CN106481856A - 具有管线内过压释放的背压控制调节器 - Google Patents

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Abstract

具有管线内过压释放的背压调节器包括被流体地平行布置的第一压力调节器和第二压力调节器，该第一压力调节器和第二压力调节器通过共同的调节器外壳连接。

Description

具有管线内过压释放的背压控制调节器
技术领域
本公开内容总体上涉及背压控制调节器，并且更具体而言，涉及具有管线内过压释放的背压控制调节器。
背景技术
过程控制系统通常采用压力调节器(例如，背压调节器)来控制或保持过程流体的压力以保护对高压敏感的仪器或其它控制设备。流体调节器(诸如，例如背压调节器)通常包括具有用于感测调节器的入口处的加压流体的压力的压力传感器(诸如，活塞)的流体阀组件。当入口处的加压流体的压力超过基准压力或设置点压力(例如，由流体调节器提供)时，压力传感器使得流体阀的流动控制构件打开以允许通过入口与出口之间的调节器主体的流体流动。
背压调节器被设计为将系统中的流体的背压保持在设置范围内。如果系统中的背压超过设置范围，则可能损坏内部调节器部件。出于此原因，具有背压调节器的大多数系统包括位于背压调节器下游的压力释放阀以防止内部压力超过背压调节器部件的设计极限。
然而，将压力释放阀并入到系统中是昂贵的解决方案。另外，诸如当下游部件(诸如阀)闭合时，某些系统经常经历超过背压调节器的设计极限的暂时的流体压力偏离。这些经常的暂时的压力偏离(但不足够显著来损坏背压调节器部件)通常足够显著来激活压力释放阀。因此，通常当实际上不需要压力释放阀时可能致动压力释放阀。因此，在这种情况下的压力释放阀过早磨损，导致额外的成本。此外，下游的压力释放阀包括许多另外的泄漏路径，这增加了流体泄漏的可能性。
发明内容
根据某些方面，本文中所描述的背压调节器提供了为第一或初级压力调节器提供免受超过期望的最大流体压力的瞬态流体压力波动的安全保护而同时通过降低由于瞬态流体过压情况而造成的激活频率来减小对下游压力释放阀的磨损。另外，所公开的背压调节器可以减少系统部件的数量，其减少了潜在的泄漏路径的数量并因此减少了潜在的流体泄漏的数量。
在一个示例性布置中，一种背压调节器包括：第一压力调节器和第二压力调节器，所述第一压力调节器和所述第二压力调节器被流体地平行布置并通过共同的调节器外壳连接。
根据本公开内容的教导，背压调节器的前述方面和/或示例性方面中的任何一个或多个方面还可以包括下面可选形式中的任何一个或多个形式。
在某些可选形式中，所述第一压力调节器具有第一流量，并且所述第二压力调节器具有较高的第二流量。
在其它可选形式中，所述第二压力调节器在处于所述第一压力调节器的最大流体压力设置或高于所述第一压力调节器的最大流体压力设置的情况下被激活。
在其它可选形式中，所述共同的调节器外壳包括流体入口和流体出口、第一压力调节器通道、以及第二压力调节器通道。在某些形式中，所述第一压力调节器通道的流量比所述第二压力调节器通道的流量低。在其它形式中，所述第一压力调节器通道的流量为：大约1800psi下的大约50SCFM至大约2300psi下的大约100SCFM。
在其它可选形式中，所述第一压力调节器通道具有第一压力调节器入口，所述第一压力调节器入口具有第一横截面面积，并且所述第二压力调节器通道具有第二压力调节器入口，所述第二压力调节器入口具有第二横截面面积，并且所述第二横截面面积大于所述第一横截面面积。
在其它可选形式中，所述第一压力调节器通道包括第一压力调节器出口，并且所述第一压力调节器出口的横截面面积大于所述第一压力调节器入口。
在其它可选形式中，所述第二压力调节器通道具有第二压力调节器出口，并且所述第二压力调节器出口的横截面面积近似等于所述第二压力调节器入口的所述横截面面积。
在其它可选形式中，所述第一压力调节器包括第一偏置元件，并且所述第二流体压力调节器包括第二偏置元件，并且与所述第二偏置元件相比，所述第一偏置元件产生较小的偏置力。
在其它可选形式中，所述第一压力调节器位于所述调节器外壳的与所述第二压力调节器相对的一侧。
在其它可选形式中，所述第二压力调节器的最大压力比所述第一压力调节器的最大压力高近似10％。在某些可选形式中，所述第一压力调节器将压力调节至大约6,000psi与大约10,000psi之间，并且所述第二压力调节器将压力调节至大约10,000psi与大约11,000psi之间。
在其它可选形式中，一种流体流动系统包括所公开的背压调节器和位于所述背压调节器下游的压力释放阀。
附图说明
图1是具有管线内过压释放的背压调节器的平面视图；
图2是图1中的背压调节器的纵向横截面视图；
图3是图2中的区域“B”的特写纵向横截面视图；以及
图4是图2中的区域“C”的特写纵向横截面视图；
在本公开内容易于各种修改和替代构造的同时，已经在图中示出了并且下面将详细描述其某些示例性实施例。然而，应当理解，不存在将本公开内容限制于所公开的具体形式的意图，而是相反，意图涵盖落在本发明的精神和范围内的所有修改、替代构造、和等同形式。
具体实施方式
现在转到图1，例示了具有管线内压力释放的背压调节器10的一个实施例。背压调节器10可以操作地连接至系统中的流体流动路径以控制系统内的背压。在某些情况下，流体流动路径可以包括可选的下游压力释放阀(在图中未示出)。背压调节器10包括通过共同的调节器外壳12彼此平行连接的第一压力调节器100和第二压力调节器200。在图1-图4中所例示的实施例中，第一压力调节器100位于外壳12的与第二压力调节器相对的侧上。
通常，第一压力调节器100将系统内的流体压力调节为在期望的最小背压与期望的最大背压之间。当系统中的流体压力超过第一压力调节器100的期望的最大背压时，第二压力调节器200将系统内的流体压力调节至更高的范围。例如，在一个实施例中，第一压力调节器100具有6,000psi的最小背压和10,000psi的最大背压。如果系统压力超过10,000psi，则第二压力调节器200尝试将流体压力调节为在第二最小背压(例如，10,000psi)与第二最大背压(例如，11,000psi)之间。该更高但更窄的第二流体压力范围(其由第二压力调节器200来调节)用作减震器，因为可以在无需激活下游压力释放阀的情况下对超过10,000psi的瞬态背压尖峰进行调节。以此方式，第二压力调节器200降低了对下游压力释放阀的磨损(因为这些阀不像通常那样激活)而同时保护第一压力调节器100的内部部件(例如，在该实施例中，通过将最大系统压力限制为仅仅高于期望的最大值的10％)。
更具体而言，当流体压力超过第一流体压力调节器100的最大流体压力设置时，第二流体压力调节器200开始打开，这产生了替代的流体流动通道。因此，第二流体压力调节器200提供了处于或高于第一流体压力调节器100的最大流体压力设置的增大的流速容量。因而，用于将系统流体压力调节为接近最大压力的第一流体压力调节器100的能力可以得到延伸，而同时为第一流体压力调节器100的部件提供安全压力保护并同时防止任何下游压力释放阀的过早致动。
现在转到图2-图4，第一压力调节器100通过调节器外壳12流体地连接至流体入口14和流体出口16。类似地，第二压力调节器200通过调节器外壳12流体地连接至流体入口14和流体出口。流体入口14包括入口流动路径20，该入口流动路径20分支成第一压力调节器入口22和第二压力调节器入口24。第一压力调节器入口22通过第一压力调节器喉部28通向第一压力调节器出口26。在一个示例中，第一压力调节器入口22的横截面面积小于第一压力调节器出口26的横截面面积。第二调节器入口24通过第二压力调节器喉部32通向第二压力调节器出口30。在一个示例中，第二压力调节器出口30的横截面面积近似等于第二压力调节器入口24的横截面面积。
第一压力调节器100包括致动器134，致动器134具有将第一阀杆138朝第一压力调节器入口22偏置的第一偏置元件136(诸如，偏置弹簧)。控制元件(诸如，第一阀塞140)附接至第一阀杆138并且响应于第一偏置元件136而与第一阀杆138一起移动。
第二压力调节器200包括致动器234，致动器234具有将第二阀杆238朝第二压力调节器入口24偏置的第二偏置元件236(诸如，偏置弹簧)。控制元件(诸如，第二阀塞240)附接至第二阀杆238并且响应于第二偏置元件236而与第二阀杆238一起移动。
由第一偏置元件136所产生的偏置力通常小于由第二偏置元件236所产生的偏置力，以使得相比于第一压力调节器100，第二压力调节器200在更高的背压值下激活。
另外，第二调节器入口24大于(例如，具有更大的横截面面积)第一调节器入口22，从而相比于第一调节器入口22，第二调节器入口24可以适应(accommodate)更高的流体流速。因此，当系统中的流体背压超过第一压力调节器100的最大背压的设置点时，第二压力调节器200开始打开并且流经第二调节器入口24的流体允许流体压力在较长的时间段内保持在第一压力调节器100的最大背压的设置点处或附近。
在一个示例中，背压调节器最初允许系统中的背压构建至(build to)第一设置点(例如，大约1700psi)。第一压力调节器将背压调节为在低压或第一设置点与高压或第二设置点之间。随着压力构建，第一压力调节器例如通过流速从大约1800psi下的大约50SCFM增加至大约2300psi下的大约100SCFM来允许更大的流体流速通过。在第二设置点上方，第二压力调节器开始打开，在压力的较慢的增长速率的情况下允许较大的流体流速。
本文中所描述的背压调节器有利地为第一或初级压力调节器提供了免受超过期望的最大流体压力的瞬态流体压力波动的安全保护而同时通过降低由于瞬态流体过压情况而造成的激活频率来降低对下游压力释放阀的磨损。另外，所公开的背压调节器可以减少系统部件的数量，这减少了潜在的泄漏路径的数量并且因此减少了潜在的流体泄漏的数量。
尽管根据本公开内容的教导已经在本文中描述了某些背压调节器，但所附权利要求的范围不限于此。相反，权利要求涵盖了很大程度上落在可允许的等同形式的范围内的本公开内容的教导的所有实施例。

Claims (15)

1.一种背压调节器，包括：
第一压力调节器和第二压力调节器，所述第一压力调节器和所述第二压力调节器被流体地平行布置并通过共同的调节器外壳连接。
2.根据权利要求1所述的背压调节器，其中，所述第一压力调节器具有第一流量，并且所述第二压力调节器具有较高的第二流量。
3.根据权利要求1所述的背压调节器，其中，所述第二压力调节器在处于所述第一压力调节器的最大流体压力设置或高于所述第一压力调节器的最大流体压力设置的情况下被激活。
4.根据权利要求1所述的背压调节器，其中，所述共同的调节器外壳包括流体入口和流体出口、第一压力调节器通道、以及第二压力调节器通道。
5.根据权利要求4所述的背压调节器，其中，所述第一压力调节器通道的流量比所述第二压力调节器通道的流量低。
6.根据权利要求5所述的背压调节器，其中，所述第一压力调节器通道的流量为：大约1800psi下的大约50SCFM至大约2300psi下的大约100SCFM。
7.根据权利要求4所述的背压调节器，其中，所述第一压力调节器通道具有第一压力调节器入口，所述第一压力调节器入口具有第一横截面面积，并且所述第二压力调节器通道具有第二压力调节器入口，所述第二压力调节器入口具有第二横截面面积，所述第二横截面面积大于所述第一横截面面积。
8.根据权利要求7所述的背压调节器，其中，所述第一压力调节器通道包括第一压力调节器出口，所述第一压力调节器出口的横截面面积大于所述第一压力调节器入口的横截面面积。
9.根据权利要求8所述的背压调节器，其中，所述第二压力调节器通道包括第二压力调节器出口，所述第二压力调节器出口的横截面面积近似等于所述第二压力调节器入口的所述横截面面积。
10.根据权利要求1所述的背压调节器，其中，所述第一压力调节器包括第一偏置元件，并且所述第二压力调节器包括第二偏置元件。
11.根据权利要求10所述的背压调节器，其中，与所述第二偏置元件相比，所述第一偏置元件产生较小的偏置力。
12.根据权利要求1所述的背压调节器，其中，所述第一压力调节器位于所述调节器外壳的与所述第二压力调节器相对的一侧。
13.根据权利要求1所述的背压调节器，其中，所述第二压力调节器的最大压力比所述第一压力调节器的最大压力高近似10％。
14.根据权利要求11所述的背压调节器，其中，所述第一压力调节器将压力调节至大约6,000psi与大约10,000psi之间，并且所述第二压力调节器将压力调节至大约10,000psi与大约11,000psi之间。
15.一种流体流动系统，包括根据权利要求1所述的背压调节器和位于根据权利要求1所述的背压调节器下游的压力释放阀。
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