导航：安全管理网>> 安全论文>> 化工安全论文>>正文

可调式燃气管线自动防喷安全阀设计

文档作者：王志云文档来源：山东省东营职业学院		点击数：	更新时间： 2021年12月03日
下载地址：点击这里	文件大小： 274.86 KB 共4页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共4页]

本文件共4页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：274.86 KB 共4页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

下一篇：碱洗塔管线腐蚀失效分析

上一篇：论连续管线管在油田地面集输管线的应用研究

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

2010年第39卷
第2期第79页
石油矿场机械
OIL FIELD EQUIPMENT
文章编号：1001_3482(2O10)02 0079 04
可调式燃气管线自动防喷安全阀设计
王志云
(山东省东营职业学院工业工程系，山东东营257091)
摘要：针对高压输气管线易发生喷漏事故的问题，研究设计了一种可调式燃气管线自动防喷安全
阀。将该阀安装在高压输气管路中，正常生产时不起作用；无论何种原因造成管路内气流量大于限
定流量(例如管线爆裂、闸阀失控等)时，该阀均能立即自动关闭，截断气源，制止事故的扩大和蔓
延，并能在修好管路后，自动打开，恢复生产。为适应实际生产的不同流量要求，该阀设计了限定流
量调节机构，可以方便地无级调节限定流量。
关键词：燃气管线；自动防喷；调节机构
中图分类号：TE927．7 文献标识码：A
Adj ustable Automatic Gas Pipeline BOP Valve Design
W ANG Zhi—yun
(Dongying Vocational College of Shandong ，Dongying 257091，China)
Abstract：For high—pressure gas line leak jet accident—prone issues，research and design of a gas
pipeline automatically adjustable valve BOP were made．The valve was installed in the high—pres
sure gas pipeline routes，the normal production does not work；whatever causes gas pipeline m ore
than limit the traffic flow (such as a large number of pipeline burst，out—of—control valve，etc．)，
the valve can autom atically shut down，cut off gas to stop the expansion and spread of the inci—
dent and after the line fixed，automatic open，to resum e production． In order to m eet the produc—
tion requirements of different flows the valve was designed to limit the flow regulating agencies，
and can easily limit free adj ustment．
Key words：gas pipeline；auto—BOP；regulating agencies
天然气是清洁能源，更是极为重要的廉价化工
原料，越来越受到人们的重视，因此，在世界各油田，
天然气的开发比重越来越大。随着对天然气开发规
模的扩大，天然气的安全输送问题越来越显得重要，
因为高压燃气一旦失控，其后果就不堪设想。由于
输气管线的腐蚀、老化和破坏等原因，使高压燃气管
线的泄漏事故不可能完全避免。随着安全生产意识
的加强，尤其是在海洋油气开采中，油气输送设备中
的安全装置越来越受到人们的高度重视。为此，有
必要设计一种燃气管线自动防喷安全阀，将它安装
在高压输气管线中，正常生产时，不影响生产；如果
安全阀以后输气管线内气流量突然增大(如管线爆
裂、闸阀失控等)时，该阀能立即自动关闭，截断气
源，制止事故的扩大和蔓延，最大限度地减小事故损
失，给管线设备的修复留有足够的时间和可能，并能
在修好管路后，自动打开，恢复生产。调查中，设计
该种安全阀受到普遍支持。以前曾设计过一种气井
安全装置 ]，也曾研制成功了一种燃气管线自动安
全阀 ]，虽然该燃气管线自动安全阀能够满足以上
工作要求，但其限定流量调节分级，不能进行无级调
收稿日期：2009—08—01
作者简介：王志云(1964一)，女，山东青州人，副教授，主要从事石油矿场机械的教学和科研工作，E—mail：zhiyunwang02@
126．corn 。
孑彳油矿场机械
节，且调节时必须全部拆卸，用更换弹簧的方法调节
限定流量。在实际生产中，对流量的要求变化很大，
要求随时调节限定产量。为此，研制了一种可调式
燃气管线自动安全阀，在满足以上要求的同时，还可
以随时凋节限定流量。
1 结构设计
经过分析对比和反复论证，确定本设计的结构
方案如图1。阀体外部具有入口法兰(左)和出口法
兰(下)，便于与输气管线连接；内部具有主阀腔和调
l节阀腔，腔内分别装有主阀部分和调节部分。
主阀部分主要由主阀芯、阀座、阀 芷=弹簧组成，
安装在阀体和丝堵形成的主阀腔内；主阀 下端为
倒锥体， 段和中段均为圆柱体，』二段横截面积大于
下段锥体的有效横截面积，．且与阀体之间为较大的
间隙配合；阀芯弹簧装在主阀 和丝堵之间，其作用
是为主阀芯下行复位克服摩擦力。
A
主气流 一挎制气流 A～ 节流门
1_阔体；2 主阀芯；3 阂鹰；4 阀芯弹簧；5 调节阀芯；
6～导杆；7 压帽；8一捌节弹簧；9一密封环；10 调节杆；
11 高压组合桁封；12 密封压帽；13～()形密封罔；
14 丝堵；1 5 减 螺钉
图1 口 调试燃气管线自动防喷安全阀结构
涮节部分主要由调节阀芯、导杆、压帽、调节弹
簧、调节杆、高压组合密封组成，安装在由阀体和密
封压帽形成的调节阀腔内；调节阀芯下部为锥体，上
部有内螺纹，与导杆螺纹连接；导杆装在调节杆的孔
内，上端有台肩，由调节弹簧支承在压帽上；压帽与
调节杆螺纹连接，限定了调节弹簧的工作位置；调节
杆下部为筒体，中部台肩为螺纹，与阀体螺纹连接，
上部为光滑圆柱体，与高压组合密封形成密封，上端
为正方柱，以便使用扳手进行调节；密封压帽与阀体
螺纹连接，以便压紧高压组合密封。
减压螺钉的作用是在特殊情况下给阀内泄压。
2 工作原理
将该安全阀安装在输气管线的闸板阀之后，转
动调节杆至要求的限定流量位置。当打开闸板阀
时，主气流从安全阀人L=l进入主阀腔，如图1。部分
气流(即控制气流)便通过主阀芯上段与阀体问的配
合间隙进入调节阀腔，流过调节阀芯下的节流口，进
人安全阀出口。设入口压力为P ，主阀芯上端压力
为P。，出口压力为P。。
正常工作时，节流口A上的压力降很小，主阀
芯的上下端压力几乎相等，即P ≈P。，但由于主阀
芯上端截面积大于下端截商积，主阀芯在压差
Ap 一P 一P。的作用下，克服阀芯弹簧力和自身重
力向上开肩并保持在一定的高度，使主气流通过主
阀芯与阀座间的环形空间，排往管线。由于形成主
气流和控制气流的压差相同，所以主气流和控制气
流的流量大小成正比关系。
当安全阀后的输气管线发生泄漏时，安全阀出
口压力P。下降；由于主阀 芒：上下端连通，出口压力
P 的下降对主阀芯的工作状态影响不大，但对调节
阀芯影响显著，因为通过安全阀主阀腔内的主气流
很快增加的同时，调节阀腔内的控制气流也很快增
加，节流口A 的节流损失增大，调节阀芯的上下压
差增大，在这个压差力的作用下，调节阀芯拉动导
杆，克服调节弹簧的弹力，下行关闭节流口A，截断
控制气流，从而使P 升高到P ，此时主阀芯在P
的作用下，下行关闭全部气路。
管路修复后，如果安全阀出口压力恢复到正常
回压，调节阀芯在调节弹簧的弹力作用下自动打开，
恢复正常生产。特殊情况下，如果出口管线中回压
太低，或者入口管线中压力太高，调节阀芯不能打开
时，应先关闭安全阀前的闸板阀，然后旋开减压螺
钉，卸掉阀内压力；调节阀芯打开后旋紧减压螺钉，
缓慢打开闸板阀，可恢复生产。
3 限定流量的调节原理
由以上工作原理知，能使调节阀芯下行、关闭节
流口A 的动力是调节阀芯的上下压差；而这个压差
是由控制气流通过节流口A时所受的阻力形成的，
其大小取决于节流口A的过流面积和流量，过流面
积一定时，形成关闭压差所需要的流量也一定；过流
面积增大，形成关闭压差所需要的流量也增大，反之
第39卷第2期 王志云：可调式燃气管线自动防喷安全阀设计
则减小；而该过流面积的大小取决于调节阀芯与锥
孔缝隙的大小；由于控制气流与主气流成比例，所以
调节该阀限定流量的关键是调节调节阀芯与锥孔的
缝隙大小；所以旋出或旋进调节杆就可以使该阀的
限定流量变大或变小。
调节阀芯的某一相对高度下的限定流量的计算
很繁琐，且很不准确，因此本文不作叙述。本设计的
各种相对高度下的限定流量是在结构一定的条件下
由试验得出的。
4 主要设计参数
所设计安全阀必须满足实际生产需要的输气量
要求，以保证正常生产时不会关井；同时满足实际工
作压力和环境温度的要求。据我国天然气生产的实
际，确定本设计的主要参数为：最大允许输气量
Q 一4×10 m。／h；最大工作压力P 一70 MPa；
安全阀的最高工作温度为70℃ 。
5 主要零件的设计
5．1 阀体
阀体是最主要的基础零件，考虑到耐腐蚀要求，
选用材料为0Crl7Ni4Cu4Nb精铸成型，固溶处理：
铸件退火后，1 020～ 1 060 dC快冷，480时效，
HBS375～390。进出口法兰均采用7O MPa标准
6BX型整体发兰(SY／T5127—2O02)；主阀腔和调
节阀腔内各段均提出相应的同轴度要求，加工精度
为7级。阀体危险截面的强度计算如下：
安全阀体只有在关闭状态时内部产生最大压
力，该压力为气源的最大压力。本设计确定气源压
力P 一70 MPa。由结构确定，危险截面的外径D。
一120 mm，内径D 一75 mm，径比K—D。／D 一
120／75—1．6，可确定为一厚壁筒压力容器。安全阀
体材料为耐腐蚀不锈钢0Crl7Ni4Cu4Nb，其 一
930 M Pa。
由厚壁筒中径公式 ]，其周向应力为
。一 丽 P z一一 等『_ 二 X 70=152 MPa
安全系数 一 一而930—6
． 1，安全。
D 上J
5．2 主阀芯与阀座
主阀芯下端设计为锥形结构，以便与阀座形成
锥面密封；上端设计为柱面结构，用于阀芯导向并形
成缝隙节流。对锥面密封的主要要求是关闭后形成
可靠的密封。在正常工作时，主阀芯与阀座间有高
速气流通过，气流中可能含有地层砂，有可能对主阀
芯与阀座产生冲蚀使密封性下降。为此主阀芯的下
锥体和阀座均选用高强度、耐腐蚀的纳米金属陶瓷
材料，两者为30。锥面结合。成对研磨形成密封面。
该种结构自封性好，承压能力高，使用寿命长。为了
节省贵重的纳米陶瓷材料，主阀芯由2件组合而成，
上主体部分选用耐腐蚀不锈钢材料，而且作成空心
结构，以减小阀芯的惯性力的影响。
5．3 调节机构
为了获得较高的调节灵敏度，在整个控制气流
的流道中，锥形调节阀芯与其对应的孔座形成的节
流缝隙是最小的。在正常生产时缝隙中流量很小，
流速不大，冲蚀作用不强，因而选用与阀体相同的材
料就可以满足寿命要求。调节弹簧的作用是控制调
节阀芯在正常生产时不关闭，而在输出管线发生泄
漏事故，出口压力p。降低到一定数值时关闭。为了
提高调节的灵敏度，调节弹簧的刚度选用较小值，本
设计刚度选为6 N／mm。
6 安全阀
限定流量和标准体积流量换算：
安全阀的体积流量是以标准状态(标准气压
0．101 MPa、标准温度273．15 K)下的体积流量给出
的，称为标准体积流量。安全阀所给出的限定流量
是在标准状态下测定的。若安全阀的限定流量为
q ，安全阀的实际出口压力为P，气体绝对温度为
T，在忽略气体含液量和气体粘度变化的条件下，有
状态方程
一之
T T
式中，q。、q 为分别为标准体积流量和安全阀的限定
流量，m。／h；P。、P分别为标准气压和安全阀的实际
出口压力，MPa；T。、T为分别为气体的标准绝对温
度和实际工作温度，K。
由状态方程可以得安全阀实际限定的标准体积
流量q。为
q。一q 等 (1)
代人参数得
- qo 一q 2 704q 了P (2)
v 丽 v了 (zJ
反之，若已知需要安全阀实际限定的标准体积
流量q。，可以得出在该状态下所需要安全阀的限定
流量q
2010年第39卷
第2期第82页
石油矿场机械
OIL FIELD EQUIPMENT
文章编号：1O01—3482(2O10)02—0082—05
绞车滚筒乱绳原因分析及解决方法
高加索 ，范吉祥。，刘文娟。
(1．南阳二机石油装备(集团)有限公司，河南南阳473006；2．大庆油田井下作业分公司，
黑龙江大庆163355；3．长庆油田分公司机械制造总厂，西安710201)
摘要：绞车滚筒乱绳是造成钢丝绳过快磨损和失效的主要原因之一。结合生产、服务经验，对绞车
滚筒乱绳的原因进行了分析，并提出了解决方法，对油田作业现场有效解决绞车滚筒乱绳、提高作
业效率、降低作业成本提供了理论依据。
关键词：绞车；钢丝绳；乱绳
中图分类号：TE923 文献标识码：B
Analysis and Solution for Disorders of W ire Rope on Drawwork Drum
GAO Jia—SUO ，FAN Ji xiang ，LIU Wen—juan。
(1．RG Petro—M achinery (Group)Co．，Ltd．，Nanyang 473006，China；2．DownholeOperation Company
DaqingOilfield，Daqing 163355，China；3．MachineryFactory ofGeneral，Changqing
oiu’ield Company，Xi’an 710201，China)
Abstract：The wire rope disorder is one of the main factors that caused the quick abrasion and the
quick inefficacy of the wire rope．According to the production and service experiences，a system—
atic analysis of wire rope disorders was made，and a corresponding solution for this problem was
⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ -● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ -● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ -● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·● ⋯ ·●
P。T
qv=
代人标准参数得
qv= 3．70X 10 4q0
7 结论
， 而在野外及露天环境下的工作可靠度高，比电控、液
控等自动安全阀具有优势。
4) 主阀芯和阀座选用高硬度、耐腐蚀金属陶
瓷材料，具有很高的耐冲蚀能力；其他部件均采用耐
⋯ H s、CO 腐蚀的高强度不锈钢，适用于输送各种类
型的天然气。
1) 设计的自动防喷安全阀在正常生产时不影
响生产，一旦管线发生喷漏，可以立即关闭，切断气
源；事故处理完后不需调整就可以方便地恢复生产，
使用方便，维护费用很低。
2) 设计了限定流量调节机构，可以方便地无
级调节限定流量。
3) 纯机械控制的燃气管线自动防喷安全阀结
构简单，不需要复杂的检测系统和辅助控制系统，因
参考文献：
[13 王志云，张积明．全通径井下自动防喷器设计EJ]．石
油矿场机械，2009，38(4)：37—4O．
[2] 王志云，张积明．燃气管线自动防喷安全阀的研制
[J]．石油机械，2009，37(6)：58～61．
[3] 赵正修．石油化工压力容器设计[M]。东营：石油大学
出版社，1996．
[42 陆元章．现代机械设备设计手册：2卷[K]．北京：机械
工业出版社，1996．
收稿日期：2009—08 19
作者简介：高加索(1967一)，男，河南唐河人，高级工程师，1990年毕业于西安石油学院(现西安石油大学)机械制造工艺与
设计专业，从事钻采设备的设计制造工作，E—mail：rggjs@126．corn。

网友评论 more

化工安全论文最新内容

03-11