CN110168233A - 本地致动的部分行程测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的各实施例描述了用于测试紧急隔离阀的运行的机械操作和电动操作的、本地致动的部分行程测试装置和系统。

Description

本地致动的部分行程测试系统
技术领域
本发明涉及一种用于测试紧急隔离阀(emergency isolation valves)的运行的、本地致动的部分行程(partial stroke)测试系统。
背景技术
部分行程测试(PST)是一种在过程控制系统中使用的方法，其允许在没有完全物理地关闭紧急隔离阀(EIV)的情况下测试紧急隔离阀的可能故障模式的选定百分比。通常，PST经由计算机控制系统执行，其中该系统与EIV通信以部分关闭阀然后打开阀。PST的目的是确定EIV是否正常运行以确保在紧急情况需要关闭EIV时工业过程的安全运行。PST在石油、天然气、石化和电力行业以及许多具有PST功能的基于计算机的控制系统中很常见。
通常，基于计算机的PST系统是远程操作的并且具有相对复杂的设计，包括复杂的布线、多个输入/输出线、大量文档、全行程/复杂校准以及诸如增压器(booster)等许多设计构件。此外，一些基于计算机的PST系统可能对空气质量敏感，并且由于要求全行程以用于精确的定位器校准而导致在线更换可能不是可选项。此外，一些系统在操作期间可能具有连续的空气消耗和功率消耗，并且还可能对阀具有额外的高度要求，因此需要更多的安装空间。
发明内容
这里，已更详细地描述本发明的某些具体实施例。为了提供这些实施例的简明描述，可能未在说明书中描述实际实施方式的所有特征。在开发任何此类实际实施方式时，如在任何工程或设计项目中，可以进行许多实施方式上的具体变化以实现特定目标，诸如遵守系统相关和业务相关的约束，这些约束可能因实施方式而异。这种开发努力可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本发明的普通技术人员来说，这将是设计、生产和制造的常规任务。
某些实施例包括用于测试单作用(single acting)紧急隔离阀的、本地致动的部分行程测试装置。所述装置包括：机械操作阀；流量控制阀，其联接至所述机械操作阀的通气端口，所述流量控制阀能操作为调节来自所述通气端口的空气流量；以及阀位置指示器，其传达所述单作用紧急隔离阀的位置，所述阀位置指示器与所述机械操作阀在视觉上接近。
所述流量控制阀可以集成到所述机械操作阀的所述通气端口。所述机械操作阀可以为3/2手动操作阀。所述机械操作阀可以为5/2手动操作阀。某些实施例还可以包括：空气供应管线，所述空气供应管线联接至所述机械操作阀的输入端口，所述空气供应管线具有过滤和调节供应至所述输入端口的空气的空气过滤调节器；3/2电磁阀，其具有第一端口，所述第一端口经由空气流动管线联接至所述机械操作阀的工作端口；以及工作流动管线，其联接在所述3/2电磁阀的第二端口与所述单作用紧急隔离阀的端口之间，所述工作流动管线提供双向气流。
某些实施例包括用于测试双作用紧急隔离阀的、本地致动的部分行程测试装置。所述装置包括：机械操作阀，其具有第一通气端口、第二通气端口、第一工作端口和第二工作端口，其中，所述第一通气端口和所述第二通气端口能操作为将空气从所述机械操作阀排出，并且所述第一工作端口联接至第一流量控制阀，并且所述第二工作端口能操作为调节通向联接至所述双作用紧急隔离阀的第一电磁阀的空气流量。该装置还包括：所述第一流量控制阀，其能操作为调节通向联接至所述双作用紧急隔离阀的第二电磁阀的空气流量；以及第二流量控制阀，其联接至所述机械操作阀的所述第一通气端口，所述第二流量控制阀能操作为调节空气流量；以及阀位置指示器，其传达所述双作用紧急隔离阀的位置，所述阀位置指示器与所述机械操作阀在视觉上接近。所述机械操作阀可以为3/2手动操作阀。所述机械操作阀可以为5/2手动操作阀。所述第一流量控制阀可以与所述机械操作阀的所述第一工作端口集成在一起。所述第二流量控制阀可以与所述机械操作阀的所述第一通气端口集成在一起。
某些实施例包括用于测试单作用紧急隔离阀的电动操作的、本地致动的部分行程测试装置。所述装置包括：3/2电磁阀，其联接至电动致动器；流量控制阀，其联接至所述3/2电磁阀的通气端口，所述流量控制阀能操作为调节空气流量；以及阀位置指示器，其传达所述单作用紧急隔离阀的位置，所述阀位置指示器与所述3/2电磁阀在视觉上接近。
所述装置的某些实施例还包括：空气供应管线，其联接至所述3/2电磁阀的输入端口，所述空气供应管线包括过滤和调节供应至所述输入端口的空气的空气过滤调节器；第二3/2电磁阀，其具有第一端口，所述第一端口经由空气流动管线联接至所述第一3/2电磁阀的工作端口，所述第二3/2电磁阀是具有排气端口的通用型3/2电磁阀；以及工作流动管线，其联接在所述第二3/2电磁阀的第二端口与单作用紧急隔离阀的端口之间，所述工作流动管线提供双向气流。在某些实施例中，流量控制阀与3/2电磁阀的通气端口集成在一起。电动致动器可以包括部分行程测试限位开关(limit switching)电路。
某些实施例包括用于测试双作用紧急隔离阀的、本地致动的部分行程测试装置。所述装置包括：第一电磁阀，其具有电动致动器、第一通气端口、第二通气端口、第一工作端口和第二工作端口，其中，所述第一通气端口和所述第二通气端口能操作为将空气从所述第一电磁阀排出，并且所述第一工作端口联接至第一流量控制阀，并且所述第二工作端口能操作为调节通向联接至所述双作用紧急隔离阀的第二电磁阀的空气流量。所述装置还包括：所述第一流量控制阀，其能操作为调节通向联接至所述双作用紧急隔离阀的第三电磁阀的空气流量；第二流量控制阀，其联接至所述第一电磁阀的所述第一通气端口，所述第二流量控制阀能操作为调节空气流量；阀位置指示器，其传达所述双作用紧急隔离阀的位置，所述阀位置指示器与所述第一电磁阀在视觉上接近。所述第一流量控制阀可以与所述第一电磁阀的所述第一工作端口集成在一起。所述第二流量控制阀可以与所述第一电磁阀的所述第一通气端口集成在一起。在某些实施例中，所述装置还包括部分行程测试限位开关电路。所述阀位置指示器可以传达所述双作用紧急隔离阀向流体流打开的直径百分比。所述阀位置指示器可以利用颜色、数字、字母或图形标记中的一种或多种，或者其组合来传达所述双作用紧急隔离阀向流体流打开的直径百分比。
附图说明
通过结合附图阅读详细描述，本领域普通技术人员将容易理解各实施例。为了便于描述，类似的附图标记表示类似结构元件或方法中的类似过程。可以通过实例和附图的方式来说明各实施例。
图1示意性地示出了根据各种实施例的用于测试单作用紧急隔离阀的机械操作的、本地致动的部分行程测试装置。
图2示意性地示出了根据各种实施例的用于测试双作用紧急隔离阀的机械操作的、本地致动的部分行程测试装置。
图3示意性地示出了根据各种实施例的用于测试单作用紧急隔离阀的电动操作的、本地致动的部分行程测试装置。
图4示意性地示出了根据各种实施例的用于测试双作用紧急隔离阀的电动操作的、本地致动的部分行程测试装置。
具体实施方式
本发明描述了与用于测试紧急关闭阀的运行的、本地致动的部分行程测试系统相关的各种实施例。可能描述和披露其它实施例。
在以下描述中，阐述了许多细节以便提供对各种实施例的透彻理解。在其它情况下，可能未具体地详细描述众所周知的过程、装置和系统，以免不必要地模糊各种实施例。另外，各种实施例的说明可能省略某些特征或细节，以免模糊各种实施例。
在以下详细描述中，参考形成本发明的一部分的附图。在所有附图中，类似的数字可以表示类似的部件。附图可以提供可以实践本发明的主题的各种实施例中的一些的说明。可以利用其它实施例，并且可以在不背离本发明的范围的情况下做出逻辑上的改变。
该说明书可以使用短语“在一些实施例中”、“在各种实施例中”、“在一个实施例中”或“在实施例中”，其分别可以指代相同或不同实施例中的一个或多个。此外，关于本发明的实施例使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义的。
披露和描述了本地致动的部分行程测试(PST)装置和方法的各种实施例。与各种商用PST装置和系统相比，这里的各种实施例提供了真正安全、设计和操作简单并且经济的设备和方法。PST可以是本地致动的(LAPST)并且可以用于测试单作用或双作用紧急隔离阀。PST可以通过基于机械的方法或基于电(电动)的方法来本地致动。在基于机械的PST方法和系统中，可以在PST方法中使用机械操作阀。一些基于机械的装置和方法可以涉及机械阀的手动操作以执行PST。阀可以包括任何类型的机械装置以操作阀。阀用于将空气导入和导出致动器。该系统还可以包括用于单作用致动器的单向流量控制阀。对于单作用致动器，阀可以为3/2类型。该系统还可以包括用于双作用致动器的两个单向流量控制阀。对于双作用致动器，阀可以为5/2型。单向流量控制阀可以在一个方向上提供全孔流动，并且在相反方向上提供受限制的流动。单向流量控制阀用于减慢来自致动器的空气在受限制流动方向(远离阀)上的加压和排出速率。PST系统中可以包括隔离阀和旁通阀，以提供用于在线更换和隔离PST系统的机构，并且在PST系统中可以包括在预期行程测试位置处的限位开关以设定选定的百分比以提供报警。各种实施例中的一些可以是基于电的装置，该基于电的装置具有操作电磁阀的按钮以执行PST。各种实施例不需要具有紧急关闭系统(逻辑解算器)的接口，因为它们在被测试的阀附近被本地致动。各种实施例可用于失效打开、失效关闭、单作用和双作用致动器。各种实施例包括通过按压按钮或者移动操作杆或键来本地致动部分行程测试，同时经由被测试阀上的本地阀位置指示器在视觉上监测阀移动。在各种实施例中，当达到阀的目标位置时，将完成部分行程测试，此时释放测试按钮/操作杆/键以允许阀返回在PST启动之前的初始位置。在各种实施例中，显示装置和阀位置指示器在视觉上接近本地致动的部分行程测试装置。在各种实施例中，显示装置可安装在阀旁边的面板上，以便于在测试期间观察本地阀位置指示器。显示装置可以包括指示器，其显示阀的“打开”或“关闭”位置以及阀的“打开”或“关闭”位置的百分比。这些指示器可以包括颜色、数字、字母或图形标记或这些标记的组合以显示阀位置。在某些实施例中，阀位置指示器传达双作用紧急隔离阀向流体流打开的直径百分比。在某些实施例中，阀位置指示器利用颜色、数字、字母或图形标记中的一种或多种，或者其组合来传达双作用紧急隔离阀向流体流打开的直径百分比。
图1示意性地示出了根据各种实施例的用于测试单作用紧急隔离阀102的机械操作的、本地致动的部分行程测试装置100。装置100包括机械操作阀104。机械操作阀104可以为3/2或5/2手动阀。装置100还包括联接到机械操作阀104的通气端口108的流量控制阀106。空气供应管线110用于向机械操作阀104的输入端口112提供空气。空气供应管线110可以结合有过滤和调节供应到输入端口112的空气的空气过滤调节器114。装置100包括操作机械操作阀104的机械装置105，诸如按钮或操作杆或键等。装置100经由装置105被本地致动，而不是经由计算机逻辑控制器系统被远程致动。显示装置可以安装在紧急隔离阀102旁边的面板上，以便在测试期间容易地观察阀位置指示器。装置100还经由空气流动管线120联接至3/2电磁阀116(诸如SIL 3电磁阀等)的第一端口118。空气流动管线120将手动阀104的工作端口122连接到电磁阀116的第一端口118。在本实施例中，工作流动管线124在电磁阀116的第二端口126与单作用紧急隔离阀102的端口128之间建立连接。工作流动管线124提供双向气流。流量控制阀106限制空气从手动阀104的通气端口108沿远离阀104的方向109流动。在本实施例中，3/2电磁阀116是通用型通常通电的3/2电磁阀。在其它实施例中，流量控制阀106可以集成在阀104的通气端口108内。阀104可以被制造为以流量控制阀106作为阀104的设计元件，以便提供带有流量控制器的集成阀。在各种实施例中，3/2电磁阀116还包含排气端口130。通过3/2电磁阀116的流动是双向的，其方向取决于阀102的PST的进展。
图2示意性地示出了根据各种实施例的用于测试双作用紧急隔离阀202的机械操作的、本地致动的部分行程测试装置200。装置200包括具有第一通气端口208和第二通气端口213的5/2机械操作阀204，其中第一通气端口208和第二通气端口213用于将空气从5/2机械操作阀204向切断阀排出。装置200还包括联接到5/2机械操作阀204的第一通气端口208的第一流量控制阀206。流量控制阀206用于限制或允许空气从第一通气端口208流动。空气供应管线210用于向5/2机械操作阀204的输入端口212提供空气。空气供应管线210可以包括过滤和调节空气的空气过滤调节器214。具有第一端口218的第一3/2电磁阀216经由第一工作管线220联接到5/2机械操作阀204的第一工作端口222。第一3/2电磁阀216可以是通用型通常通电的3/2电磁阀，并且包括空气入口229。第一工作端口222可经由5/2机械操作阀204的机械装置205的定位能操作地联接到第二通气端口213。机械装置205可以是操纵杆或按钮或键或用于操作5/2机械操作阀204的一些其它类型的机械装置。装置200可以包括第二流量控制阀207，第二流量控制阀207在5/2机械操作阀204的第一工作端口222与第一3/2电磁阀216的第一端口218之间的第一工作管线220上运行。第二流量控制阀207用于限制或允许来自第一工作端口222的空气。第二工作流动管线224将第一3/2电磁阀216的第二端口226与双作用紧急隔离阀202的第一端口228连接起来。具有第一端口240的第二3/2电磁阀217经由第三工作管线242联接到装置200，以联接到5/2机械操作阀204的第二工作端口244。在某些实施例中，第二3/2电磁阀217是通用型通常通电的3/2电磁阀，并且包括排气端口230。第二工作端口244可经由机械装置205的定位能操作地联接到5/2机械操作阀的第一通气端口208。第四工作流动管线234连接第二3/2电磁阀217的第二端口236和双作用紧急隔离阀202的第二端口238。装置200还可以包括与5/2机械操作阀204的第一通气端口208集成的第一流量控制阀206。阀204可以被制造为以流量控制阀206作为阀204的设计元件，以便提供带有流量控制器的集成阀。装置200还可以包括与5/2机械操作阀204的第一工作端口222集成的第二流量控制阀207。
图3示意性地示出了根据各种实施例的用于测试单作用紧急隔离阀302的电动操作的、本地致动的部分行程测试装置300。装置300包括3/2电磁阀304，3/2电磁阀304包括电动致动器305，其中该阀通常在装置300未用于阀302的PST期间断电。电动致动器305可以是例如按钮或一些其它类型的致动器，以提供启动阀302的PST的电信号。装置300可以包括联接到3/2电磁阀304的通气端口308的流量控制阀306。流量控制阀306用于限制或允许空气从排气端口308流动。空气供应管线310用于向3/2电磁阀304的输入端口312提供空气。空气供应管线310可以结合有过滤和调节供应到输入端口312的空气的空气过滤调节器314。具有第一端口318的第二3/2电磁阀316经由空气流动管线320联接至3/2电磁阀304的工作端口322。在某些实施例中，第二3/2电磁阀316是具有排气端口330的通用型通常通电的3/2电磁阀。第二3/2电磁阀316通常在阀302未经历PST的期间通电。装置300还可以包括工作流动管线324，工作流动管线324联接在第二3/2电磁阀316的第二端口326与单作用紧急隔离阀302的端口328之间，其中工作流动管线324操作为提供双向气流。在某些实施例中，装置300还可以包括与3/2电磁阀304的通气端口集成的流量控制阀306。装置300还可以包括电动致动器305和PST限位开关电路。该限位开关用作额外的保护措施，以指示阀302是否已经移动到与成功的部分行程测试相关联的特定位置，诸如阀302处于80％或90％打开的位置。
图4示意性地示出了根据各种实施例的用于测试双作用紧急隔离阀402的电动操作的、本地致动的电动部分行程测试装置400。装置400可以包括5/2电磁阀404，5/2电磁阀404具有电动致动器405以及第一通气端口408和第二通气端口413。设置第一通气端口408和第二通气端口413以将空气从5/2电磁阀404排出，并且电磁阀404通常在阀402未经历PST期间断电。电动致动器可以是例如按钮或一些其它类型的致动器，以提供启动阀402的PST的电信号。装置400还包括联接到5/2电磁阀404的第一通气端口408的第一流量控制阀406。流量控制阀406用于限制或允许来自第一通气端口408的空气。装置400还包括联接到5/2电磁阀404的第一通气端口408的第一流量控制阀406。流量控制阀406用于限制或允许空气从第一通气端口408流动。空气供应管线410用于向5/2电磁阀404的输入端口412提供空气。空气供应管线410可以包括过滤和调节空气的空气过滤调节器414。具有第一端口418的第一3/2电磁阀416经由第一工作管线420联接到5/2电磁阀404的第一工作端口422。第一3/2电磁阀416可以是通用型通常通电的3/2电磁阀，并且包括空气入口429。第一工作端口422可经由5/2电磁阀404的电动致动器405的定位能操作地联接到第二通气端口413。电动致动器405可以是按钮或开关或用于操作5/2电磁阀404的一些其它类型的电气装置。装置400可以包括第二流量控制阀407，第二流量控制阀407在5/2电磁阀404的第一工作端口422与第一3/2电磁阀416的第一端口418之间的第一工作管线420上运行。第二流量控制阀407用于限制或允许来自第一工作端口422的空气。第二工作流动管线424将第一3/2电磁阀416的第二端口426与双作用紧急隔离阀402的第一端口428连接起来。具有第一端口440的第二3/2电磁阀417经由第三工作管线442联接到装置400，以联接到5/2电磁阀404的第二工作端口444。在某些实施例中，第二3/2电磁阀417是通用型通常通电的3/2电磁阀，并且包括排气端口430。第二工作端口444可经由电动致动器405的定位能操作地联接到5/2电磁阀的第一通气端口408。第四工作流动管线434连接第二3/2电磁阀417的第二端口436和双作用紧急隔离阀402的第二端口438。装置400还可以包括与5/2电磁阀404的第一通气端口408集成的第一流量控制阀406。阀404可以被制造为以流量控制阀406作为阀404的设计元件，以便提供带有流量控制器的集成阀。装置400还可以包括与5/2电磁阀404的第一工作端口422集成的第二流量控制阀407。装置400还可以包括部分行程测试限位开关电路。
如下所述的各种实施例旨在是说明性的而非限制性的。结果，对于本领域技术人员显而易见的是，所描述的说明性实施例仅是实例，并且可以在如所附权利要求中限定的本发明的范围内进行各种修改。

Claims (20)

1.一种用于测试单作用紧急隔离阀的、本地致动的部分行程测试装置，包括：
机械操作阀；
流量控制阀，其联接至所述机械操作阀的通气端口，所述流量控制阀能操作为调节来自所述通气端口的空气流量；以及
阀位置指示器，其传达所述单作用紧急隔离阀的位置，所述阀位置指示器与所述机械操作阀在视觉上接近。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述流量控制阀集成到所述机械操作阀的所述通气端口。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述机械操作阀为3/2手动操作阀。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述机械操作阀为5/2手动操作阀。
5.根据前述任一项权利要求所述的装置，还包括：
空气供应管线，其联接至所述机械操作阀的输入端口，所述空气供应管线具有过滤和调节供应至所述输入端口的空气的空气过滤调节器；
3/2电磁阀，其具有第一端口，所述第一端口经由空气流动管线联接至所述机械操作阀的工作端口；以及
工作流动管线，其联接在所述3/2电磁阀的第二端口与所述单作用紧急隔离阀的端口之间，所述工作流动管线提供双向气流。
6.一种用于测试双作用紧急隔离阀的、本地致动的部分行程测试装置，包括：
机械操作阀，其具有第一通气端口、第二通气端口、第一工作端口和第二工作端口，所述第一通气端口和所述第二通气端口能操作为将空气从所述机械操作阀排出，并且所述第一工作端口联接至第一流量控制阀，并且所述第二工作端口能操作为调节通向联接至所述双作用紧急隔离阀的第一电磁阀的空气流量；
所述第一流量控制阀，其能操作为调节通向联接至所述双作用紧急隔离阀的第二电磁阀的空气流量；以及
第二流量控制阀，其联接至所述机械操作阀的所述第一通气端口，所述第二流量控制阀能操作为调节空气流量；
阀位置指示器，其传达所述双作用紧急隔离阀的位置，所述阀位置指示器与所述机械操作阀在视觉上接近。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述机械操作阀为3/2手动操作阀。
8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述机械操作阀为5/2手动操作阀。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其中，所述第一流量控制阀与所述机械操作阀的所述第一工作端口集成在一起。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其中，所述第二流量控制阀与所述机械操作阀的所述第一通气端口集成在一起。
11.一种用于测试单作用紧急隔离阀的电动操作的、本地致动的部分行程测试装置，包括：
3/2电磁阀，其联接至电动致动器；
流量控制阀，其联接至所述3/2电磁阀的通气端口，所述流量控制阀能操作为调节空气流量；以及
阀位置指示器，其传达所述单作用紧急隔离阀的位置，所述阀位置指示器与所述3/2电磁阀在视觉上接近。
12.根据权利要求11所述的装置，还包括：
空气供应管线，其联接至所述3/2电磁阀的输入端口，所述空气供应管线包括过滤和调节供应至所述输入端口的空气的空气过滤调节器；
第二3/2电磁阀，其具有第一端口，所述第一端口经由空气流动管线联接至所述第一3/2电磁阀的工作端口，所述第二3/2电磁阀是具有排气端口的通用型3/2电磁阀；以及
工作流动管线，其联接在所述第二3/2电磁阀的第二端口与单作用紧急隔离阀的端口之间，所述工作流动管线提供双向气流。
13.根据权利要求11或12所述的装置，其中，所述流量控制阀与所述3/2电磁阀的所述通气端口集成在一起。
14.根据权利要求11或12所述的装置，其中，所述电动致动器包括部分行程测试限位开关电路。
15.一种用于测试双作用紧急隔离阀的、本地致动的部分行程测试装置，包括：
第一电磁阀，其具有电动致动器、第一通气端口、第二通气端口、第一工作端口和第二工作端口，
所述第一通气端口和所述第二通气端口能操作为将空气从所述第一电磁阀排出，并且所述第一工作端口联接至第一流量控制阀，并且所述第二工作端口能操作为调节通向联接至所述双作用紧急隔离阀的第二电磁阀的空气流量；
所述第一流量控制阀，其能操作为调节通向联接至所述双作用紧急隔离阀的第三电磁阀的空气流量；
第二流量控制阀，其联接至所述第一电磁阀的所述第一通气端口，所述第二流量控制阀能操作为调节空气流量；
阀位置指示器，其传达所述双作用紧急隔离阀的位置，所述阀位置指示器与所述第一电磁阀在视觉上接近。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述第一流量控制阀与所述第一电磁阀的所述第一工作端口集成在一起。
17.根据权利要求15或16所述的装置，其中，所述第二流量控制阀与所述第一电磁阀的所述第一通气端口集成在一起。
18.根据权利要求15或16所述的装置，还包括部分行程测试限位开关电路。
19.根据权利要求15或16所述的装置，其中，所述阀位置指示器传达所述双作用紧急隔离阀向流体流打开的直径百分比。
20.根据权利要求19所述的装置，所述阀位置指示器利用颜色、数字、字母或图形标记中的一种或多种，或者其组合来传达所述双作用紧急隔离阀向流体流打开的直径百分比。
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