本发明涉及管道设备领域，特别涉及一种管道压力泄放系统。
背景技术：
管道压力泄放结构是fpso(英文全称：floatingproductionstorageandoffloading，中文全称：浮式生产储油卸油装置)中原油输送管路的重要组成部分，其主要起到防止原油输送管路内因压力过高，进而造成原油输送管路损坏等问题的出现。
管道压力泄放结构主要包括弹簧式压力泄放阀，其设置在原油输送管路的泄压油路上，在原油输送管路内油压正常的情况下，弹簧式压力泄放阀在其内部弹簧的弹力下保持关闭状态。而在原油输送管路内油压过高时，过高的油压将克服弹簧的弹力，使得弹簧式压力泄放阀开启，此时原油输送管路中的液压油通过弹簧式压力泄放阀流入泄压油路中，以使得原油输送管路中过高的油压得到释放。
然而，弹簧式压力泄放阀主要依靠弹簧的弹力控制弹簧式压力泄放阀的开启与关闭，由于弹簧的弹性模量较大，形变变化较慢，所以导致弹簧式压力泄放阀在原油输送管路中油压突然变化的情况下，无法及时的做出开闭反应，存在安全隐患。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种管道压力泄放系统，其能够解决原油输送管路中油压压力释放不及时的问题。所述技术方案如下：
本发明实施例提供了一种管道压力泄放系统，所述管道压力泄放系统包括压力泄放阀与氮气控制子系统，所述压力泄放阀包括阀体、预紧弹簧、阀芯、阀座，所述阀体内设置有隔离板，所述隔离板的一侧设置有第一凹槽，所述阀芯的一端可滑动地插设在所述第一凹槽内，所述阀芯与所述第一凹槽之间形成有密封腔，所述阀体上设置有连通所述密封腔的进气口，所述隔离板上设置有泄流通道，
所述预紧弹簧设置在所述密封腔内，所述预紧弹簧的一端与所述第一凹槽的底部相抵，所述预紧弹簧的另一端与所述阀芯的一端相抵，
所述阀芯的另一端固定有环形密封件，所述阀座固定在所述阀体的一端上，当所述环形密封件与所述阀座一端的端口相抵时，所述压力泄放阀关断，当所述环形密封件与所述阀座一端的端口间隔时，所述压力泄放阀开启，
所述氮气控制子系统包括蓄能器、减压阀、单向阀、节流阀及第一二位二通换向阀，所述蓄能器的输出端与所述第一二位二通换向阀的第一阀口连通，所述第一二位二通换向阀的第二阀口与所述减压阀的第一阀口连通，所述减压阀的控制阀口与所述减压阀的第二阀口连通，所述减压阀的第二阀口与所述节流阀的第一阀口连通，所述节流阀的第二阀口与所述进气口连通，所述单向阀的第一阀口与所述进气口连通，所述单向阀的第二阀口同时与所述节流阀的第一阀口、所述气体站连通。
可选地，所述压力泄放阀还包括阀芯导套，所述阀芯导套包括端板与圆柱形凸起，所述圆柱形凸起垂直设置在所述端板上，所述圆柱形凸起上同轴开设有导向凹槽，所述第一凹槽内开设有与所述第一凹槽同轴的第一通孔，所述圆柱形凸起插设在所述第一通孔内，所述端板固定于所述隔离板的另一侧，
所述阀芯的一端上开设有第二圆形凹槽，所述第二圆形凹槽内设置有导向凸起，所述导向凸起插设在所述导向凹槽内，所述预紧弹簧套设在所述圆柱形凸起及所述导向凸起上。
可选地，所述端板上开设有与所述第二圆形凹槽连通的第二通孔，所述第二通孔远离所述第一通孔的一端固定有螺塞。
可选地，所述氮气控制子系统还包括流量调节模块，所述流量调节模块包括补充流量调节阀与第二二位二通换向阀，所述第二二位二通换向阀的第一阀口与所述减压阀的第二阀口连通，所述第二二位二通换向阀的第二阀口与所述节流阀的第一阀口连通，所述补充流量调节阀的第一阀口与所述第二二位二通换向阀的第一阀口连通，所述补充流量调节阀的第二阀口与所述第二二位二通换向阀的第二阀口连通。
可选地，所述氮气控制子系统包括主路单向阀，所述主路单向阀的第一阀口与所述减压阀的第二阀口连通，所述主路单向阀的第二阀口与所述第二二位二通换向阀的第一阀口连通。
可选地，所述氮气控制子系统还包括第一截止阀，所述第一截止阀设置在所述节流阀与所述第二二位二通换向阀之间。
可选地，所述液压控制系统还包括卸压模块，所述卸压模块包括第三二位二通换向阀、卸压流量调节阀及卸压单向阀，所述第三二位二通换向阀的第一阀口与所述第二二位二通换向阀的第二阀口连通，所述第三二位二通换向阀的第二阀口与所述卸压流量调节阀的第一阀口连通，所述卸压流量调节阀的第二阀口与所述卸压单向阀的第一阀口连通，所述卸压单向阀的第二阀口与气体站连通。
可选地，所述卸压模块还包括安全阀，所述安全阀的第一阀口与所述第三二位二通换向阀的第一阀口连通，所述安全阀的第二阀口与所述卸压单向阀的第二阀口连通。
可选地，所述氮气控制子系统还包括压力传感器，所述压力传感器设置在所述第一截止阀与所述卸压模块之间。
可选地，所述管道压力泄放系统还包括防爆箱，所述氮气控制子系统安装在所述防爆箱内。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：将管道压力泄放系统设置为包括压力泄放阀与氮气控制子系统。其中压力泄放阀包括阀体、预紧弹簧、阀芯、阀座。筒状阀体连接在原油输送管路的泄压油路上，阀体内设置有带有第一凹槽的隔离板，阀芯的一端与第一凹槽之间形成密封腔，密封腔内的预紧弹簧会给阀芯一个预紧力，使阀芯另一端的环形密封件与阀座相抵，压力泄放阀关闭。此时可通过氮气控制子系统中的蓄能器与减压阀自阀体上的进气口向密封腔内通入指定压力的氮气，当泄压油路上的油压高于压力泄放阀内预紧弹簧的预紧力与氮气压力的总和时，密封腔内的氮气和预紧弹簧会被挤压，氮气通过单向阀进入气体站，阀芯被推向隔离板的方向，阀座与阀芯分离。泄压油路中的液压油进入压力泄放阀中，并最终通过隔离板上的泄流通道流出阀体。由于氮气的弹性模量较小，能够在泄压油路上的油压高于压力泄放阀内预紧弹簧的预紧力与氮气压力的总和时立刻被压缩，因此原油输送管路上的油压可及时得到释放，减小了原油输送管路中由于油压压力过高导致原油输送管路与设备损坏等情况发生的可能性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种管道压力泄放系统示意图；
图2是本发明实施例提供的一种压力泄放阀的结构示意图；
图3是图2的a处放大图；
图4是本发明实施例提供的一种氮气控制子系统的液压原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明实施例提供的一种管道压力泄放系统示意图，如图1所示，该管道压力泄放系统包括压力泄放阀1与氮气控制子系统2。
图2是本发明实施例提供的一种压力泄放阀的结构示意图，如图2所示，该压力泄放阀1包括阀体101、预紧弹簧102、阀芯103、阀座104。
阀体101内设置有隔离板1011，隔离板1011的一侧设置有第一凹槽1011a，阀芯103的一端可滑动地插设在第一凹槽1011a内，阀芯103与第一凹槽1011a之间形成有密封腔105，阀体101上设置有连通密封腔105的进气口1012，隔离板1011上设置有泄流通道(图中未示出)。
预紧弹簧102设置在密封腔105内，预紧弹簧102的一端与第一凹槽1011a的底部相抵，预紧弹簧102的另一端与阀芯103的一端相抵，阀芯103的另一端固定有环形密封件106，阀座104固定在阀体101的一端上，当环形密封件106与阀座104一端的端口相抵时，压力泄放阀1关断，当环形密封件106与阀座104一端的端口间隔时，压力泄放阀1开启。
图4是本发明实施例提供的一种氮气控制子系统的液压原理图，如图4所示，该氮气控制子系统2包括蓄能器201、减压阀202、单向阀203、节流阀204及第一二位二通换向阀205。蓄能器201的输出端与第一二位二通换向阀205的第一阀口连通，第一二位二通换向阀205的第二阀口与减压阀202的第一阀口连通，减压阀202的第二阀口与减压阀202的控制阀口连通，减压阀202阀口的第二阀口与节流阀204的第一阀口连通，节流阀204的第二阀口与进气口1012连通，单向阀203的第一阀口与进气口连通，单向阀203的第二阀口同时与节流阀204的第一阀口、气体站4连通。
将管道压力泄放系统设置为包括压力泄放阀1与氮气控制子系统2。其中压力泄放阀1包括阀体101、预紧弹簧102、阀芯103、阀座104。阀体101连接在原油输送管路的泄压油路上，阀体101内设置有带有第一凹槽1011a的隔离板1011，阀芯103的一端与第一凹槽1011a之间形成密封腔105，密封腔105内的预紧弹簧102会给阀芯103一个预紧力，使阀芯103另一端的环形密封件106与阀座104相抵，压力泄放阀1关闭。此时可通过氮气控制子系统2中的蓄能器201与减压阀202自阀体101上的进气口1012向密封腔105内通入指定压力的氮气，当泄压油路上的油压高于压力泄放阀1内预紧弹簧102的预紧力与氮气压力时，密封腔105内的氮气会被挤压并通过单向阀203进入气体站，阀芯103被推向隔离板1011的方向，阀座104与阀芯103分离。泄压油路中的液压油进入压力泄放阀1中。由于氮气的弹性模量较小，能够在泄压油路上的油压高于压力泄放阀内预紧弹簧的预紧力与氮气压力的总和时立刻被压缩，因此原油输送管路上的油压可及时得到释放，减小了原油输送管路中由于油压压力过高导致原油输送管路与设备损坏等情况发生的可能性。此时阀芯103与阀座104处于相间隔的状态，泄流通道连通阀体101的两个端口1013。
进一步地，当原油输送管路上的油压得到释放，密封腔105中的氮气压力小于其指定的氮气压力，蓄能器201中的氮气则会通过节流阀204进入密封腔105内，压力泄放阀1的阀芯103将在预紧弹簧102的预紧力与氮气压力的作用下朝向阀座104的方向移动，直至阀芯103的环形密封件106与阀座104的端口相抵，压力泄放阀1关闭，原油输送管路的泄压油路处于阻隔状态。
需要说明的是，气体站4在本实施例中为用于收集流出氮气控制子系统2的氮气的装置或者机构。
如图1所示，管道压力泄放系统还包括防爆箱3，氮气控制子系统2可安装在防爆箱3内。氮气控制子系统2设置在防爆箱3内可保证管道压力泄放系统的安全使用，提高其使用安全性。
可选地，阀体101的两端可设置有连接法兰107，阀体101通过连接法兰107设置在原油输送管路的泄压油路上。
如图2所示，压力泄放阀1还包括阀芯导套108。阀芯导套108包括端板1081与圆柱形凸起1082，圆柱形凸起1082垂直设置在端板1081上，第一凹槽1011a内开设有与第一凹槽1011a同轴的第一通孔1011b，圆柱形凸起1082插设在第一通孔1011b内，端板1081固定于隔离板1011的另一侧，圆柱形凸起1082上同轴开设有导向凹槽1082a。
阀芯103的一端上开设有第二圆形凹槽1031，第二圆形凹槽1031内设置有导向凸起1031a，导向凸起1031a插设在导向凹槽1082a内，预紧弹簧102套设在圆柱形凸起1082及导向凸起1031a上。采用这种结构，导向凹槽1082a与阀芯103上的导向凸起1031a相互配合，保证阀芯103沿阀体101的轴线方向移动，避免发生阀芯103卡滞在阀体101内等情况，保证阀芯103的正常使用。
如图2所示，端板1081上开设有与第二圆形凹槽1031连通的第二通孔1081a，第二通孔1081a远离第一通孔1011b的一端固定有螺塞。端板1081上开设的第二通孔1081a可避免导向凹槽1082a与导向凸起1031a之间形成完全的密封腔105，使得导向凸起1031a在导向凹槽1082a内的滑动更为容易。
可选地，阀体101上还设置有连通密封腔105的排气孔1011c，排气孔1011c上设置有堵塞。将排气孔1011c的堵塞拔出，则可对密封腔105内的气体进行更换。
可选地，第一凹槽1011a的侧壁上可设置第一环形凹槽1011d，第一环形凹槽1011d内设置有密封圈109。以在第一凹槽1011a与阀芯103之间形成密封腔105。
示例性地，阀座104可为套筒状，其一端可设置有环形板，阀座104可通过其上设置的环形板固定在阀体101上。
进一步地，阀座104与阀体101之间同样可设置密封圈109，增强压力泄放阀的密封性。
图3是图2的a处放大图，如图3所示，压力泄放阀还包括紧固件110与环形卡板111，环形卡板111通过紧固件110固定在阀芯103上，环形卡板111与阀芯103之间夹持有环形密封件106。且环形密封件106朝向阀座的一侧上设置有环形凸起1061，环形卡板110朝向阀芯的一侧设置有对应环形凸起1061的第二环形凹槽1111。采用这种结构可将环形密封件106牢牢固定在阀芯103与环形卡板111之间，实现环形密封件106密封阀芯103与阀座104之间的空间的同时可保证环形密封件106不会从阀芯103与环形卡板111之间掉落。
如图4所示，氮气控制子系统还包括流量调节模块a，流量调节模块a包括补充流量调节阀206与第二二位二通换向阀207，第二二位二通换向阀207的第一阀口与减压阀202的第二阀口连通，第二二位二通换向阀207的第二阀口与节流阀204的第一阀口连通，补充流量调节阀206第一阀口与第二二位二通换向阀207的第一阀口连通，补充流量调节阀206的第二阀口与第二二位二通换向阀207的第二阀口连通。采用这种结构，在氮气控制子系统刚开始向密封腔内通入氮气时，第二二位二通换向阀207处于开启状态，蓄能器201中的氮气通过第二二位二通换向阀207与补充流量调节阀206同时向密封腔105内充气，当密封腔105内的氮气压力接近于其氮气的指定压力时，可关闭第二二位二通换向阀207，通过补充流量调节阀206小流量地向密封腔105内输送氮气，直至密封腔105内的氮气达到指定压力。这种方式可提高密封腔105内氮气压力的准确度，也可提高向密封腔105内补充氮气的效率。
进一步地，氮气控制子系统2包括主路单向阀208，主路单向阀208的第一阀口与减压阀202的第二阀口连通，主路单向阀208的第二阀口与第二二位二通换向阀207的第一阀口连通。主流单向阀的设置可避免氮气回流至蓄能器201，保证蓄能器201的正常使用。
如图4所示，液压控制系统还可包括卸压模块b，卸压模块b包括第三二位二通换向阀209、卸压流量调节阀210及卸压单向阀211，第三二位二通换向阀209的第一阀口与第二二位二通换向阀207的第二阀口连通，第三二位二通换向阀209的第二阀口与卸压流量调节阀210的第一阀口连通，卸压流量调节阀210的第二阀口与卸压单向阀211的第一阀口连通，卸压单向阀211的第二阀口与气体站4连通。当氮气控制子系统2中气体压力过高时，氮气可从第三二位二通换向阀209流动至卸压单向阀211至气体站，保证氮气控制子系统2中的气体压力保持在正常压力范围内，提高氮气控制子系统2的使用安全性。
进一步地，卸压模块b还包括安全阀212，安全阀212的第一阀口与第三二位二通换向阀209的第一阀口连通，安全阀212的第二阀口与卸压单向阀211的第二阀口连通。安全阀212的设置可保证第三二位二通换向阀209、卸压流量调节阀210及卸压单向阀211中的气体压力处于正常范围，可提高第三二位二通换向阀209、卸压流量调节阀210及卸压单向阀211的使用寿命。
可选地，氮气控制子系统2还包括第一截止阀213，第一截止阀213设置在节流阀204与第二二位二通换向阀207之间。第一截止阀213的设置可在氮气控制子系统2出现问题时关闭，以便于工作人员对氮气控制子系统2进行维修与测试。
示例性地，第一截止阀213与卸压模块b之间可设置压力传感器214，以便于氮气控制子系统2对密封腔105内的氮气压力进行监测与反馈。
可选地，蓄能器201与第一二位二通换向阀205之间可设置第二截止阀215。可避免蓄能器201受到氮气控制子系统2中其他结构的影响。
可选地，在本实施例中，第一二位二通换向阀205、第二二位二通换向阀207及第三二位二通换向阀209均可采用防爆电磁阀，以减少氮气控制子系统2在实际工作过程中出现爆炸等事故情况的可能性。
以下可结合图1与图4对本系统的工作过程作进一步的说明，需要说明的是，以下论述对本发明并不构成限制。
在以下情况中，第一截止阀213与第二截止阀215均处于开启状态：
当压力传感器214检测到密封腔105内的氮气压力小于密封腔105内设定的氮气压力时，第一二位二通换向阀205得电，蓄能器201中的氮气依次进入到第二二位二通换向阀207、第一截止阀213及单向节流阀203中的节流阀进入密封腔105中；当密封腔105中的氮气压力接近密封腔105内设定的氮气压力时，第二二位二通换向阀207得电，第二二位二通换向阀207处于关闭状态，蓄能器201中的氮气依次进入到补充压力调节阀、第一截止阀213及单向节流阀203中的节流阀进入密封腔105中，直至密封腔105中的氮气压力达到其设定的压力。
当氮气控制子系统2中的氮气压力过高时，氮气控制子系统2中的氮气会依次通过第三二位二通换向阀209、卸压流量调节阀210及卸压单向阀211进入气体站4，以保证氮气控制子系统2中氮气压力的稳定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。