為了防止長輸原油管道因遇突然事故對機(jī)、泵、閥等設(shè)備及管道的損環(huán)，以保障安全平穩(wěn)地輸油，在輸油管道上裝設(shè)安全保護(hù)裝置是十分必要的。我們根據(jù)液壓系統(tǒng)中的溢流閥原理，參照了輸油管道上引進(jìn)的高壓閥，設(shè)計出一種新型的應(yīng)用于長輸原油管道上的安全保護(hù)裝置——先導(dǎo)式電動高壓閥及氣-液阻尼式電動低壓泄壓閥。

一、高壓閥的結(jié)構(gòu)及其原理

　　1、結(jié)構(gòu)

　　高壓泄壓閥(見圖1) 主要由三大部分組成。即主閥體1、液壓缸部分和導(dǎo)閥7，其中液壓缸部分包括缸體6，彈簧5，活塞4，活塞桿3，密封蓋2 等。與該閥配套使用的附件主要有：防爆電節(jié)點壓力表10，防爆電磁換向閥8，氣源即氮氣瓶9 等。

　　2、工作原理

　　如圖1，當(dāng)原油經(jīng)由閥的入口流入閥體之后，通過阻尼油管J流入主閥芯(包括:活塞4、活塞桿3、密封蓋2)上腔，即液壓缸的上腔，同也流向?qū)чy7 的入口Z 處。此時由于氣源氮氣壓力的作用，導(dǎo)閥處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)主閥芯的上腔壓力原油充滿之后，其上下腔壓力將達(dá)到平衡狀態(tài)，但由于活塞4的設(shè)計面積比密封蓋2 的面積稍大一些，因此，在導(dǎo)閥處于關(guān)閉的條件下，主閥芯上腔的壓力P2將大于下腔的壓力P1，這樣主閥芯必然向下移動，直到封死主閥口為止，當(dāng)閥口被封死后，泄壓終止，主閥芯上、下腔壓力平衡重新建立，即P2= P1。當(dāng)導(dǎo)閥原油壓力超高而開啟時，則因有阻尼管的存在，P2下降，主閥芯下部壓力P1大于其上部作用力P2，使主閥芯提升，泄壓閥開始泄壓，因此，真空技術(shù)網(wǎng)(http://m.mp99x.cn/)認(rèn)為適當(dāng)?shù)卣{(diào)定導(dǎo)閥7的氮氣壓力值，就能有效地控制主閥芯上下兩腔的壓力，使主閥芯提升，并保持一定的開口量，從而保持管道出站壓力的穩(wěn)定，并防止管道超壓。

圖1　高壓閥

　　由于在活塞4 的上面引入了控制油，所以主閥的彈簧5 只起定位作用，即在低壓或無壓時克服活塞摩擦力使主閥關(guān)閉，因而彈簧剛度可大為減小。防爆電節(jié)點壓力表10 的作用是：將其上限位調(diào)至管道泄壓的最高壓力值，若管道壓力一旦達(dá)到此值時，電節(jié)點壓力表將發(fā)出電信號，控制防爆電磁閥使之動作，使導(dǎo)閥開啟，泄壓閥泄壓。當(dāng)管道壓力降低后，電節(jié)點壓力表觸點脫開，電磁閥恢復(fù)原位，導(dǎo)閥關(guān)閉，泄壓閥停止泄壓。

　　電磁閥的另一個作用是：可在低壓泄壓閥的入口處(即輸油泵的進(jìn)口) ，安裝一塊防爆電節(jié)點壓力表，其表的下限位調(diào)至泵入口壓力的最低允許值，一旦泵入口壓力超低，降到此值時，則觸點接通，控制電磁閥動作，高壓泄壓閥泄壓，這樣可以防止入口壓力超低現(xiàn)象的出現(xiàn)。

二、低壓泄壓閥的結(jié)構(gòu)及其工作原理

　　1、結(jié)構(gòu)

　　低壓泄壓閥(見圖2) 主要有兩大部分組成，即閥體1 和氣、液阻尼缸。氣、液阻尼缸部分包括有：上活塞7，下活塞3，缸體4，活塞桿6，密封蓋2 等。與之配套使用的附件有單向節(jié)流閥10，防爆電節(jié)點壓力表9，電磁換向閥8，氮氣罐5，氣源4 等。

圖2　低壓閥

　　2、工作原理

　　當(dāng)?shù)蛪盒箟洪y安裝完畢之后，投入使用前，將Q 腔按設(shè)計要求充入一定壓力的氮氣，而N腔則需充滿液壓油，將電節(jié)點壓力表的上限位調(diào)至該泄壓閥泄壓的壓力值。此時原油經(jīng)入口流入閥體內(nèi)，密封蓋2 由于Q 腔氮氣壓力的作用使其將閥口封住，如若入口原油壓力升高至電節(jié)點壓力表調(diào)定的上限位壓力值時，則電接點壓力表觸點接通，控制電磁閥8，使其動作，放掉Q 腔氮氣壓力。此時入口處的原油將頂起密封蓋，開始泄壓。泄出一定量的原油之后，其壓力逐漸降低，當(dāng)降至電節(jié)點壓力表上限位值以下時，則觸點脫開，電磁閥斷電復(fù)位接通氣罐，氮氣壓力重新又建立起來，通過上、下活塞及活塞桿作用于密封蓋上，將泄壓閥出口封死，泄壓停止。

　　單向節(jié)流閥的作用為：它可使活塞運動平穩(wěn)，減少沖擊及噪聲。為了使得該泄壓閥能夠迅速關(guān)閉，所以采用了單向節(jié)流閥，即關(guān)閥時不受節(jié)流控制。電接點壓力表低限位的功用，與高壓泄壓閥的相同。

三、總結(jié)

　　以上對高、低泄壓的結(jié)構(gòu)組成及工作原理作了初步的定性分析。需要補(bǔ)充說明一點兩個閥有一個共同的特點，即都具有自身的自我保護(hù)功能，雖然是電控，但一旦電控失靈，兩閥仍能對管道起安全保護(hù)作用，因此，兩閥的這一特性為管道及管道設(shè)備的安全提供了更大的保險系數(shù)，從經(jīng)濟(jì)角度上分析，不論是加工制造的復(fù)雜程度和體積重量及其附件上，都比較簡單。如主閥體用截止閥體稍加改造即可實現(xiàn)。所以閥的經(jīng)濟(jì)性比較好，當(dāng)然兩閥是否可用，最后還要通過實際檢驗證明其各種性能及其效果。