自力式混油切割装置

技术领域

本发明涉及输油管道技术领域，特别是涉及一种自力式混油切割装置。

背景技术

管线顺序输送是长输管线的主要输送工艺，其基本要求是减少混油量和确保油品质量，其关键问题是混油界面检测和终端混油切割。

目前，国内外民用成品油输油管线均为固定管线系统，通过自动检测-自动控制-动力执行的自动化系统，实现了顺序输送混油自动切割。如美国科洛尼尔成品油管线，在各分输站、末站安装使用美国Kam Control公司生产的KAM(OID)光学界面检测仪，根据不同油品折射率的不同，准确检测混油界面。自动控制系统对混油界面检测结果进行自动分析，准确判定混油浓度，并按设定的操作程序使相应阀门自动开关，完成对混油的自动切割。我国兰成渝管线在各分输站、末站安装使用高精度(可达万分之一)的振动式混油界面检测系统，根据一定体积液体流经特定振动管时的质量变化及液体密度变化，准确检测混油界面。其自动控制系统根据混油界面的检测结果自动分析，准确判定混油浓度，并按设定的操作程序使相应阀门自动开关，完成对混油的自动切割。这些方法和系统测量与控制精度高、实时性好，但结构精细复杂，价格高达数十万甚至数百万元，需要外部能源，对使用条件的要求较苛刻，不适合在使用环境较恶劣、条件多变的野外机动管线上应用。

目前，我国对野外机动管线顺序输送混油的测量采用超声波油品界面检测仪自动检测和石油密度计人工测量两种方式。然后根据检测结果计算确定切割点，最后由操作人员协调配合进行阀门开关，完成混油切割。目前没有用于野外机动管线顺序输送混油自动切割的相关技术。

除了昂贵的光学界面检测仪、超声波油品界面检测仪等自动检测设备及效率比较低的人工测量方式，现有技术中还有一种油料密度敏感型通断控制阀，如图1所示，这种阀采用先导式控制原理，机械检测，自力动作，当油料密度偏离预设值范围时，主阀1’会自动关闭。这种控制阀无法实时根据需要切换预先设定的油品密度，这是由于其导阀2’内的浮子24’没有加载，是自由浮子。也就是说，浮子24’装入后，其控制的油品密度就已经确定了。如果需要改变预设的油品密度，必须将浮子24’取出，更换浮子或是对浮子进行重新配重，再次装入才能达到期望的控制作用；另外这种控制阀一旦主阀1’自动关闭，必须手动复位，使用繁琐。因此目前这种油料密度敏感型通断控制阀只应用于大型固定油库中，其难以适应野外机动管线顺序输送混油，使用端现场实时调整所需油料的密度的需要，也不能满足这种情况下，对操作便捷性的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供的一种自力式混油切割装置，使用纯机械机构自动感应检测混油界面，同时依靠管线输送的油料的液体压力自动完成执行机构的开关切换，实现对机动管线顺序输送混油的自动切割。

解决上述技术问题的技术方案是：一种自力式混油切割装置，包括：密度控制导阀2，用于根据需要设定油品密度值；控制管路，一端连接于所述密度控制导阀2，另一端连接于受控主阀1，所述密度控制导阀2根据所述设定油品密度值打开或关闭所述控制管路；所述受控主阀1入口处连接来油总管3，由所述控制管路控制主阀芯的开关，符合设定油品密度值的油品从所述受控主阀1的出口流出。

优选方案是：所述受控主阀1，包括一轻油阀11，一重油阀12，所述轻油阀11与所述重油阀12的入口并联连接着所述来油总管3，所述轻油阀11出口为轻油出口A，所述重油阀12出口为重油出口B；所述轻油阀11与所述重油阀12不能同时开启。

优选方案是：所述密度控制导阀2采用浮子推动导阀弹簧复位滑阀结构，所述滑阀结构具有两个限定位，所述限定位分别为I位与II位；当所述滑阀结构在I位时，所述控制管路控制所述轻油阀11开启，同时所述重油阀12关闭；当所述滑阀结构在II位时，所述控制管路控制所述重油阀12开启，同时所述轻油阀11关闭。

优选方案是：所述滑阀结构包括导阀芯21与导阀弹簧22，所述导阀弹簧22的弹簧力由所述设定油品密度值确定，并作用于所述导阀芯21一端。

优选方案是：所述密度控制导阀2包括：密度设定手柄23，用于设定油品密度值；浮子24，与所述来油总管3连接有采样管路26，所述来油总管中的油品通过所述采样管路26流入所述浮子内部；所述浮子24与所述导阀芯21耦合连接，将所述浮子承载的来油浮力传导至所述导阀芯21的另一端；所述导阀芯21两端受力移动，使得所述滑阀结构平衡至所述限定位。

优选方案是：所述控制管路包括：轻油控制管路P1A1，重油控制管路P2A2，当所述滑阀结构在I位时，所述轻油控制管路P1A1与所述轻油阀11接通，开启所述轻油阀11；当所述滑阀结构在II位时，所述重油控制管路P2A2与所述重油阀12接通，开启所述重油阀12。

优选方案是：所述浮子24包括浮球242及壳体，所述壳体内具有一容置空间241，所述浮球242置于所述容置空间241内；通过所述采样连接管路26流入所述容置空间241的油品对所述浮球242提供浮力。

优选方案是：所述浮子24与所述导阀芯21耦合连接具体为：所述浮球242与所述导阀芯21采用通过连杆耦合连接的联动结构，所述导阀芯21在与所述连杆末端接触处采用圆头结构。

优选方案是：所述浮子24与所述导阀芯21耦合连接具体为：所述浮球242与所述导阀芯21采用通过连杆耦合连接的联动结构，所述导阀芯21在与所述连杆末端接触处采用滚轮结构。

优选方案是：所述浮子24与所述导阀芯21耦合连接具体为：所述浮球242与所述导阀芯21采用直连结构。

籍由上述技术方案，本发明提供的有益效果如下：

(1)通过密度控制导阀可根据需要比较灵活方便的设定油品密度值，对来油管路中的油品进行密度鉴别后，控制主阀开启相应通道输出，确保特定密度范围内的油品能够通过相应通道输出至正确的储油区。

(2)密度控制导阀采用浮子推动导阀弹簧复位滑阀结构，滑阀结构两端分别受到来油自身的浮力与导阀弹簧的弹簧力，在预先设置的两个限定位上达到平衡，两个限定位分别对应于轻油阀和重油阀。采用这种结构，可使自力式混油切割装置根据来油密度变化自动切换轻油阀和重油阀。

(3)重油与轻油经由不同的阀流道流出，可解决现有技术中主阀一旦关闭，导阀内的油品滞留在流道内得不到置换，需要手动复位的问题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为现有技术中国外油料密度敏感型通断控制阀的结构示意图；

图2为本发明所述的一种自力式混油切割装置的结构示意图；

图3为本发明所述的一种自力式混油切割装置的密度控制手柄的结构示意图；

图4为本发明所述的一种自力式混油切割装置的主视截面示意图；

图5为本发明所述的一种自力式混油切割装置的左视截面示意图：

图6为本发明实施例3所述的一种自力式混油切割装置的密度控制导阀的俯视截面示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

下面结合附图对本发明做进一步说明：

实施例1

如图2-图3所示，本发明第一实施例中提供了一种自力式混油切割装置，包括受控主阀1和通过控制管路与受控主阀1连接的密度控制导阀2。

受控主阀1一端连接有来油总管3，另一端出油口连接有储油设备。受控主阀1的中部设置有两个出油阀，其中一个为轻油阀11，另一个为重油阀12，轻油阀11与重油阀12的入油口P并联连接着来油总管3，轻油阀出油口为轻油出口A，重油阀12出油口为重油出口B；

图4为本发明所述的一种自力式混油切割装置的主视截面示意图，如图4所示，轻油阀11与密度控制导阀2之间连接有控制管路P1A1，其中P1为引流口，A1为泄流口；轻油阀11内部设置有轻油阀阀芯111，当控制管路P1A1接通时，轻油阀阀芯111由于前后受力均衡，会开启轻油阀通路；重油阀12与密度控制导阀2之间连接有控制管路P2A2，其中P2为引流口，A2为泄流口；重油阀12内部设置有重油阀阀芯112，当控制管路P2A2接通时，重油阀阀芯112由于前后受力均衡，会开启重油阀通路。初始状态下，控制管路P1A1与P2A2均未接通的时候，轻油阀阀芯前压力大于轻油阀阀芯后压力，轻油阀阀芯会向后移动，堵塞轻油通路；重油阀阀芯前压力大于重油阀阀芯后压力，重油阀阀芯会向后移动，堵塞重油通路。

图5为本发明所述的一种自力式混油切割装置的左视截面示意图，如图5所示：

密度控制导阀2，包括一密度设定手柄23，该手柄用于设定当前所需要的油品密度值，手柄上设置有刻度值，可通过旋转手柄的方式旋转到所需要的刻度，也可以采取向内推动或向外拔出手柄的方式设置到所需要的刻度，设置的方式可根据产品的使用习惯而定。

密度控制导阀2采用浮子推动导阀弹簧复位滑阀结构，滑阀结构具有两个限定位，分别为I位与II位；当滑阀结构在I位时，控制管路控制轻油阀11开启，同时重油阀12关闭；当滑阀结构在II位时，控制管路控制重油阀12开启，同时轻油阀11关闭。滑阀结构包括导阀芯21与导阀弹簧22。

密度设定手柄与导阀弹簧22的一端耦合连接，使得设定的密度值与导阀弹簧22的弹簧力对应，例如当设定的密度值较大时，导阀弹簧22的弹簧力就相应增大；当设定的密度值较小时，导阀弹簧22的弹簧力就相应减小。导阀弹簧22的另一端与导阀芯21耦合，导阀弹簧22的弹簧力作用于导阀芯21的一端。

密度控制导阀2，还包括浮子24，浮子24与受控主阀1的入油口P通过采样管路26连通；所述浮子24具有壳体，壳体上设置有采样口CY、溢流口YL；采样管路26与壳体连通之处为采样口CY；壳体内部中空为一容置空间241，来油总管中的油品从采样管路26流入浮子24的内部容置空间241，当油品过多，容置空间241无法容纳时，多余的油品通过溢流口YL溢出。容置空间241中设置有一浮球242，浮球242通过连杆与导阀芯的另一端连接，将浮球242所受到采样油品的浮力传递给导阀芯，使得导阀芯21一端受到导阀弹簧22的弹簧力作用，相对设置的另一端受到采样油品的浮力作用。在连杆末端与导阀芯的连接处，导阀芯采用圆头结构，导阀芯21在两端受力的作用下移动，当导阀芯21在两端受力的作用下移动到I位平衡时，接通控制管路P1A1，关闭控制管路P2A2，此时轻油阀通路开启，同时重油阀通路关闭；当导阀芯21在两端受力的作用下移动到II位平衡时，接通控制管路P2A2，关闭控制管路P1A1，此时重油阀通路开启，同时轻油阀通路关闭。

浮子24上还设置有自动排气装置25，自动排气装置25用于排出从油品中逸出的气体，减小气体对浮球242的影响。

经过试验，本实施例1设计检测及控制精度≤5％，即：如密度设定手柄23设置为0.74时，流经轻油阀P、A通道的密度＜0.75g/cm3(即鉴别为汽油)，流经重油阀P、B通道的油品密度≥0.75g/cm3(即鉴别为混油)；如密度设定手柄23设置为0.81时，流经轻油阀P、A通道的油品密度＜0.82，流经重油阀P、B通道的油品密度≥0.82。

实施例2

本发明自力式混油切割装置的第二实施例包括受控主阀1和通过控制管路与受控主阀1连接的密度控制导阀2。与实施例1的区别在于浮球242与导阀芯的连接方式。实施例一中浮球242通过连杆与导阀芯的另一端连接，在连杆末端与导阀芯的连接处，导阀芯采用圆头结构时，在连杆带动导阀芯动作时摩擦力较大，对导阀控制的稳定性有一定的影响。本实施例进一步优化，在导阀芯头部增加滚轮，用以减小摩擦力的影响。进一步试验表明，当采用旋转密度设定手柄的方式设定油品密度值时，可鉴别20kg/m3的密度差。

实施例3

本发明自力式混油切割装置的第三实施例，包括受控主阀1和通过控制管路与受控主阀1连接的密度控制导阀2。与实施例1与2的区别在于，浮球242与导阀芯为直连结构，如图6所示，具体来说，此时浮球是与导阀芯直接连接的，浮球受到浮力上下运动的时候会带动导阀芯一同运动。导阀该结构使得导阀芯的一端能够直接获取浮球242所受到的采样油品的浮力。实施例1中浮球242与导阀芯通过连杆传导浮力，或者实施例2中浮球242与导阀芯通过连杆与滚轮来传导浮力的方式，连杆的灵活性和连接部位的摩擦力都会对检测精度产生影响，本实施例中的直连结构无需通过连杆(实施例1)或者连杆与滚轮(实施例2)来传递浮力，减少了中间部件对精度的影响。进一步试验表明，当采用旋转密度设定手柄的方式设定油品密度值时，可鉴别10kg/m3的密度差。

试验研究表明，采用本发明自力式混油切割装置的第二实施例与第三实施例时，可以鉴别10～20kg/m3的油品密度差，如以汽、柴油典型的密度值740kg/m3和830kg/m3为基准，则检测精度分别为±1.35％～±2.7％、±1.21％～±2.41％，能够满足野外机动管线的使用精度要求。

在使用本发明自力式混油切割装置工作时：

当密度设定手柄23设定值为0.74g/cm3时，若来油密度低于手柄设定值(如汽油等)，且范围为≤0.73g/cm3时，浮子对介质密度的采样浮力与导阀弹簧达到平衡使滑阀结构处于I位，控制管路P1与A1接通，随后主阀P、A通道开启，主阀P、B通道处于关闭状态，主管路P、A连通，即：将符合密度≤0.73g/cm3的来油由P口送往A口输出；若来油密度大于手柄设定值(如汽油与柴油形成的混油或柴油)，且密度≥0.75g/cm3时，浮子采样浮力变化操纵滑阀结构处于II位，控制管路P2与A2接通，随后主阀P、B通道开启，主阀P、A通道关闭，主管路P与B连通，即将密度≥0.75g/cm3的来油由P口送往B口输出。

当手柄设定值为0.81g/cm3时，若来油密度低于手柄设定值(如汽油或如汽油与柴油形成的混油)，且密度≤0.80g/cm3时，浮子对来油密度的采样浮力与导阀弹簧达到平衡使滑阀结构处于l位，控制管路P1与A1接通，随后主阀P、A通道开启，主阀P、B通道处于关闭状态，主管路P、A连通，即将密度≤0.80g/cm3的来油由P口送往A口输出；若流体介质密度大于手柄设定值(如柴油、水)，且密度≥0.82g/cm3时，浮子采样浮力变化操纵滑阀结构处于II位，控制管路P2与A2接通，随后主阀P、B通道开启，主阀P、A通道关闭，主管路P与B连通，即将密度≥0.82g/cm3的介质由P口送往B口输出。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

可以理解的是，上述方法及装置中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。