔，用于有杆腔的进/回油；

优选所述第一油管51、第二油管52为环形油管，所述环形油管环设在阀体外侧；

所述驱动油缸上安装有接近开关，所述接近开关包括检修密封退出信号指示开关44、检修密封投入信号指示开关45，退出第二密封状态时检修密封退出信号指示开关44亮，进入第二密封状态时检修密封投入信号指示开关45亮。

使用时，阀门液压站的压力油源经电磁换向阀、液压同步阀(也可以是分流集流阀或具备类似功能的任何控制阀)，再经四通接头46进入到安装在阀体1外围的环形油管(第一油管51、第二油管52)，将驱动油缸阵列中的所有无杆腔和有杆腔连通。

第二密封投入：阀板组件3关闭状态，给出检修密封投入指令，电磁换向阀左位通电，压力油经液压同步阀、第一油管51同步进入所有可动阀座驱动油缸41的无杆腔，活塞伸出(有杆腔油液经第二油管52、液压同步阀、电磁换向阀流回油箱)，活塞推动曲链板43和拉杆42向外移动，拉杆42通过驱动耳环22牵拉可动阀座2向前移动靠近阀板组件3上的检修密封圈33，到位后与之接触形成密封，驱动油缸继续出力，使可动阀座2压紧检修密封圈33提高密封比压，确保密封可靠，可动阀座驱动油缸41上安装的检修密封投入信号指示开关45感应到曲链板43的位置，发出检修密封投入信号，电磁换向阀可保持通电状态，也可失电恢复中位状态(中位状态时进油路和回油路均被切断)。

第二密封退出：阀门处于全关状态，给出检修密封退出指令，电磁换向阀右位通电，压力油经液压同步阀、第二油管52进入所有可动阀座驱动油缸41的有杆腔，活塞缩回(无杆腔油液经第一油管51、液压同步阀、电磁换向阀流回油箱)，拉动曲链板43和拉杆42回缩，拉杆42推动可动阀座2后退，脱开与阀板组件3检修密封圈33的接触，从而解除密封，可动阀座2退出到位后被限位而停止，可动阀座驱动油缸41上的检修密封退出信号指示开关44感应到曲链板43的位置，发出检修密封退出信号，电磁换向阀失电恢复到中位状态，切断所有可动阀座驱动油缸41的进油路及回油路，可动阀座2被锁定在检修密封退出状态。

本发明实施例另一方面还公开一种水力发电系统，所述水力发电系统内设有至少一个上述压力管道超流速保护阀。

本发明实施例另一方面还公开一种引水输水系统，所述引水输水系统内设有至少一个上述压力管道超流速保护阀。

在水力发电系统或引水输水系统，管道内的介质流速需要保持在一个安全的流速范围之内，当因为某种原因介质流速超过设计规定的流速时，可能对管道和管道上的设备产生危害，甚至发生水锤或爆管事故，造成人身或设备的损害。

采用本发明的压力钢管超流速保护阀，可以在线、实时监控管道内的介质流速，当发生介质超流速工况时，自动关闭保护阀，避免超流速工况持续恶化造成管道、设备事故的发生。当查明原因排除故障后，再开启保护阀，回复管道系统的正常运行。

基于本发明实施例的设计，对于重要的管道，若安装有超流速保护阀，则可以设定管道或系统的安全流速范围；当管道内发生超流速工况时，阀门即时反应，自动关闭，避免超流速工况持续恶化，将事故隐患消灭在萌芽中，同时向中枢控制系统发出报警信号，最大程度避免重要管道发生超流速甚至爆管等恶性事故。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。