CN102177376A - 受控的安全压力响应系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于监视加压容器的系统。该系统包括非重闭式压力释放装置(12)和被设置为打开该非重闭式压力释放装置的启动机械装置(13)。基于控制器从传感器(14)接收到的信号，该启动机械装置由控制器(50)启动。该启动机械装置可从包括致动器、火工装置和螺线管的组中选择。该系统还可以包括非重闭式压力释放装置，其被设置为向该加压容器中注入流体。该启动机械装置可通过触发器来运行。该非重闭式压力释放装置可被设计成在启动机械装置无法响应的情况下自动打开。

Description

受控的安全压力响应系统

相关申请的交叉引用

本申请要求申请日为2008年6月11日的美国专利申请No.12/155915的优先权，美国专利申请No.12/155915是现已放弃的申请日为2006年12月14的美国申请No.11/638674的部分延续，美国申请No.11/638674是申请日为2002年8月23日的美国申请No.10/226217，即现在的美国专利No.7168333的延续，美国申请No.10/226217要求了申请日为2001年8月24日的美国临时申请No.60/314291的优先权，所有这些申请都通过引用而并入本文。

技术领域

本公开涉及一种用于对加压容器中的压力进行监视和减压的受控系统。更具体来讲，本发明涉及一种用于加压容器的受控系统，该加压容器包括非重闭式(non-reclosing)压力释放装置，其中配置一启动机械装置，其响应于控制器的信号而打开该压力释放装置。

背景技术

诸如系统、管道或箱的包括了加压流体或可加压流体的容器通常包括降压装置，降压装置被设计成确保该容器的安全性和/或用来提供与该系统的操作有关信息。这种降压装置可以包括，例如减压装置、压力释放装置、压力控制系统、压力指示装置、压力驱动开关装置、温度指示装置，流体PH值指示装置和振动指示装置。

减压装置一般被用作安全装置，以阻止流体容器遭受潜在的有害过压或负压状况。减压装置被设计成，当容器中的流体压力达到指示过压状况的预定压力极限时启动或打开。减压装置的启动生成了排放通道，通过它流体可逸出以解除加压容器中的过压状况。

可能包括例如破裂盘、减压阀、压力安全阀、控制阀、蝶形阀、闸门阀、球形阀、隔膜阀、轴销装置、箱出口、爆炸板或其他这样的装置的减压装置可连接到容器，使得该减压装置的至少一部分暴露于容器内的流体。当流体达到或超过预定压力极限时，流体力对减压装置的作用式该减压装置启动该减压装置，所以创建了一个开口。流体随后可通过该开口从容器中流出，从而减缓了过压的状况。

压力释放装置一般用于允许加压流体从一个容器流到另一个容器或系统。该压力释放装置(例如可以是控制阀、蝶形阀、闸门阀、球形阀、球阀、隔膜阀，或其他装置)与容器连接，使得该压力释放装置的至少一部分暴露于容器内流体。该压力释放装置被设计成根据要求启动，或打开。这个启动可以是手动或自动的，这取决于使用者的需要。当需要从容器中排放流体时，该压力释放装置可启动从而创建一个开口。该压力释放装置的启动创建了一条出口通路，通过它流体可从该加压容器流出。

容器中可能包括不同类型的降压装置的组合。例如，减压装置可以与系统相结合以提供特殊容器中的过压状况保护。压力释放装置可与容器相结合，以当发生某些要保证流体从容器中排放的内部和外部状况时，根据操作者或合适的自动感应系统的命令来允许加压流体从容器中排放。

每个加压容器都被设计成可承受最大允许工作压力。如果容器中的流体压力将超过最大允许工作压力而没有启动降压装置，则该容器可能变得不安全。为了保证容器的压力不超过最大允许工作压力和过压允许的相关设计规范，可以在容器中结合一种降压装置，其被设置为在最大允许工作压力的一定公差内(例如，105％)的一个压力下启动。

确保降压装置在额定压力或在额定压力的制造公差内启动，是非常重要的。如果降压装置在高于额定压力的压力下启动，则流体压力可能超过最大允许工作压力。如果降压装置在低于额定压力的压力下启动，则该启动可能干扰系统的正常运行，并且可能潜在地导致流体从系统中过早泄漏。

该加压容器还可以包括压力控制系统，其被设计成防止加压容器遭受潜在的过压或低压状况的危险。这些压力控制系统监视容器中的流体压力。当流体压力达到指示迫近过压或低压状况的预定压力极限时，该压力控制系统可启动控制装置，例如，控制阀，其在工作流体中注入化学反应剂、催化剂、淬火剂或稳定剂。因此，压力控制系统的启动就无需创建用于降低加压系统中流体压力的出口通路。另选的是，压力控制系统可能启动压力释放装置，例如，蝶形阀、球阀或球形阀，以释放足够量的流体来避免或限制过压或低压状况。所以，该控制系统可以自动处理该压力释放装置中的流路的打开或闭合，从而降低容器中的压力。

该加压容器可以使用压力控制装置和降压装置的结合。这些压力控制装置监视容器中的流体压力。当流体压力达到一个对于压力释放装置的正常运行而言过低或过高的水平时，压力控制系统可以启动警报系统以告警使用者该加压容器的不当运行状况。减压装置还可被用来提供足够量的流体的自动释放，以避免或限制过压或低压状况。

该加压容器还可以包括压力指示装置，其识别容器中流体的减损。这些压力指示装置可用来阻止容器遭受潜在的可能对使用者不利的低压或高压状况。这些压力指示装置被设计成，当系统中的流体压力达到预定低压极限(该极限指示流体将要耗尽)时触发一个反应，例如打开供给阀。这些压力指示还可以在加压容器达到潜在的有损害的真空状况时触发一个反应。

该加压容器还可以包括压力指示装置，其识别容器中流体量的增加。这些压力指示装置能阻止容器遭受潜在的可能损害容器的高压状况。这些压力指示装置被设计成当系统中的流体压力达到预定压力极限(该极限指示该系统将充满流体)时触发一个反应，例如打开或闭合供给阀。

已经发现流体容器的运行状况，例如，流体的温度和压力，可能影响上述与容器结合的降压装置和信息提供装置的运行。例如，容器的运行状况可能影响压力释放装置启动的压力。在一些状况下，容器的运行状况可能使减压装置在低于期望压力的压力下启动。在另一些状况下，容器的运行状况可能使减压装置在高于期望压力的压力下启动。

在使用破裂盘作为减压装置的容器中，容器中的流体温度可能影响破裂盘启动的压力。破裂盘的启动压力部分地由形成破裂盘的材料的物理特性所决定。过热或过冷都会改变材料的物理特性，从而改变破裂盘的启动压力。其他的运行状况，例如，压力波动、压力等级、振动频率和振幅、酸度值也会影响破裂盘或其他这种减压装置的启动压力。

类似地，容器的运行状况还会影响压力释放装置、压力控制装置和/或压力指示装置的运行。例如，过高的压力或温度可能影响压力控制装置在达到过压状况前输送稳定剂到化学反应过程的能力。另外，运行状况可能阻止压力指示装置提供精确的压力指示。

运行状况的早期识别可能影响加压容器流体系统或相关的可允许操作者采取纠正动作的压力释放装置、减压装置和/或压力控制装置的运行。例如，受影响的装置在遇到潜在的有问题的操作状况后能够修复或替换。这样，加压容器流体系统和相关的安全及信息系统的可靠性能够得到保持。

如前所述，受控系统需要监视和缓解加压容器中的压力，其中一个非重闭式减压装置可以通过控制启动机械装置而被启动。

发明内容

本发明公开了一种用于加压容器的受控压力释放系统，其消除了现有技术中的受控压力释放系统的一种或多种限制和缺点。本发明的优点和目的将在随后的说明书中部分列举，并且部分在说明书中是显而易见的，或可以通过本发明的实践得以了解。本发明的优点和目的将通过所附权利要求书中指出的要素和结合来了解和获得。

为了得到本发明的优点和相应的目的，如在这具体表达和广泛描述的，一种实施方式提供了一种具有非重闭式压力释放装置的用于加压容器的受控压力释放系统。该系统包括启动机械装置，该机械装置被设置为打开该压力释放装置。可操作地配置在该加压容器中的传感器被设置为生成表示该加压容器的至少一项运行状况的监视信号。控制器被设置为接收该监视信号，并且当加压容器系统的至少一项运行状况达到预定极限时，触发该启动机械装置。

在另一种实施方式中，一种受控压力释放系统包括：非重闭式压力释放装置和启动机械装置，该启动机械装置被设置为打开该非重闭式压力释放装置。可操作地配置在加压容器中的传感器被设置为监视该加压容器的至少一项运行状况，并发送表示该至少一项运行状况的信号。被设置为接收该监视信号的控制器可以在运行状况超过预定极限时触发该启动机械装置。该非重闭式压力释放装置还可被设置为，当该非重闭式压力释放装置打开时，向该加压容器注入流体。

在另一种实施方式中，一种受控压力释放系统包括非重闭式压力释放装置和启动机械装置，该启动机械装置被设置为打开该压力释放装置。被设置为监视该加压容器的至少一项运行状况的传感器被配置为生成表示该至少一项运行状况的信号。监视器被设置为监视该信号。触发器被设置为当监视器测量到指示阈值状况的信号时启动该启动机械装置。

可以理解，前面的一般描述和后面的详细描述都只是示范性的和解释性的，不是对所主张的本发明的限制。

附图说明

结合进来形成说明书的一部分的附图例示了本发明的一个实施方式，并且与说明书一起用解释本发明的原理。附图中，

图1是根据本发明一个实施方式的用于加压容器的监视系统的示意性和图表性例示；

图2是根据本发明一个实施方式的用于减压装置的监视系统的一个实施方式的示意性和图表性例示；

图3是根据本发明一个实施方式的用于监视系统的控制器的示意性和图表性例示；

图4是例示了监视根据本发明一个实施方式的减压装置所经受的入口压力状况的方法的流程图；

图5是例示了监视根据本发明一个实施方式的减压装置所接收的入口和出口压力状况的方法的流程图；

图6是例示了监视根据本发明一个实施方式的减压装置所经受的温度状况的方的流程图；

图7是例示了根据本发明一个实施方式的用于缓解加压容器内的压力的受控系统的示意性和图表性例示；

图8是根据本发明一个实施方式的用于缓解加压容器内的压力的受控系统的示意性和图表性例示，例示了要注入的流体；

图9是根据本发明一个实施方式的用于缓解加压容器内的压力的受控系统的示意性和图表性例示，例示了火工式的(pyrotechnic)启动机械装置；

图10是根据本发明一个实施方式的用于缓解加压容器内的压力的受控系统的示意性和图表性例示，例示了轴销(buckling pin)。

具体实施方式

现在将详细描述本发明目前优选的实施方式，图中例示了其实施方式。只要有可能，就在全部附图中使用相同的标号来表示相同或同类的部件。用于加压容器的监视系统的示范性实施方式在图1中示出，并且统称为标号10。

根据本发明，提供了一种用于加压容器的监视系统。本发明的监视系统可与任何包括辅助装置的加压容器一起使用，所述辅助装置例如是安全装置、降压装置、压力控制系统，或信息提供装置。这种降压装置可能包括例如减压装置和压力释放装置。这种信息提供装置可能包括例如压力指示装置和当容器满了或空了的时候进行指示的装置。

如图1所示，辅助装置12与容器11结合，该容器包括加压液体或可被加压的液体。为了本公开的目的，术语“容器”被广义地使用，意指包括任何加压系统、管道、箱，或其他这种设备。辅助装置12暴露于容器11的流体中，使得该辅助装置可实现它的预定功能。例如，辅助装置12可以是减压装置，其被设置为当系统中的流体达到预定压力值时启动或打开。该减压装置可以是例如破裂盘、减压阀、安全压力阀、控制阀、轴销装置、箱出口、膨胀板或其他相似的装置。

另选的是，辅助装置12可以是降压装置，其被设置为响应于外部力而启动。该降压装置可响应于操作者的命令而手动启动，或响应于自动控制系统的信号而自动启动。当操作者或自动控制系统检测到允许流体从容器11中释放的状况时，可以启动该降压装置。

本领域中公知的是，减压装置可以与容器11以任何方式结合，只要将减压装置的运行部分暴露到容器11包括的流体即可。当容器中的流体达到预定压力值时，减压装置将启动从而创建一个排放通道，或者创建一个开口，通过它流体可以从容器中流出，以降低容器内的压力。可以预期，多种减压装置可以接合在容器11内或临近的不同位置。

在图2中所示的监视系统的示范性实施方式中，辅助装置12是破裂盘40。破裂盘40密封地接合在入口安全头26和出口安全头28之间。随后确保入口和出口安全头26、28位于入口管18和出口管19之间。本发明预期破裂盘40与容器11以本领域技术人员知道的任何方式结合，例如三夹钳法兰、螺纹连接、焊接到容器上，或直接连接到管法兰之间。

入口管18包括入口法兰24，出口管19包括出口法兰30。一连串的螺钉22将入口法兰24固定到出口法兰30上。当螺钉22拧紧时，通过入口法兰24、入口安全头26、出口法兰30和出口安全头28施加了力。这个力密封地接合了破裂盘40和容器11。

在图2的实施方式中，入口管18有一个开口32，其提供了通向破裂盘40的流体通路。入口安全头26包括一个开口，其将破裂盘40的可破裂部分暴露给容器11的流体。破裂盘40的可破裂部分被设置为当破裂盘的可破裂部分两端的压力差达到预定极限时破裂。破裂盘40的破裂创建了一个通路，通过它流体从容器11中流出。

出口管19有一个开口34，其提供了一个排出通道供流体通过爆炸而打开的破裂盘从容器11中流出。出口管19可通向溢出蓄水池(没有示出)。另选的是，如果容器11中的流体没有害，则破裂盘40可直接向外界排放或者出口管19可引导排放流体到外界。

关于图1，传感器14可操作地布置在容器11中，以监视容器11的至少一项运行状况。但是，可以想到的是，在容器11中和/或辅助装置12中可操作地布置多个传感器，以同时监视入口、出口，或装置的入口和出口两者处的运行状况。监视的运行状况可能包括，例如入口压力、出口压力、流体温度、流体PH值或酸度值、振动频率和/或振幅以及流体液位(level)。本发明预期了其他的运行状况也可以监视。

传感器14生成信号16。信号16可包括容器11的单一运行状况的表示。另选的是，信号16可包括容器11的多种运行状况的表示。

在图2中示出的破裂盘实施方式中，第一压力传感器44可暴露于破裂盘40的入口侧的系统流体。如图所示，第一压力传感器44可布置在入口安全头26中。另选的是，第一压力传感器44可布置在入口安全头26的更上游，或者可直接粘结到加压容器11上。第一压力传感器44生成信号，该信号代表了施加到破裂盘40的入口侧的流体压力。

第二压力传感器45可暴露于破裂盘40出口侧的系统流体。如图所示，第二压力传感器45可布置在出口安全头28中。另选的是，第二压力传感器45可布置在出口安全头28的更下游。第二压力传感器45生成信号，该信号代表了施加到破裂盘40的出口侧的流体压力。

另外，温度传感器46可暴露于破裂盘40的入口侧的系统流体。如图所示，温度传感器46可布置在入口安全头26中。另选的是，温度传感器46可布置在入口安全头26的更上游，或者可直接粘结到加压容器11上。温度传感器46生成信号，该信号代表了系统流体的感测温度。

本发明预期，压力事件传感器42可操作地与减压装置12接合。在图2所例示的实施方式中，压力事件传感器42是当破裂盘40启动时生成信号的“爆炸传感器”。该爆炸传感器可以是“受损电线(broken wire)”爆炸传感器，例如，由BS&B安全系统公司制造的爆炸警报传感器。但是，本发明预期，还可以使用不同的压力事件传感器，例如，适合与不同类型的减压或控制装置一起使用的泄漏传感器、磁启动接近开关以及压力开关。

如图2所示，压力事件传感器42位于出口安全头28上。压力事件传感器42包括临近出口安全头布置的电线43。电线43连接到电源(没有示出)，电源例如可能是电池。该电源和电线43形成一个电力电路，从破裂盘40穿过出口流路。

当破裂盘40破裂，并且允许流体流进出口管19时，由于破裂盘的破裂而在管中生成的流体力、冲击波、与破裂盘的物理接触，或者这些事件的组合将会损坏电线43。另外，如果破裂盘40表现出泄漏，则作为结果的针对压力事件传感器42的流体堆积将足够破坏适当配置的电线43。当电线43破坏时，该电力电路从闭路变成开路。电路的打开是一个信号，指示该减压装置已经启动或正在泄漏。

本发明预期，传感器14可以是本领域技术人员能够想到的任何类型，例如，传感器14可以是流体PH/酸度值传感器、振动传感器，或者流体液位传感器。

如图1所示，控制器50可操作地连接到传感器14，以接收所生成的信号16。控制器50对信号16进行处理以识别应当发送告警信号给操作者的运行状况，例如当运行状况可能影响辅助装置12的运行时。当操作者应该警惕可能影响辅助装置的运行的运行状况时，控制器50可以生成告警。

传感器14可通过硬线连接将信号16发送到控制器50。另选的是，传感器14可包括发射器，其向控制器50发送无线信号16。可以预期，无线通信可以是频率在大约902到928兆赫之间的发射(transmission)。无线通信可以发生在任何许可的或未许可的射频范围或一些其他的可接受频率下。

该无线通信可使用许多标准通信协议中的任意一个，包括例如，短程无线标准和技术，如蓝牙；3G数字电话服务；全球移动通信“GSM”/码分多址“CDMA”；短消息服务“SMS”；无线以太网“WI-Fi”；或无线应用协议“WAP”。另外，该无线通信可被配置用于“跳频”，其中无线通信使用的频率在连续的发射之间改变。该无线通信可使用本领域技术人员熟知的任何普通的“跳频”运算法则。

控制器50能连接到内部或外部存储器58。控制器50可在存储器58中存储加压容器11和/或辅助装置12遭遇的运行状况的历史。存储的历史可以是原始数据的收集，例如传感器14通过信号16发送的历史。另选的是，控制器50可以处理信号16，并且只将在处理过程中识别的特定数据存储在存储器58中。

控制器50可以包括处理器或计算机。图3详细描述了适用于控制器50的计算机。如图所示，该计算机可以有第一存储器60、辅助存储部62、处理器66(例如中央处理单元)、输入装置70和输出装置72。该计算机可以还包括显示装置68。第一存储器60和辅助存储部62可以存储应用，例如应用64，或由处理器66执行和使用的信息。本发明预期，计算机可以连接到网络74，例如互联网。

尽管计算机被描述成具有各种组件，但是本领域技术人员知道该计算机可以包括额外的或不同的组件。此外，尽管本发明的各方面被描述成存储于存储器中，但是本领域技术人员知道这些方面也可以存储在其他类型的计算机程序产品或计算机可读介质上或从其上读取，例如计算机芯片和辅助存储器装置，包括硬盘、软盘，或CD-ROM或其他形式的RAM或ROM。本发明的这些方面还可以包括实现为软件、硬件或它们的组合的模块，其设置为实现一种特别的方法，该方法执行了与本发明一致的实施方式。另外，该计算机可读介质可以包括用于控制计算机系统以实现一种特别方法的指令。

在图2所示的实施方式中，控制器50被设置为接收信号，该信号表示了容器也许还有辅助装置的由温度、压力和爆炸传感器生成的运行状况。控制器50通过电线48连接到第一压力传感器，通过电线51连接到第二压力传感器，通过电线49连接到温度传感器，并且通过电线43连接到压力事件传感器42。每个传感器都可以生成和发送表示它们连续或周期性的各自功能的信号。控制器50接收各个信号，并且处理这些信号。这些信号可以通过硬线连接或通过无线通信传送到控制器50。本发明预期，每个状况传感器生成的信号都可以通过使用单个双线连接来分配来自应用传感器的阵列的输出的总线系统(例如，Fieldbus、Modbus或者Profibus)传送到控制器50。控制器50可以被编程为处理多种辅助装置和压力容器。

本发明还预期，每个传感器和控制器50都可以包括一种被设置为既可以发射信号又可以接收信号的装置，例如收发器。这种双向通信能力可以用来验证该系统是否在适当地运行。例如，控制器50可向每个传感器发送信号，以确定该特定传感器是否运行。作为响应，该传感器可返回信号到控制器50，以提供诊断信息。基于所返回的信号，或没有返回信号，控制器50可确定每个传感器是否适当地运行。

如图3所示，控制器50还包括输入装置70。输入装置70可以是键盘或相似的装置，其连接到控制器50或与控制器50成为一体。另选的是，输入装置70可以是PC或膝上型计算机，其与控制器50分开。通过使用输入装置70，使用者可以输入与减压装置12的运行相关的特定性能特性。这种性能特性可以包括，例如系统的最大允许工作压力、减压装置的额定启动压力、温度参数(例如，高温和低温)、允许的背压、使用寿命信息、减压装置材料信息以及阈值参数(下面将更详细地描述)。

控制器50处理由每个传感器提供的监视信号以确定是否应该告警操作者现在的或过去的运行状况。例如，当运行状况将影响辅助装置12的运行或者当容器11的流体几乎满了或几乎空了的时候，可能需要通知操作者。例如，在图2中的破裂盘实施方式中，控制器50将识别可能影响破裂盘的启动压力或使用寿命的状况。如果运行状况满足特定状况，控制器50就生成告警54(参照图1)。

另外，控制器50可以被设置为将与容器11的运行状况和辅助装置12的运行状况有关的历史数据存储在内部或外部存储器58中。在当前的预期实施方式中，控制器50存储一系列的监视信号在第一存储器60中。所存储的监视信号表示了系统在近一段时间的运行状况，例如，前15分钟。当接收到新的监视信号后，将新信号存储在第一存储器60中，并且从第一存储器60中删除最旧的信号。这样，控制器50就保持了辅助装置12经受的近期的运行状况的记录。接收到触发信号后，例如，来自压力事件传感器的事件信号，控制器50可以将存储在第一存储器60中的信号历史发送到辅助存储部62。该信号历史然后被分析，以在接收到触发信号前立即提供关于容器的运行状况的信息。

图1还示出，报警装置52可以与控制器50通信。报警装置52可以通过硬线连接或通过无线通信协议与控制器50通信。本发明预期，报警装置52可以是能够展示或提供由控制器50生成的告警的任何装置。这种装置可以包括，例如，计算机监视器、发光二极管、声音生成装置、寻呼机、基于互联网的服务、具有集成LCD显示器的处理器，以及移动电话。

下面的讨论一般描述了几种处理方法，其中控制器50可以确定应当生成告警信息的运行状况，例如当运行状况将影响减压装置的运行时。下面结合图2中所示的破裂盘来描述这些处理方法。本发明预期相似的处理方法可以与其他类型的安全装置和/或压力信息提供装置结合使用。

压力状况

图4的流程图例示了对感测到的由第一压力传感器44生成的压力信号进行分析的第一示范性方法80。如上所述，控制器50接收来自第一压力传感器44的表示了破裂盘40的入口侧的流体压力的信号(步骤82)。

控制器50然后确定是否超过了该盘的运行压力比(步骤84)。当第一压力传感器44感测到的压力比运行压力比阈值大时，就超过了破裂盘的运行压力比。运行压力阈值一般被定义为破裂盘的启动压力的百分比。控制器50被编程为识别这个百分比或它的实际压力值。优选地，需要该信息来确定是否超过了该运行压力比，在控制器的应用设定编程中，该信息作为用于特定减压装置的运行特性的一部分被输入控制器50。如果所感测的压力大于这个阈值，则生成运行压力告警(步骤86)。

生成的告警可以是任意类型被设计用来向操作者通报潜在问题的警报。例如，该告警可以是显示在显示器上的信息、二极管发出的光、声音警报，或远程装置(例如寻呼机或便携式电话)的启动。优选地，生成的告警包括触发警报的运行状况的信息或其他指示。例如，运行压力告警可以包括例如“运行压力比超过”的信息。

控制器50还确定是否超过了破裂盘40的真空能力(步骤88)。可以将特定破裂盘的真空阈值输入控制器50作为性能特性的一部分或者可以使用默认值。如果第一压力传感器44感测到的压力低于真空阈值，则生成真空告警(步骤89)以警告操作者该真空状况。

控制器50还确定是否超过了该破裂盘40的循环寿命(步骤90)。当系统的压力在较低值和较高值之间波动时，出现了“压力循环”。限定该较高值的参数可以输入控制器50或是使用默认值。当经历了预定数量的压力循环后，控制器50将生成“循环寿命超过”告警(步骤91)。

破裂盘40经受的压力循环的数量可以有多种方式计算。在当前的预期实施方式中，当破裂盘40经受从下限到上限的压力波动并且返回到下限时，可以增大循环计数。另选的是，当破裂盘40经受从上限到下限的压力波动并且返回到上限时，可以增大循环计数。

控制器50还可以存储用于循环计数目的的“滞后(hysteresis)”值。该“滞后”值标识了可能影响破裂盘的循环寿命，但是不满足上面描述的阈值标准的压力变化。当破裂盘40经受该上限和下限之间的压力波动，并且比滞后值大时，这个压力波动可以计算为一个循环。例如，破裂盘可以有下循环阈值75psi，上循环阈值92psi和滞后值10psi。每次系统中的压力以10psi波动，但是没有达到75psi或92psi时，可以增大循环计数。通过这个方法，所有的可能影响破裂盘40的循环寿命的压力波动都将被计数。

控制器50进一步确定是否超过了动态循环寿命(步骤92)。动态循环寿命是板之间的压力差从负压变为正压或从正压变为负压的次数的量度。限定了动态循环寿命的值可以被输入控制器50或者可以使用默认值。控制器50保持由第一压力传感器44感测的压力从负压变为正压或从正压变为负压的次数。经过预定次数的改变后，控制器50发出“动态循环寿命超过”告警(步骤93)。

图5的流程示出了分析由第一压力传感器44和第二压力传感器45感测的压力信号的第二示范性方法100。如上所述，控制器50接收了来自第一传感器44的表示破裂盘40入口侧的流体压力的信号(步骤102)，和来自第二压力传感器45的表示破裂盘40出口侧的流体压力的信号(步骤104)。

控制器50确定是否超过了运行压力比(步骤106)。当接收到了入口和出口压力信号二者后，控制器50确定压力差，即，入口压力-出口压力，超过了运行压力比阈值。如上所述，运行压力比被确定为破裂盘40的启动压力的百分比。可以将限定运行压力比阈值的参数输入控制器50或者可以使用默认值。如果压力差超过了运行压力比阈值，则生成“运行压力比”告警(步骤107)。

控制器50还可以确定是否有过大的背压(步骤110)。如果由第二压力传感器45感测到的压力在某个值之上，则可能存在过大的背压。如果破裂盘上的压力差是负压，即，出口压力大于入口压力，并且该负压差超过了预定极限，则也可能存在过大的背压。可以将限定了背压状况的参数输入控制器50或者可以使用默认值。如果出现了任何一种背压状况，就生成“背压”告警(步骤111)。

控制器50还可以确定是否超过了系统的最大允许工作压力(步骤112)。如前所述，当破裂盘两端的压力差大于启动压力时，破裂盘40将启动。如果足够的背压施加在破裂盘上，则入口压力有可能上升到最大允许工作压力之上而破裂盘并不启动。这种状况会使整个系统处于危险中。如果检测到了这种状况，则控制器50生成“MAWP超过”告警(步骤113)。

控制器50还确定是否超过了循环寿命(步骤114)。当破裂盘40上的压力差在下限和上限之间循环时，也可以出现“压力循环”。可以将限定了上限和下限的参数输入控制器50或者可以使用默认值。经历过一定次数的压力循环后，控制器50将生成“循环寿命超过”告警(步骤115)。

控制器50还可以确定是否超过了动态循环寿命(步骤92)。如上所述，动态循环寿命被测量为盘两端的压力差从负压变为正压或从正压变为负压的次数。控制器50保持压力差从负压变为正压或从正压变为负压的次数。在预定的改变次数后，控制器50发出“动态循环寿命超过”告警(步骤117)。

控制器50还可以使用由压力和温度传感器提供的信息来驱动受控安全减压系统(“CSPRS”)。如果所监视的状况表明了迫近过压状况，则控制器50可以启动CSPRS来减轻或阻止过压状况。CSPRS的启动会导致控制阀的打开，从而在工作流体中注入了化学反应剂、吸热介质、灭火介质、催化剂或稳定剂，或是在启动阀的过程中，例如，蝶形阀或球形阀，允许释放足够多的流体以避免或限制过压或低压状况。控制器50还可以生成适当的告警以提醒操作者CSPRS的启动。

温度状况

图6的流程图例示了分析由温度传感器46生成的温度信号的示范性方法120。如上所述，控制器接收来自温度传感器46的信号，该信号表示了破裂盘40入口侧的流体温度(步骤122)。

控制器50确定是否超过了设计温度(步骤124)。如果感测的温度大于上限或低于下限，则超过了设计温度。这些阈值可以被输入控制器50，或者可以使用默认值。在任一种状况下，控制器50都将生成“过高温度”告警(步骤126)。

控制器50还可以确定系统中的流体的温度是否会影响破裂盘40的启动压力(步骤128)。如果系统中的流体的温度偏离了特定极限，则破裂盘40的启动压力会受到影响。可以将破裂盘40中使用的材料的类型连同该特定材料的压力/温度曲线存储在控制器50的存储器中。该压力/温度曲线识别了破裂盘的启动压力在一定温度范围内的改变量。如果控制器50确定系统现在的温度将会使破裂盘启动压力增大一定的百分比，例如，5％，则生成“启动压力受到影响”告警(步骤130)。

控制器50还可以确定系统中的流体的温度是否会影响破裂盘40的服务寿命(步骤132)。如果系统中的流体的温度在某个极限之上，则破裂盘40的服务寿命将会受到影响。比预期更高的温度会使破裂盘在较低压力或压差下启动。控制器50使用针对特定破裂盘材料而存储的压力/温度曲线来确定破裂盘的启动压力是否会减小某个百分比，例如，5％。如果这种状况存在，则控制器50生成“服务寿命受到影响”告警(步骤134)。

可以预期，控制器50可以结合上述的压力和温度确定来识别另外的需要生成告警的状况。例如，如果系统中的流体温度上升到将导致启动压力降低的极限，则控制器可以使用降低的启动压力作为运行压力比阈值计算的基础。在这种情况下，由于启动压力降低，所以运行压力比阈值也会降低。运行压力比阈值的降低可以与启动压力的降低成比例。

启动状况

控制器50还可以响应于接收到的表示破裂盘40遭受了压力事件(例如，启动或泄漏)的信号而生成一个或多个告警。下面将详细描述，这些状况通过从一个或多个压力事件传感器42、第一压力传感器44和第二压力传感器45接收的信号来识别。

当控制器50从压力事件传感器42接收到破裂盘已经启动的信号时，控制器50检验启动信号是否正确。控制器50将检验破裂盘40的入口侧和/或出口侧感测的压力是否支持该启动信号。例如，出口压力是大气压或接近大气压力的状况可以表示该启动信号是错误的。另外，入口压力不一致下降的状况也可以表示启动信号是错误的。控制器50可以生成告警来指示从压力事件传感器42生成了启动信号，但是压力读数不支持该启动信号。如果压力读数支持该启动信号，即，入口压力下降且出口压力上升，则控制器50可以生成破裂盘已经启动的告警。

控制器50还可以识别破裂盘40已经启动，但是压力事件传感器42没有提供启动信号的状况。这种状况会发生在低压破裂的情况下，其中流体流速不足以触发压力事件传感器42。这种状况可通过入口压力的下降伴随出口压力的上升来识别。如果检测到了这种状况，则控制器50可以生成适当的告警。

其他状况

控制器50还可以识别其他状况，例如疑似破裂盘故障。一些破裂盘有大于1的损坏比。这表明损坏的破裂盘将在高于额定启动压力的压力下启动。当由第一压力传感器44和第二压力传感器45感测的入口压力或压差超过额定启动压力的一定百分比(例如110％)时，控制器50可以识别这种状况。识别出这种状况时，控制器50将生成适当的告警。

当容器11中的流体几乎要满或几乎要空时，控制器50也会警告操作者。传感器，例如，压力开关或压力指示器，可以连接到容器11来监视容器中的流体液位。当传感器确定容器11中的流体液位接近最大值或最小值时，传感器可以发送信号到控制器50，指示迫近过压或低压状况。这个信号可以通过前面描述的无线通信系统发送给控制器50。接收到该信号后，控制器50可以为操作者生成适当的告警。操作者随后可以打开供给阀来补充容器11中的流体供应，或关闭供给阀以切断流入容器11的流体。例如，如果容器11被用作供给过程，则当容器11中的流体液位几乎耗尽时，控制器50可以生成告警。同样地，如果容器11正在从供给箱接收流体，则当容器11已经接收了它所需的流体时，控制器50可以生成告警。还可以预期，控制器50可以与供给系统结合以自动关闭或打开阀，从而解除或阻止过压或低压的状况。

非重闭式压力释放装置的受控运行

如上所述，辅助装置12可以是非重闭式压力释放装置。这种非重闭式压力释放装置打开后不能自动重闭式，而且打开后在下次使用之前必须更换或复位。这些非重闭式压力释放装置的例子包括爆炸板、轴销阀、破坏销阀和如图2中所示的破裂盘。在包括非重闭式压力释放装置的系统中，还可以提供启动机械装置13，如图7中所示。该启动机械装置13可以与非重闭式压力释放装置12可操作地接合，使得该启动机械装置13在启动时能打开非重闭式压力释放装置12。可以在该系统中使用的启动机械装置13的例子包括电致动器、空气致动器，弹簧加载致动器、火工装置和螺线管。其他合适的启动机械装置包括被设置用来驱动活塞的气体发生器。当这种启动机械装置启动时，气体发生器使活塞运动，从而打开了非重闭式压力释放装置。提供一个已经描述过的这种类型的第二启动机械装置也是人们所希望的。当提供第二启动机械装置时，在第一启动机械装置不能适当启动的状况下，它可以启动从而打开非重闭式压力释放装置12。

图9例示了受控非重闭式压力释放装置的一个实施方式。启动机械装置13可操作地连接到一破裂盘40，其与图2所示的破裂盘相似。该启动机械装置13可以是例如，火工装置。当压力传感器48或温度传感器46测量到预定状况时，控制器50可以启动该启动机械装置13。在这个系统中，上面描述了监视系统的压力传感器48和温度传感器46。当启动机械装置13启动时，它使得破裂盘40破裂，从而将压力释放到出口管19中。

图10例示了受控非重闭式压力释放装置的另一个实施方式。销142以本领域技术人员公知的方式设置在销固定架144中。销142可以是轴销、安全销、破裂销，或任何其他合适的销。启动机械装置13按照可与销142相结合来运转的方式安装。当压力传感器44(或任何其他合适的传感器)检测到预定状况时，控制器50可以使启动机械装置13启动。启动后，启动机械装置13使销142失效，从而允许活塞146和阀148移开入口管18。一旦阀148与入口18分离，就允许压力通过出口管19溢出。

受控压力释放系统中的控制器50可以监视来自传感器14的信号16。该信号可以指示该加压系统的运行状况，例如包括压力或温度。当控制器50检测到表示预定状况的信号16时，它可以发送信号17到启动机械装置13，由此使该启动机械装置启动，并且打开该非重闭式压力释放装置。控制器50可以被设置为响应于许多预定状况而启动该启动机械装置13，所述状况包括会对加压系统、传感器，或压力释放装置的性能造成不良影响的状况。在一个实施方式中，控制器50可以被设置为将加压容器的至少一项运行状况与压力释放装置的至少一种性能特性进行比较。

在另一个实施方式中，如图8所示，非重闭式压力释放装置12可以被设置为当该非重闭式压力释放装置12打开时，通过喷嘴15向加压容器中注入流体F。该非重闭式压力释放装置12可以包括例如，如图9中所示的破裂盘40或图10中所示的轴销阀。按照本实施方式，一旦压力释放装置12打开，流体F就会注入或被允许流入加压容器11。在这个实施方式中，可以就其在加压容器中减少压力的能力来挑选流体。合适的流体可包括化学反应剂、吸热介质、灭火介质、催化剂和稳定剂。

启动机械装置13可以还通过触发器来启动，该触发器可以通过本领域中公知的手动运行或独立系统运行。操作者或独立系统可以监视传感器的信号，并且一旦观测到加压容器的预定状况，就决定运行触发器。触发器因此可以通过操作者手动运行，或通过独立系统自动运行。另外，触发器可以通过本领域公知的远程控制方式运行。

在一个实施方式中，受控压力释放系统可以使用上面描述过的监视系统的控制器50。在这样一个实施方式中，控制器50可被设置为监视启动机械装置13的启动。另外，还提供了监视系统的警报装置52。控制器50可以被设置为当启动机械装置13启动或失效时，通过该报警装置52生成告警。控制器50还可以被设置为当启动机械装置13无法适当启动时，提供一个信号来关闭使用加压容器11的过程。

根据本发明的其他实施方式，非重闭式压力释放装置12可以被设置为响应于第二预定压力而自动启动。在这个实施方式中，非重闭式压力释放装置12提供了另外的安全级。例如，如果启动机械装置13在预定的第一压力状况下无法适当启动，则非重闭式压力释放装置12可以在第二预定压力状况下自动启动。

通过前面的描述可以想到，本发明的受控压力释放系统可以基于加压容器的运行状况而打开非重闭式压力释放装置。本发明的系统触发启动机械装置来打开非重闭式压力释放装置，以保证加压系统的完整性和运行。

本领域技术人员可以想到的是，可以对本发明的制造方法和受控压力释放系统的结构作出各种变形和改变，而不脱离本发明的精神和本质。考虑所公开的说明书和实质，本发明的其他实施方式对本领域的技术人员来说也非常明显。说明书和实施方式都只是示范性的，本发明的实际范围和精神在下面的权利要求书中指明。

Claims (19)

1.一种用于加压容器的受控压力释放系统，该受控压力释放系统包括：

非重闭式压力释放装置；

启动机械装置，其被设置为打开该压力释放装置；

可操作地设置在该加压容器中的传感器，该传感器被设置为生成表示该加压容器的至少一项运行状况的监视信号；和

控制器，其被设置为接收该监视信号，并且当加压容器系统的至少一项运行状况达到预定极限时，触发该启动机械装置。

2.根据权利要求1所述的受控压力释放系统，其中，所述非重闭式压力释放装置是从由破裂盘、爆炸板、轴销阀和破坏销阀构成的组中选择的。

3.根据权利要求1所述的受控压力释放系统，其中，所述启动机械装置是从由电致动器、气体致动器、弹簧加载致动器、火工装置和螺线管构成的组中选择的。

4.根据权利要求1所述的受控压力释放系统，其中，所述启动机械装置还包括：

气体发生器；和

活塞。

5.根据权利要求1所述的受控压力释放系统，其中，所述控制器被设置为：将所述加压容器的至少一项运行状况和所述压力释放装置的至少一种性能特性进行比较。

6.根据权利要求5所述的受控压力释放系统，其中，所述控制器还被设置为：当所述至少一项运行状况超过所述压力释放装置的至少一种设计规范时，生成告警。

7.根据权利要求1所述的受控压力释放系统，其中，所述非重闭式压力释放装置被设置为在所述启动机械装置无法起作用的情况下，在预定响应压力下自动启动。

8.一种用于加压容器的受控压力释放系统，该受控压力释放系统包括：

非重闭式压力释放装置；

第一启动机械装置，其被设置为打开该非重闭式压力释放装置；

可操作地设置在该加压容器中的传感器，该传感器被设置为监视该加压容器的至少一项运行状况，该传感器还被设置为发送表示该至少一项运行状况的信号；

控制器，其被设置为接收该信号，并且当运行状况超过预定极限时，触发第一启动机械装置；并且

其中，该非重闭式压力释放装置被设置为，当该非重闭式压力释放装置打开时，向该加压容器中注入流体。

9.根据权利要求8所述的受控压力释放系统，其中，所述流体是从由化学反应剂、吸热介质、灭火介质、催化剂和稳定剂构成的组中选择的。

10.根据权利要求9所述的受控压力释放系统，其中，第一启动机械装置是从由电致动器、气体致动器、弹簧加载致动器、火工装置和螺线管构成的组中选择的。

11.根据权利要求8所述的受控压力释放系统，其中，所述控制器还被设置为：监视所述启动机械装置的启动。

12.根据权利要求11所述的受控压力释放系统，其中，所述控制器还被设置为：当所述控制器启动所述启动机械装置时，生成告警。

13.根据权利要求11所述的受控压力释放系统，其中，所述控制器还被设置为：当第一启动机械装置无法适当启动时，生成告警。

14.根据权利要求11所述的受控压力释放系统，其中，所述控制器还被设置为：当第一启动机械装置无法适当启动时，提供用于发起对利用所述加压容器的处理进行关闭的信号。

15.根据权利要求11所述的受控压力释放系统，该受控压力释放系统还包括第二启动机械装置，其中，所述控制器还被设置为：当第一启动机械装置无法适当启动时，启动第二启动机械装置。

16.根据权利要求8所述的受控压力释放系统，其中，所述非重闭式压力释放装置被设置为：当第一启动机械装置无法运行时，在预定压力下自动打开。

17.一种用于加压容器的受控压力释放系统，该受控压力释放系统包括：

非重闭式压力释放装置；

启动机械装置，其被设置为打开该压力释放装置；

传感器，其被设置为监视该加压容器的至少一项运行状况，该传感器还被设置为生成表示该至少一项运行状况的信号；

触发器，其被设置为当该信号指示极限状况时，启动该启动机械装置。

18.根据权利要求17所述的受控压力释放系统，其中，所述触发器是手动操作的。

19.根据权利要求17所述的受控压力释放系统，该受控压力释放系统还包括遥控器，其中，该遥控器被设置为使所述触发器运行。

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