用于流体输送的歧管系统的制作方法

1.本公开总体上涉及用于连续过程输送的歧管系统。更具体地，本公开涉及用于石油下游复合品和石油化学工业的安全且可用的歧管系统。定义
2.如在本公开中所使用的，以下术语通常旨在具有如下所阐述的含义，除非使用它们的上下文另有说明。
3.歧管—术语“歧管”在下文中是指一种设备，其设计为将多个接头汇聚成单个通道或将单个通道分叉成多个接头以促进流体的输送。
4.热替换—术语“热替换”在下文中是指添加和替换系统的部件而不必关闭系统的电源的过程。
5.梭阀—术语“梭阀”在下文中是指在中心具有浮球的三通阀。该阀有两个输入端口和一个输出端口。通过来自一个输入端口的输入，球移动并阻塞另一个输入端口，从而允许一个输入端口和输出端口之间的流体连接。通过来自两个输入端口的输入，球移动到中心，从而允许来自两个输入端口的流动从输出端口离开。


背景技术：

6.以下本文中的背景技术信息涉及本公开，但不一定是现有技术。
7.目前，所有石化、化学、精炼和石油工业都集中于提高涉及执行各种工业过程的系统的安全性和可用性。定义工业过程安全性的一个关键要素是在面临重大危险时系统可以完全或部分关闭的容易性。相比之下，可用性被定义为系统在不同操作状况下保持可操作的程度，避免虚假跳闸。在加工和制造工业中，阀在控制不同的操作中起着至关重要的作用。这些阀的布置限定了使用它们的工业系统的安全性和可用性。例如，为了加强安全性，阀通常串行布置。因此，如果单个阀发生故障，整行自动失效。为了加强可用性，阀并行布置。在这种情况下，当单个阀发生故障时，由于并行的阀起作用，系统会继续运行。
8.通常，过程工厂中的流体输送系统包括许多阀。阀分为手动和自动。一种类型的自动阀是3/2提升阀，也称为3/2电磁阀。3/2提升阀表示3端口、2位置提升阀。3/2阀与常规2/2阀的区别因素是存在用于分流流体的额外端口。在一个位置，流体从提升阀的入口流向应用端口，而在另一位置，流体从入口流向连接到排放端口的出口端口。在过程工厂中，这种提升阀的故障是不可避免的。当阀发生故障时，需要将阀与系统隔离以进行维护和更换。这影响了系统的可靠性和可用性。
9.因此，与常规系统相关联的关键问题之一是修复和恢复过程，在该过程中不可避免地需要关闭整个过程以修复和恢复阀。在连续过程工业中，这意味着在阀恢复的整个时间上会产生巨大的生产损失。
10.为了克服上述问题，在专利公开wo2015/155786a1中描述了一种用于提高工业过程的安全性和可用性的歧管系统。图1示出了专利公开wo2015/155786中描述的典型歧管系统(下文称为“系统(100)”)的电路图。该系统(100)包括连接在流体入口(102)和流体出口
(104)之间的四个电磁操作阀(sov)(v1,v2,v4,v5)和四个隔离阀(i1,i2,i4,i5)。该系统(100)仅包括两个梭阀(s1,s2)。一个梭阀(s1)将位于流体入口(102)附近的两个sov(v1,v2)与位于流体出口(104)附近的sov(v4)连接，另一个梭阀(s2)将位于流体出口(104)附近的两个sov(v4,v5)与流体出口(104)连接。没有梭阀将位于流体入口(102)附近的两个sov(v1,v2)与位于流体出口(104)附近的另一个sov(v5)连接。这降低了系统的可用性。例如，当只有两个sov(v1,v5)起作用而其他sov(v2,v4)发生故障时，系统(100)将不允许流体从流体入口(102)流动到流体出口(104)，因为梭阀(s1)不允许流体从sov(v1)流动到sov(v5)。因此，即使在两个sov(v1和v5)起作用时，系统(100)输出也为零。
11.下面的真值表(表1)描述了系统(100)针对sov(v1,v2,v4,v5)的不同操作状态的输出。操作状态包括开启(on)状态/通电状态(由逻辑0描绘)和关闭(off)状态/断电状态(由逻辑1描绘)。关闭状态或断电的阀表示需要维修和更换的故障阀。表1
12.从上面的真值表可以得出以下观察结果：(i)当位于入口(102)附近的sov(v1,v2)都处于开启状态并且位于出口(104)附近的sov(v4,v5)中的至少任何一个处于开启状态时，流体能够穿过系统(100)到达出口(104)。(ii)当位于出口(104)附近的sov(v4,v5)都处于开启状态并且位于入口(102)附近的sov(v1,v2)中的至少任何一个处于开启状态时，流体能够穿过系统(100)到达出口(104)。(iii)当位于入口(102)附近的sov(v1,v2)中的至少任何一个处于开启状态并且连接到梭阀(s1)的sov(v4)处于开启状态时，流体能够穿过系统(100)到达出口(104)。(iv)当串联的两个sov(v2,v5)处于开启状态时，流体能够穿过系统(100)到达出口(104)。
13.然而，当位于入口(102)附近的sov(v1)处于开启状态并且位于出口(104)附近的sov(v5)处于开启状态时，没有流体从入口(102)传输到出口(104)，因为梭阀(s1)没有连接
到sov(v5)。这导致系统可用性降低。
14.常规系统，如图1所示的系统，不提供梭阀冗余性。此外，当存在多个故障阀并且需要更换所有故障阀时，没有手段绕过整个流体输送系统或为整个流体输送系统提供冗余性。
15.因此，需要一种歧管系统，该系统有助于流体从位于流体入口附近的所有sov流动到位于流体出口附近的所有sov，从而提高系统可用性。目的
16.本公开的一些目的(其至少一个实施例满足)如下：
17.本公开的一个目的是改善现有技术的一个或多个问题或至少提供有用的替代方案。
18.本公开的一个目的是提供一种用于流体输送的歧管系统。
19.本公开的另一个目的是提供一种用于流体输送的歧管系统，其始终保持系统可用性。
20.本公开的又一个目的是提供一种用于流体输送的歧管系统，其有助于电磁操作阀的容易维护和修理。
21.本公开的又一个目的是提供一种可靠的用于流体输送的歧管系统。
22.本公开的又一个目的是提供一种用于流体输送的歧管系统，其有助于电磁操作阀的单独隔离。
23.本公开的又一个目的是提供一种用于流体输送的歧管系统，其提高了工业过程的安全性和可用性程度。
24.本公开的又一个目的是提供一种用于流体输送的歧管系统，其有助于单个阀的容易维护而不会干扰整个系统。
25.本公开的又一个目的是提供一种用于流体输送的歧管系统，其有助于多个故障阀的容易维护而不必关闭整个过程。
26.本公开的又一个目的是提供一种用于流体输送的歧管系统，其有助于多个故障阀的更换而不干扰出口流动。
27.本公开的又一个目的是提供一种用于流体输送的歧管系统，其有助于容易地更换梭阀。
28.本公开的又一个目的是提供一种用于最小化完全停机可能性的歧管系统。
29.本公开的其他目的和优点将从以下描述中更加明显，其不旨在限制本公开的范围。


技术实现要素：

30.本公开设想了一种用于流体输送的歧管系统。该歧管系统包括多个歧管组件。每个歧管组件包括第一组电磁操作阀(sov)、第二组sov、多个第一隔离阀、至少一个第一梭阀和至少一个冗余梭阀。第一组sov定位于流体入口附近并且包括并行布置的至少两个sov。第二组sov与第一组sov串联。第二组sov定位于流体出口附近并且包括并行布置的至少两个sov。每个第一隔离阀耦合到每个sov。每个第一隔离阀适于促进相关联的sov的热替换。第一梭阀连接在第一组sov与第二组sov之间。冗余梭阀被配置为以促进流体从第一组sov
中的每一个到第二组sov中的每一个的流动的方式向第一梭阀提供冗余性，从而提高系统可用性。流体包括空气、中性气体、液体和天然气中的至少一个。
31.有利地，该系统包括旁通阀，用于为从流体入口到流体出口的流体提供替代的旁通路径，以促进歧管组件的维护。
32.有利地，歧管组件并联连接以提高系统可靠性。每个歧管组件经由第二隔离阀连接到流体入口并且经由公共的出口梭阀连接到流体出口。
33.在一实施例中，第一隔离阀和第二隔离阀是手动操作阀(mov)。
34.在一实施例中，该系统包括多个指示器。每个指示器连接到每个sov以指示sov的状态。在另一实施例中，该系统包括多个压力传感器。每个压力传感器连接到每个sov以指示sov的状态。
35.在一实施例中，该系统包括将第二组sov连接到流体出口的至少一个第二梭阀。在另一实施例中，每个歧管组件包括多个第三梭阀。每个第三梭阀在其输入端口处可操作地耦合到一个第一梭阀和一个冗余梭阀，以促进流体从第一组sov中的每一个到第二组sov中的每一个的流动，从而提高梭阀冗余性和系统可用性。
36.在一实施例中，sov是3/2提升阀。在一实施例中，隔离阀是3/2阀。
37.在一实施例中，该系统包括至少一个排放装置以将排放残余物排出到大气中。
附图说明
38.现在将借助附图描述本公开的用于流体输送的歧管系统，其中：
39.图1示出了典型歧管系统的电路图；
40.图2示出了具有旁通阀的图1的歧管系统的电路图；
41.图3示出了本公开的歧管系统的电路图，该歧管系统具有包括四个电磁操作阀的单个歧管组件；
42.图4示出了图3的歧管系统的电路图，其具有两个歧管组件；以及
43.图5示出了图3的歧管系统的电路图，该歧管系统具有带有六个电磁操作阀的歧管组件。附图标记列表300-系统10-歧管组件102-流体入口104-流体出口106
–
致动器108
–
排放装置v1-v6-电磁阀(sov)i1-i6-第一隔离阀m1,m2-第二隔离阀b1-旁通阀s1,s4-s6-第一梭阀s3,s4'-s6'-冗余梭阀
s2、s7-s9-第二梭阀s1'-s3'-第三梭阀s10
–
公共的出口梭阀s11—用于旁通阀的梭阀a,b,c,d,e,f,g-指示器p1,p2,p3,p4,p5,p6,pb1-压力传感器
具体实施方式
44.现在将参照附图描述本公开的实施例。
45.提供实施例以便将本公开的范围彻底和充分地传达给本领域技术人员。阐述了与特定部件和方法相关的许多细节，以提供对本公开的实施例的完整理解。对于本领域技术人员显而易见的是实施例中提供的细节不应被解释为限制本公开的范围。在一些实施例中，公知的过程、公知的装置结构和公知的技术没有详细描述。
46.在本公开中使用的术语仅用于解释特定实施例的目的，并且这样的术语不应被视为限制本公开的范围。如在本公开中使用的，形式“一”、“一个”和“所述”也可以旨在包括复数形式，除非上下文另有明确暗示。术语“包括”、“包括有”、“包含”和“具有”是开放式过渡短语，并因此指定了陈述的特征、整数、操作、元件、模块、单元和/或部件的存在，但不禁止一个或多个其他特征、整数、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或添加。
47.一个元件被称为“安装在”、“接合到”、“连接到”或“耦合到”另一个元件时，它可以直接在另一个元件上、接合、连接或耦合到另一个元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出的元素的任何和所有组合。
48.术语第一、第二、第三等不应被解释为限制本公开的范围，因为前述术语可仅用于将一个元件、组件或部分与另一元件、组件或部分区分开。诸如第一、第二、第三等的术语在本文中使用时并不暗指特定的顺序或次序，除非本公开明确暗示。
49.现在参照图2至图5描述本公开的用于流体输送的歧管系统(下文称为“系统(300)”)。系统(300)被设计为提高使用它的工业过程的安全性和可靠性。
50.参考图3、图4和图5，本公开的歧管系统(300)包括多个歧管组件(10)。每个歧管组件(10)包括第一组sov[(v1-v2),(v1-v3)]、第二组sov[(v4-v5),(v4-v6)]、多个第一隔离阀[(i1-i2,i4-i5),(i1-i6)]、至少一个第一梭阀[(s1),(s4-s6)]和至少一个冗余梭阀[(s3),(s4'-s6')]。第一组sov[(v1-v2),(v1-v3)]定位于流体入口(102)附近并且包括并行布置的至少两个sov[(v1-v2),(v1-v3)]。第二组sov[(v4-v5),(v4-v6)]与第一组sov[(v1-v2),(v1-v3)]串联连接。第二组sov[(v4-v5),(v4-v6)]定位于流体出口(104)附近并包括并行布置的至少两个sov[(v4-v5),(v4-v6)]。每个第一隔离阀[(i1-i2,i4-i5),(i1-i6)]耦合到每个sov[(v1-v2,v4-v5),(v1-v6)]。每个第一隔离阀[(i1-i2,i4-i5),(i1-i6)]适于促进相关联的sov[(v1-v2,v4-v5),(v1-v6)]的热替换。
[0051]
歧管系统(300)的电路的配置使得由sov[(v1-v2,v4-v5),(v1-v6)]提供的冗余性受制于借助第一隔离阀[(i1-i2,i4-i5),(i1-i6)]的热替换。例如，参考图3，当sov(v1)处于断电状态而其余sov(v2,v4,v5)处于通电状态时，sov(v1)进口处的流体没有逃逸。在这种状态下，相应的第一隔离阀(11)被激活以执行热替换。这隔离了对sov(v1)的流体供应，
现在可以将其取出进行维护。这确保过程不会停止并且系统(300)继续与其他工作阀(v2,v4,v5)一起工作。
[0052]
如图3-图5所示，第一梭阀[(s1),(s4-s6)]连接在第一组sov[(v1-v2),(v1-v3)]与第二组sov[(v4-v5),(v4-v6)]之间。冗余梭阀[(s3),(s4'-s6')]被配置为以促进流体从第一组sov[(v1-v2),(v1-v3)]中的每一个到第二组sov[(v4-v5),(v4-v6)]中的每一个的流动的方式向第一梭阀[(s1)、(s4-s6)]提供冗余性，从而提高系统可用性。要从流体入口(102)传输到流体出口(104)的流体包括空气、中性气体、液体和天然气中的至少一个。
[0053]
在一实施例中，系统(100)还包括将第二组sov[(v4-v5),(v4-v6)]连接到流体出口(104)的至少一个第二梭阀[(s2),(s7-s9)]。第二梭阀[(s2),(s7-s9)]可以进一步连接到致动器(106)，该致动器在接收到流体时被致动。根据一实施例，致动器(106)是具有附接在相对端处的弹簧的齿轮齿条装置。
[0054]
因此，在图3的系统(100)中，第一组sov，即位于流体入口(102)附近的sov(v1,v2)，连接到梭阀(s1,s3)。分别通过第一隔离阀(i4)和(i5)，第一梭阀(s1)连接到sov(v4)并且冗余梭阀(s3)连接到sov(v5)。第二组sov(v4,v5)通过第二梭阀(s2)连接到流体出口(104)。
[0055]
下面的真值表(表2)描述了图3和图4的系统(300)在sov(v1,v2,v4,v5)的不同操作状态下的输出。状态包括开启状态/通电状态(由逻辑0描绘)和关闭状态/断电状态(由逻辑1描绘)。表2
[0056]
从表2(第14行)可以看出，在系统(300)中引入额外的冗余梭阀(s3)使得即使在sov(v2和v4)处于断电/关闭状态时流体在出口(104)处也可用，从而提高系统的可靠性和可用性。
[0057]
有利地，多个歧管组件(10)如图4所示并联连接。这导致系统可靠性和可用性的进一步提高。每个歧管组件(10)经由第二隔离阀(m1,m2)连接到流体入口(102)。每个歧管组
件(10)经由共同的出口梭阀(s10)连接到流体出口(104)。这种布置使得更容易在线(即，当系统(300)运行时)更换一个或多个有故障的sov(v1,v2,v4,v5)或有故障的梭阀(s1,s2,s3)。甚至图3的实施例的四个sov(v1,v2,v4,v5)可以同时移除和更换，而不影响通过出口(104)的流体流动。系统(300)的故障或完全停机的可能性也被最小化。
[0058]
在一实施例中，第一隔离阀[(i1-i2,i4-i5)(i1-i6)]和第二隔离阀(m1,m2)是手动操作阀(mov)。
[0059]
如图1和图2所示，在一实施例中，系统(300)包括多个指示器[(a,b,c,d),(a,b,c,d,e,f)]，其中每个指示器[(a,b,c,d),(a,b,c,d,e,f)]连接到每个sov[(v1-v2,v4-v5),(v1-v6)]以指示sov[(v1-v2,v4-v5),(v1-v6)]的状态。在另一实施例中，系统(300)包括多个压力传感器[(p1,p2,p3,p4),(p1,p2,p3,p4,p5,p6)]，其中每个压力传感器[(p1,p2,p3,p4),(p1,p2,p3,p4,p5,p6)]连接到每个sov[(v1-v2,v4-v5),(v1-v6)]以指示sov[(v1-v2,v4-v5),(v1-v6)]的状态。在又一实施例中，系统(300)包括指示器[(a,b,c,d)(a,b,c,d,e,f)]和压力传感器[(p1,p2,p3,p4),(p1,p2,p3,p4,p5,p6)]。
[0060]
参考图2的实施例，系统(300)包括旁通阀(b1)，用于为从流体入口(102)到流体出口(104)的流体提供替代的旁通路径。这有助于容易更换单个或多个sov[(v1-v2,v4-v5),(v1-v6)]和梭阀(s1-s9,s1'-s6')。旁通阀(b1)可以经由另一个梭阀(s11)连接到流体出口(104)。系统(300)还可包括与旁通阀(b1)相关联的指示器(g)和/或压力传感器(pb1)，以用于指示其状态。
[0061]
图5描绘了具有六个sov(v1-v6)的歧管系统(300)的实施例。在该实施例中，歧管组件(10)包括多个第三梭阀(s1'-s3')。每个第三梭阀(s1'-s3')在其输入端口处可操作地耦合到一个第一梭阀(s4-s6)和一个冗余梭阀(s4'-s6')以促进流体从第一组sov(v1-v3)中的每一个到第二组sov(v4-v6)中的每一个的流动，以便提高梭阀冗余性和系统可用性。因此，系统(300)包括通过十二个梭阀(s4-s9、s1'-s6')连接到流体出口(104)的六个sov(v1-v6)和六个第一隔离阀(11-16)。sov(v1)的出口连接到梭阀(s4,s4',s5,s6')的输入端口。sov(v2)的出口连接到梭阀(s4,s5,s5',s6)的输入端口。sov(v3)的出口连接到梭阀(s4',s5',s6,s6')的输入端口。梭阀(s4,s4')的输出端口连接到梭阀(s1')的输入端口。梭阀(s5、s5')的输出端口连接到梭阀(s2')的输入端口。梭阀(s6,s6')的输出端口连接到梭阀(s3')的输入端口。梭阀(s1')的输出端口通过第一隔离阀(i4)连接到sov(v4)的入口。梭阀(s2')的输出端口通过第一隔离阀(i5)连接到sov(v5)的入口。梭阀(s3')的输出端口通过第一隔离阀(i6)连接到sov(v6)的入口。sov(v4)的出口连接到梭阀(s7)的输入端口。sov(v5)的出口连接到梭阀(s7,s8)的输入端口。sov(v6)的出口连接到梭阀(s8)的输入端口。梭阀(s7,s8)的输出端口连接到梭阀(s9)的输入端口，梭阀(s9)连接到流体出口(104)。
[0062]
下面的真值表(表3)示出了系统(500)针对sov(v1-v6)的各种操作状态的输出。
表3
[0063]
从上面的真值表可以看出，即使只有sov(v1和v6)或sov(v3和v4)处于通电状态并且其余sov(v2-v5)或(v1,v2,v5,v6)处于断电状态时，在流体出口(104)处也接收到流体。
[0064]
如图5所示的系统(300)提供梭阀冗余性并有助于sov(v1-v6)和梭阀(s1-s8)的单独隔离。此外，包含额外的梭阀(s1'-s6')提高了系统的可用性，并且还最小化了系统故障/完全停机的可能性。
[0065]
在一实施例中，sov[(v1-v2,v4-v5),(v1-v6)]是3/2提升阀，并且隔离阀[(i1-i2,i4-i5),(i1-i6)]是3/2阀。
[0066]
在一实施例中，系统(300)包括至少一个排放装置(108)以将排放残余物排出到大气中。
[0067]
有利地，sov[(v1-v2,v4-v5),(v1-v6)]和第一隔离阀[(i1-i2,i4-i5),(i1-i6)]合并在一起以消除对两种不同的安装布置的需要。
[0068]
上述对实施例的描述是为了说明的目的而提供的，并不旨在限制本公开的范围。特定实施例的各个部件通常不限于该特定实施例，而是可互换的。这样的变化不应被视为背离本公开，并且所有这样的修改都被认为在本公开的范围内。技术效果
[0069]
上文描述的本公开具有若干技术优势，包括但不限于实现用于流体输送的歧管系统，其：
·
始终保持系统可用性；
·
有助于电磁阀的容易维护和修理；
·
是可靠的；
·
有助于电磁阀的单独隔离；
·
提高工业过程的安全性和可用性程度；
·
有助于单个阀的容易维护而不干扰整个系统；
·
有助于多个故障阀的容易维护而无需关闭整个过程；
·
有助于更换多个故障阀而不干扰出口流量；
·
有助于容易更换梭阀；以及
·
最小化完全停机的可能性。
[0070]
参考以下描述中的非限制性实施例来解释本文的实施例及其各种特征和具优势细节。省略了对公知的部件和处理技术的描述，以免不必要地混淆本文的实施例。本文所使用的示例仅旨在促进对可以实践本文实施例的方式的理解，并进一步使本领域技术人员能够实践本文实施例。因此，示例不应被解释为限制本文实施例的范围。
[0071]
上述对特定实施例的描述如此充分地揭示了本文实施例的总体性质，以至于其他人可以通过应用当前知识容易地修改和/或适应各种应用这样的特定实施例而不背离总体概念，并且因此，这样的适应和修改应该并且旨在包含在所公开的实施例的等效物的含义和范围内。应当理解，本文所使用的措辞或术语是为了描述而不是限制的目的。因此，尽管已经根据优选实施例描述了本文的实施例，但是本领域技术人员将认识到可以在如本文描述的实施例的精神和范围内通过修改来实践本文的实施例。
[0072]
表述“至少”或“至少一个”的使用暗示使用一个或多个元素或成分或量，因为在本公开的实施例中该使用可实现所期望的目的或结果中的一个或多个。
[0073]
虽然本文相当强调了优选实施例的部件和组成部分，但是应当理解，可以做出许多实施例并且可以在优选实施例中做出许多改变而不背离本公开的原理。本公开的优选实施例以及其他实施例中的这些和其他变化对于本领域技术人员来说通过本文的公开是显而易见的，由此可以清楚地理解，上述描述性事项仅被解释为说明本公开而非限制。