CN101709800B

CN101709800B - 高精度快速反应导阀

Info

Publication number: CN101709800B
Application number: CN2009102635253A
Authority: CN
Inventors: 袁勇; 兰建强; 何文清; 张祖裕
Original assignee: Individual
Current assignee: LESHAN CHUANTIAN GAS EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2029-12-22
Also published as: CN101709800A

Abstract

本发明公开了一种高精度快速反应导阀，它主要由阀体、调压阀口、调压膜片组件、阻尼阀口、阻尼膜片组件构成，阀体内做有与前压气流导入接口相通的阀腔和与调压感应接口相通的调压气道构成分流通道，调压阀芯和阻尼阀芯能随主管道压力波动而位移形成阻尼可变型的调压结构，它能够快速采集感应输气主管道内的压力波动并及时向调压器传递调压指令信号，对提高调压反应速度和调压精度都具有显著效果，它特别适合与间接作用式调压器配套安装使用，可广泛应用于中高压大流量且瞬时变化幅度大的输气管道进行调压稳压作业，具有调压反应速度快、调节精度高和调压稳定性能好的显著优点，有极好的市场应用前景。

Description

高精度快速反应导阀

技术领域：

本发明涉及一种阀装置，尤其是一种导阀。它配套安装于间接作用式调压器对输配送燃气管线进行快速调压稳压作业。

背景技术：

我们知道，要确保输配送燃气管道系统(例如：天然气、煤气、液化石油气、瓦斯气、CNG等)安全正常运行的关键是要能快速及时地调控所输送燃气的压力保持稳定。但是，输配送燃气管系在实际运行过程中既要受上游环境气候温度变化引起气源压力瞬时波动的影响，又要受下游用户用气量随机增减变化等不确定因素的影响。诸多不确定因素交错作用将会导致所输送气体的压力出现较大波动。当气压波动超出安全值时容易引发设备安全事故。石化部门和燃气公司一直都是采用在输气主管道上安装调压器的技术措施来控制气压出现较大的波动。现行调压器的基本结构原理为：在调压器主阀体上配装主调膜片组件，将管线压力波动信号作用于主调膜片组件进而带动主调阀芯上下位移来实现调压作业。按压力信号输入作用方式不同分为直接作用式和间接作用式调压器两大类，所谓直接作用式调压器就是将主管线压力波动信号直接导入作用于主阀体的主调膜片组件进行调压作业，它具有调压反应速度快的优点，但是存在着适用压力低、调压精度低和工作寿命短的致命缺陷，一般来说难以适用于对调压精度要求高的中高压输气管线系统。而间接作用式调压器是将主管线压力波动信号输入单独的导阀进行节流处理后再导入作用于主阀体的主调膜片组件进行调压作业，它具有适用压力高、调压精度高和工作寿命长的显著优点，但是也存在着调压反应速度慢的使用缺陷。例如：现行已普遍使用的一种按本申请人提出的实用新型专利(ZL200720078869.3)技术实施制造的“间接作用式调压器”产品，它就是将主管道前压导入由调压螺钉设定阻尼为定值的二级指挥器(即导阀)内进行节流后再作用于主阀的膜片组件进行调压作业，经测定：它的调压反应速度(一般是用管线出现压力波动至实现调压的时长来表示)为1.5至2秒。再如：按本申请人提出的一种名称为“超高压间接作用式调压器”的实用新型专利(ZL200820063920.8)实施制造的产品，它是先将管线前压气流输入指挥器(即导阀)后关闭截止阀将阻尼设定为定值，然后将管线压力波动信号导入节流处理后再输入主阀的膜片组件进行调压作业，经测定：它的调压反应速度也仅为1.0至1.2秒。目前石化部门和燃气公司为为确保设备安全，对调压器的调压反应速度提出了更高的技术要求：它要求适用于中高压大流量且瞬时变化幅度大的输气管线系统的调压反应速度为0.5至0.8秒。可以说，现行间接作用式调压器产品是不能满足使用要求的。究其影响调压反应速度的原因：主要是与间接作用式调压器配套的现行导阀在结构设计上不合理所致，具体地说表现为现行导阀在结构设计上仍然沿袭“阻尼值固定不变型”的传统经验。正是由于沿用传统的“阻尼设为定值”的不合理结构，大大延缓了导阀对于管线压力波动信号的感应采集、节流变换的传递处理时间。怎样才能有效加快导阀对管线压力波动信号的传递处理速度进而提高间接作用式调压器的调压反应速度呢？这正是本发明所要解决的课题。

发明内容：

本发明的目的旨在提出一种阻尼可变型结构的导阀。它与间接作用式调压器配套使用能明显提高调压反应速度，特别适合安装于中高压大流量的输气管道系统进行快速调压作业。

本发明提出的高精度快速反应导阀是按如下技术方案来实现的：它包括阀体、安装于阀体的调压阀口、调压阀盖，在阀体内做有阀腔、调压气道，在阀腔内配装弹簧、调压阀芯构成前置调压节流口，阀体设置有与阀腔相通的前压气流导入接口和与调压气道相通的调压感应接口，其特征在于：在调压阀口与调压阀盖之间配装有调压膜片组件，所说的调压阀芯连接于调压膜片组件，在调压阀盖内配装有调压弹簧，在调压阀口内设置有与调压气道相通的连通孔和与调压膜片组件的上膜腔相通的后压调压接口，在阀体上安装阻尼阀口构成与调压气道相通的阻尼腔，阀体设置有与阻尼腔相通的气流导出接口，在阻尼阀口上安装有阻尼膜片组件、阻尼阀盖，在阻尼阀口内配装有连接于阻尼膜片组件的阻尼阀芯构成后置阻尼节流口，阻尼阀盖内配装有阻尼弹簧，阻尼阀口设置有与阻尼膜片组件的下膜腔相通的后压阻尼接口。

本发明还有如下技术特征：

在阻尼弹簧的阻尼弹簧座处配装有阻尼螺杆，能方便地调节阻尼弹簧的预压力。

在调压弹簧的调压弹簧座处配装有调压螺杆，能方便地调节调压弹簧的预压力。

所说的调压阀芯固定连接于调压膜片组件的连接螺杆，能有效提高导阀对管线压力波动信号的感应、节流、传递的速度。

所说的调压阀芯表面包覆有橡胶材质层，能有效改善前置调压节流口的节流变阻尼工作状况。

所说的阻尼阀芯固定连接于阻尼膜片组件的连接座体，这对提高导阀感应、节流和传递压力波动信号的速度具有明显效果。

在阻尼阀芯的底端面嵌装有橡胶垫，能有效改善后置阻尼节流口的节流变阻尼工作状况。

它是按如下方式配装于间接作用式调压器进行调压工作的：

安装连接方式：将间接作用式调压器的主阀体安装于所需调压的输气主管道上，再将连接于导阀的调压感应接口的调压信号管连接于主阀体膜盒的下膜腔，将连通于输入管管端的前压分流管连接于导阀的前压气流导入接口、连接于气流导出接口的回流管连通于输出管管端构成与调压器并联的分流通道，最后将连通于输出管管端的调压气管、阻尼气管、后压信号管分别连接于后压调压接口、后压阻尼接口、主阀体膜盒的上膜腔即可。

调压工作原理：首先预调阻尼螺杆、调压螺杆即可开启导阀内的前置调压节流口、后置阻尼节流口，形成由前压分流管、经导阀内的前置调压节流口、调压气道、后置阻尼节流口至回流管的分流通道。由调压信号管将调压气道内的气压导入主阀体膜盒的下膜腔内推动主调膜片组件上移，即可开启主调阀芯使输气主管道呈输气状态。主管道输出管内的气压(俗称“后压”)信号将分别被导入主阀体膜盒的上膜腔、阻尼膜片组件的下膜腔、调压膜片组件的上膜腔内，再精调阻尼螺杆、调压螺杆即可使输出气压达到燃气输配送工作规程所规定的额定压力值。此时调压器主阀体的主调膜片组件、导阀内的阻尼膜片组件、调压膜片组件均处于暂时平衡位置状态，即是说主阀体内的主调阀芯的开口、导阀内阻尼阀芯的后置阻尼节流口、调压阀芯的前置调压节流口均为平衡状态的开启度。事实上，这是导阀内部受输气主管道“前压”、“后压”和调压弹簧、阻尼弹簧共同复合作用相对平衡而对外呈现出阻尼相对固定的暂时平衡状态，进而使得流经调压气道内的分流气体也处于暂时平稳的匀速运动状态。在假定上游气源压力即主管道输入管内气压(俗称“前压”)不变的情况下，当下游用气量减少而导致后压升高时：连通于输出管的调压气管、阻尼气管分别将“后压”升高的压力信号导入导阀的调压膜片组件的上膜腔和阻尼膜片组件的下膜腔内，将推动调压膜片组件、阻尼膜片组件分别偏离平衡位置并带动调压阀芯下移减小前置调压节流口的开启度、带动阻尼阀芯上移增大后置阻尼节流口的开启度。即是说：调节气道的前置阻尼随“后压”升高而增大、后置阻尼随“后压”升高而减小形成“阻尼可变型”的调压机理。由于调节气道的阻尼变化导致流经调压气道内的气流速度和压力快速下降，这时调压器膜盒下膜腔内的气体将由调压信号管流向调压气道而降压。正由于调压器膜盒下膜腔内的气压随“后压”升高而下降，主调膜片组件将偏离平衡位置并带动主调阀芯快速下移减小开启度，即可快速平稳地降低“后压”至燃气输配送工作规程所规定的额定压力值。当下游用气量增大而导致“后压”降低时：同理，如上所述，主调膜片组件将带动主调阀芯快速上移增大开启度，快速平稳地增大“后压”至燃气输配送工作规程所规定的额定压力值。另处，在“后压”不变的情况下，当“前压”出现波动时：由于“前压”的升高或降低既会直接引起导阀的调压气道内的气流速度和压力同步波动，同时也会导致“后压”出现同步升降波动，同理，如上所述，主调膜片组件将带动主调阀芯快速位移调节开启度，快速调节“后压”至额定压力值。即使在“前压”和“后压”同时波动变化的情况下，按照上述同样道理，都能实现快速平稳地调节输出压力始终保持稳定的目的。

本发明具有如下突出的实质性特点和显著进步：

1.本发明提出的导阀，它是在阀体内设置由前置调压节流口、后置阻尼节流口控制的调压气道形成分流通道，它的前置阻尼和后置阻尼均能随主管道内的压力波动而变化形成阻尼可变型的调压结构。通过导阀内阻尼变化来快速改变调压气道内的气流运动状态，能快速感应处理传导主管道内压力波动并及时向调压器输出调压信号，明显提高调压器的调压反应速度和调压精度。

2.本发明结构设计新颖、生产容易、制造成本低、安装使用方便，具有适用压力高、调压反应速度快、调节精度高、调压范围宽且输出气压稳定的显著优点，它特别适合与间接作用式调压器配套安装使用于中高压大流量且瞬时波动变化幅度大的输气管道系统进行快速调压作业。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的A-A视图，展示与阀腔相通的前压气流导入接口的结构示意图。

图3是本发明与间接作用式调压阀配装安装使用于输气主管道的调压原理结构图。

具体实施方式：

一种高精度快速反应导阀，它主要由阀体27、调压阀口23、调压膜片组件19、调压阀盖12、调压弹簧16、调压弹簧座18、调压螺杆17、阻尼阀口29、阻尼膜片组件32、阻尼阀盖31、阻尼弹簧3、阻尼弹簧座2、阻尼螺杆1构成，阀体27内做有与前压气流导入接口37相通的阀腔9、与调压感应接口24相通的调压气道26，在阀腔9内配装的弹簧22、调压阀芯20与调压阀口23构成前置调压节流口14，所说调压阀芯20固定连接于调压膜片组件19的连接螺杆15，在调压阀芯20的表面包覆橡胶材质层，对改善调压阀芯20的节流变阻尼工作状况具有一定作用，在调压阀口23内做有与调压气道26相通的连通孔21、与调压膜片组件19的上膜腔13相通的后压调压接口11，所说的阻尼阀口29固定安装于阀体27的上端面构成与调压气道26相通的阻尼腔38，在阀体27内做有连通阻尼腔38与气流导出接口5的通气孔35，在阻尼阀口29内配装有阻尼阀芯30构成后置阻尼节流口28，阻尼阀芯30固定连接于阻尼膜片组件32的连接座体33，在阻尼阀芯30的底端面嵌装橡胶垫，能有效改善阻尼阀芯30的变阻尼节流工况，阻尼阀口29设置有与阻尼膜片组件32的下膜腔34相通的后压阻尼接口4。它与安装于输气主管道上的间接作用式调压器的配套连接方式如下：分别将连通于输入管42管端的前压分流管36连接于导阀的前压气流导入接口37、连通于输出管39管端的回流管7连接于气流导出接口5构成如箭头8所示的分流通道，将连通于输出管39的调压气管10、阻尼气管6、后压信号管48分别连接于后压调压接口11、后压阻尼接口4、调压器主阀体43的膜盒44的上膜腔46，最后再将连接于调压感应接口24的调压信号管25连接于膜盒44的下膜腔47即可。它是按如下方式进行调压作业的：先操作调压螺杆17和阻尼螺杆1缓缓开启导阀内的前置调压节流口14、后置阻尼节流口28形成分流通道：从输入管42内分流的前压气体由前压分流管36导入阀腔9、经前置调压节流口14、连通孔21、调压气道26、阻尼腔38、后置阻尼节流口28、通气孔35、再由回流管7输入输出管39内。由调压信号管25将调压气道26内的前压分流气体导入膜盒44的下膜腔47内并推动主调膜片组件45上移，即可开启主阀体43内的主调阀芯41，所输送气体在主管道内的运动状态如空心箭头40所示。进入输出管39内的气压信号将分别由后压信号管48、阻尼气管6、调压气管10导入主调膜片组件45的上膜腔46、阻尼膜片组件32的下膜腔34、调压膜片组件19的上膜腔内13内，再精调阻尼螺杆1、调压螺杆17即可使输出气压达到符合燃气输配送工作规程所规定的额定压力值，这时，调压器膜盒44内的主调膜片组件45、导阀内的阻尼膜片组件32、调压膜片组件19均处于平衡位置状态，调压器主调阀芯41的开口和导阀内阻尼阀芯30的后置阻尼节流口28、调压阀芯20的前置调压节流口14均为平衡状态的开启度。它是这样进行快速调压作业的：假定“前压”不变，当下游用气量减少导致“后压”升高时：连通于主管道输出管39的后压信号管48、调压气管10、阻尼气管6会分别将“后压”升高的压力信号导入调压器主调膜片组件45的上膜腔46、导阀的调压膜片组件19的上膜腔13和阻尼膜片组件32的下膜腔34内，调压膜片组件19、阻尼膜片组件32会偏离平衡位置并带动调压阀芯20下移减小前置调压节流口14的开启度、带动阻尼阀芯30上移增大后置阻尼节流口28的开启度，使调节气道26的前置阻尼增大、后置阻尼减小而导致调压气道26内的气流速度和压力下降，调压器主调膜片组件45的下膜腔47内的气体会流向调压气道26而快速降压。至此，主调膜片组件45将会偏离平衡位置并带动主调阀芯41下移减小开口，即可降低“后压”并稳定至额定压力值。

同理，在假定“前压”稳定不变的情况下，当下游用气量增大而导致“后压”降低时：如上所述，主调膜片组件45将带动主调阀芯41快速上移而增大开启度，能平稳地升高“后压”并稳定至燃气输配送工作规程所规定的额定压力值。

另处，假定“后压”不变，当上游气源压力即“前压”出现升降波动时：由于“前压”的升高或降低会直接导致“后压”出现同步的升降波动，并同时引起导阀的调压气道26内的气流速度和压力出现同步波动，如上所述道理，主调膜片组件45也将带动主调阀芯41移位调节其开启度，快速及时地调节控制“后压”并稳定至额定压力值。即使在“前压”和“后压”同时波动变化的情况下，都能实现快速调控输出压力保持稳定的目的。

本发明提出的高精度快速反应导阀具有感应传递压力波动信号速度快、调节精度高、适用压力高流量大且调压范围宽等显著优点，特别适合与间接作用式调压器配套安装使用于中高压大流量的输气管道系统进行快速调压稳压作业，能明显提高调压反应速度，根据实际试用检测：它的调压反应速度达到0.3至0.5秒的先进水平。

上述实施例仅仅是能够实现本发明所提出的阻尼可变型调压技术方案的具体方式之一，并不构成对本发明所要求保护范围的限制，还应包括本技术领域的普通技术人员按照本发明提出的技术方案所能变化的其它实施方式。

Claims

1.一种高精度快速反应导阀，它包括阀体(27)、安装于阀体(27)的调压阀口(23)、调压阀盖(12)，在阀体(27)内做有阀腔(9)、调压气道(26)，在阀腔(9)内配装弹簧(22)、调压阀芯(20)构成前置调压节流口(14)，阀体(27)设置有与阀腔(9)相通的前压气流导入接口(37)和与调压气道(26)相通的调压感应接口(24)，调压信号管(25)连接于调压感应接口(24)，其特征在于：在调压阀口(23)与调压阀盖(12)之间配装有调压膜片组件(19)，所说的调压阀芯(20)连接于调压膜片组件(19)，在调压阀盖(12)内配装有调压弹簧(16)，在调压弹簧(16)的调压弹簧座(18)处配装有调压螺杆(17)，在调压阀口(23)内设置有与调压气道(26)相通的连通孔(21)和与调压膜片组件(19)的上膜腔(13)相通的后压调压接口(11)，在阀体(27)上安装阻尼阀口(29)构成与调压气道(26)相通的阻尼腔(38)，所说的阻尼阀口(29)固定安装于阀体(27)的上端面，阀体(27)设置有与阻尼腔(38)相通的气流导出接口(5)，所说气流导出接口(5)由通气孔(35)与阻尼腔(38)相连通，在阻尼阀口(29)上安装有阻尼膜片组件(32)、阻尼阀盖(31)，在阻尼阀口(29)内配装有连接于阻尼膜片组件(32)的阻尼阀芯(30)构成后置阻尼节流口(28)，阻尼阀盖(31)内配装有阻尼弹簧(3)，在阻尼弹簧(3)的阻尼弹簧座(2)处配装有阻尼螺杆(1)，阻尼阀口(29)设置有与阻尼膜片组件(32)的下膜腔(34)相通的后压阻尼接口(4)。

2.根据权利要求1所述的高精度快速反应导阀，其特征在于：所说的调压阀芯(20)固定连接于调压膜片组件(19)的连接螺杆(15)。

3.根据权利要求1或2所述的高精度快速反应导阀，其特征在于：所说的调压阀芯(20)表面包覆有橡胶材质层。

4.根据权利要求1或2所述的高精度快速反应导阀，其特征在于：所说的阻尼阀芯(30)固定连接于阻尼膜片组件(32)的连接座体(33)。

5.根据权利要求1或2所述的高精度快速反应导阀，其特征在于：在阻尼阀芯(30)的底端面嵌装有橡胶垫。