CN112513768B - 两条或多条管线并联运行的减压设备 - Google Patents

Abstract

一种包括两个或更多个平行布置的阀组件(10；10a、10b、10c)的减压设备(1)，阀组件包括：用于从供应压力(pa)到递送压力(pm)的燃料气体的减压器(20；20a、20b、20c)；先导阀(30；30a、30b、30c)，当递送压力(pm)达到先导阀(30；30a、30b、30c)的标定值(pt、pt’)时，先导阀用于将控制压力(pc)传输至减压器(20；20a、20b、20c)；导出管道(24)，这些导出管道将递送压力(pm)传输至减压器(20；20a、20b、20c)、先导阀(30；30a、30b、30c)和减压器装置(35)；将控制压力(pc)从先导阀(30；30a、30b、30c)传输至减压器(20；20a、20b、20c)的指令管线(32)。先导阀(30a)中的一个配置有标定值(pt’)，该标定值大于所有其余先导阀(30b、30c)的标定值(pt)，并且每个指令管线(32)构造成与控制管线(40)连通。

Description

两条或多条管线并联运行的减压设备

描述

本发明涉及一种用于降低燃料气体压力的设备，该燃料气体通过分配网络被输送至公用设施。

本发明具体地涉及用于天然燃料气体的减压设备，但通常也可涉及用于其它类型气体的减压设备。

众所周知，燃料气体分配网络接收高压气体，降低压力，并通过递送管道将其输送至分配网络，该网络向各个公用设施进行馈送。

通常，气体减压设备包括两条或多条并联运行的供应管线，每条管线中的压力由通过先导阀控制的减压器减压。

实质上，先导阀控制减压器，使得递送管线压力在整个气体递送时间内保持恒定，并且不受公用设施所需流量变化或上游压力变化的影响。

为此目的，先导阀中的标定构件作用于特定的标定弹簧，使得先导阀出口上存在还称为驱动压力的控制压力，其被送入减压器中，以保持递送管线中的压力恒定。

气体分销商使用遵循不同的策略的设备。

一些分销商只使一条管线工作，并使用其它管线作为支持或紧急用途。

另一方面，其它分销商则倾向于使管线与同一开口平行运行，以便均等地分配气体流量。

考虑到标定弹簧的低灵敏度，在实践中很难控制它们，使得离开所有先导阀的控制压力相同，因此很难保证所有减压器都以提供相同流量值的方式工作。

因此，设备的自然趋势是，一条供应管线优先于其它管线，并提供最大流量，而其它供应管线仅在主要管线不再能够提供公用设施所需的所有流量时提供流量。

在试图以平衡的方式将公用事业设施的总流量分配到构成设备的供应管线之间时，使用了已知的电子控制单元，这些电子控制单元能够根据布置在将每个先导阀连接至对应减压器的管线上的压力传感器的测量值而在所有减压器的所有控制室中获得相同的控制压力。

这使得可以获得所有减压器的大致相同的开度，从而获得平衡的流量分配。

该系统只能通过改变下游压力、远离先导的机械标定运动并因此改变网络使用条件来运行。

该技术方案的局限性在于其复杂性、成本和系统配置的难度。

具体地，所述类型的电子控制单元需要频繁的干预来检查其是否正常运行。

在国际申请号为WO2012/153310的专利文件中描述了提出的用于获得公用设施所需流量在管线之间的均等分配的另一种已知系统，该专利文件涉及一种类型的减压设备，这种类型的减压设备包括两个或更多个平行布置的阀组件，每个阀组件包括减压器，减压器连接于对应的先导阀，其中通过包括平行于阀组件布置的指令管线，克服了保证公用设施所需流量在管线之间均等分配的问题，其中出口连接于减压器的所有指令管线。

上述指令管线具体地包括调节阀和安全阀，在正常情况下，调节阀以相同的控制压力控制除其它先导阀以外的所有减压器，并且安全阀执行与调节阀相同的功能，并在调节阀发生故障时进行干预。

该系统同样只能通过改变下游压力、远离先导的机械标定运动并因此改变网络使用条件来运行。

实质上，为了保证公用设施所需的流量在管线之间的平均分配，专利文件WO2012/153310中描述的设备使用了指令管线，该指令管线具有相对于构成设备中的阀组件的先导阀的附加调节阀，。

专利文件WO2015/140706中描述的减压设备也应用相同的构造概念，该构造概念提供了相对于构成设备中的阀组件的先导阀使用附加的调节阀。

上述专利文件中提出的解决方案有效地克服了保证公用设施所需的流量在管线之间均匀分配的问题，但其缺点是需要相对于构成设备中的每个阀组件的先导阀安装附加的调节阀。

较多的组成元件数量不可避免地导致工厂成本的增加、安装成本的增加以及维护和控制成本的增加。

本发明的目的是为不具有上述问题的燃气分配网络创建减压设备。

因此，本发明设定了为气体分配网络创建减压设备的第一个目的，其中，在运行期间，所有减压器具有相同的开度，使得它们都提供大致相同的流量，而无需提供任何控制单元或者电子压力测量和/或控制组件。

另一个目的是，本发明中的设备在构造上不太复杂，并且与等效的已知系统相比由更少的元件组成，这些系统克服了确保所有减压器在运行期间提供相同流量的相同问题。

另一个目的是，在本发明的设备中，调节阀是构成设备的任一阀组件的先导阀，在正常情况下，调节阀用相同的控制压力控制所有减压器。

另一个目的是，本发明的设备可以通过简单而廉价地修改任何现有设备来创建。

另一个目的是本发明的设备与同等已知设备相比更易于安装、控制和维护。

并非最后地，另一个目的是通过从“串联管线运行”切换到“管线上的流量均匀分配”来不修改下游压力，反之亦然。

所有列出的目的都是由根据主权利要求和引用的从属权利要求的教导的用于燃气分配网络的减压设备来实现的。

有利地，与现有技术的其它等效设备相比，本发明的设备在构成设备的元件之间实现更大的协同作用，从而获得相同的结果，即使其使用较少的组成元件运行。

有利地，本发明的设备的构造和维护因此也比由更多元件组成的等效已知设备便宜。

所列的目的和优点在本发明的设备的优选但非排他的实施例的描述中得到了更好的描述，该描述在下文借助参照附图的非限制性示例给出，其中：

-图1表示本发明的设备的示意图。

本发明的减压设备如图1所示，该减压设备总体地由附图标记1表示，并与将燃料气体分配给一个或多个公用设施的网络2相关联。

设备1从分别由4a、4b和4c表示的三条供应管线接收燃料气体，这三条供应管线相互平行布置，并且气体在相同的供应压力pa下行进通过这三条供应管线。

为便于描述，下文的参考标记4用于表示三条供应管线4a、4b和4c中的任何一条。

设备1具有由7表示的单一递送管线，该递送管线构成网络2的一部分，其中气体以低于供应压力pa的递送压力pm循环。

设备1包括三个阀组件，每个阀组件用附图标记10a、10b和10c表示，公用设施所需的燃料气体流过这些阀组件，并尽可能在相同的阀组件中平均分配。

此外，每个阀组件10a、10b和10c将入口气体的供应压力pa降低到出口气体的递送压力pm。

阀组件10a、10b和10c是相同的并且是平行布置的，因此任何阀组件、例如阀组件10a中的任何元件的描述可以参考其它阀组件10b和10c的对应元件。

因此，在以下描述中，属于阀组件10a、10b和10c的相同部件将用相同的参考标记表示。

本发明的设备1由三个阀组件10a、10b和10c组成，我们将分别称之为第一阀组件、第二阀组件和第三阀组件，但以下描述也可能涉及包括不同数量的阀组件的设备。

为便于描述，下文的参考标记10将表示三个阀组件10a、10b和10c中的任一个。

每个阀组件10a、10b和10c包括：

-相应的减压器20a、20b和20c，我们分别称为第一减压器、第二减压器和第三减压器；

-相应的先导阀30a、30b和30c，我们分别称为第一先导阀、第二先导阀和第三先导阀；

-减压器装置35，该减压器装置气动连接于相应的减压器20a、20b和20c以及相应的先导阀30a、30b和30c。

每个减压器20a、20b和20c介于供应管线4和递送管线7之间，并控制燃料气体的压力，该燃料气体从供应管线4到达供应压力pa，在递送压力pm下沿着相应的出口管线18和递送管线7流动。

根据所描述的优选实施例，每个减压器是常闭型的。

然而，其中一个或多个减压器为常开型的其它实施例是可能的。

为便于描述，下文的参考标记20用于表示三个减压器20a、20b和20c中的任何一个。。

手动控制的截流阀19介于出口管线18与递送管线7之间。

每个减压器包括两个腔室21和22，具体地是通过弹性隔膜23彼此分离的第一腔室21和第二腔室22。

第一腔室21经由导出管道24与减压器20的出口管线18永久连通，第一腔室经由导出管道24接收由出口管线18和递送管线7中存在的递送压力pm限定的气动压力信号。

另一方面考虑第二腔室22，该第二腔室接收被限定为控制压力或驱动压力并由pc表示的气动压力信号，该信号是从来自供应管线4的相同燃料气体获得的，如以下将描述的。

每个减压器20还包括在中间位置刚性连接于隔膜23的关闭件26，该关闭件26响应于第一腔室21中存在的递送压力pm和第二腔室22中存在的控制压力pc而移动，以打开和关闭从供应管线4到出口管线18的气体通道孔。

还可以注意到弹簧27的存在，该弹簧27对关闭件26施加弹性作用并且倾向于使关闭件26在通道孔60中稳定地保持关闭，从而防止由作用在隔膜23上的控制压力pc施加的打开作用。

每个阀组件10a、10b和10c还包括相应的先导阀30a、30b和30c，我们分别称之为第一先导阀、第二先导阀和第三先导阀。

根据所描述的优选实施例，先导阀是常开型的。

然而，其中一个或多个先导阀为常闭型的其它实施例是可能的。

为便于描述，下面的参考标记30用于表示三个先导阀30a、30b和30c中的任何一个。

在每个先导阀30中，可以识别出：

-出口管线31，该出口管线通过指令管线32维持减压器20的第二腔室22中的控制压力pc；

-与减压器装置35的出口管线34连通的入口管线33，该入口管线向通常用参考标记30表示的先导阀发送压力指令信号，该压力指令信号经由导出管线38从供应管线4接收；

-连接于导出管道24的入口配件37，该入口配件将从出口管线18获取的递送压力信号pm引入先导阀30。

先导阀30还包括与调节装置39相关联的可调节弹簧36，以调节标定值pt，其对应于可调节弹簧36施加在先导阀30的开口上的推力。

可调节弹簧36施加的推力与燃料气体递送压力pm相反，燃料气体递送压力pm由导出管道24从出口管线18获得并通过进口配件37引入先导阀30，并且该压力倾向于将先导阀30朝向关闭位置维持。

因此，可存在三种不同的运行条件，它们是：

-当递送压力pm大于标定值pt时，先导阀30关闭，并且在指令管线32中，压力pc等于压力pm；

-当递送压力pm小于标定值pt时，先导阀30完全打开，并且在指令管线32中，控制压力pc由减压器装置35限定；

-最后，当递送压力pm具有标定值pt时，先导阀30控制气体从进口管线33通向出口管线31，并确定在指令管线32和减压器20的第二腔室22中读取的控制压力pc。

根据本发明，任何阀组件10的任何先导阀30、例如配备第一阀组件10a的先导阀30a、配置有标定值pt’，该标定值pt’大于属于其余阀组件的所有其余先导阀30b和30c的标定值pt，并且所有指令管线32通过单个控制管线40在它们之间连接。

具体地，本发明的设备排他地包括两个或更多个阀组件10a、10b和10c。

此外，所述阀组件10a、10b和10c中的每一个包括仅一个相应的先导阀30a、30b和30c以及仅一个相应的减压器装置35。

具体地，每个指令管线32经由包括在指令管线32中的截流阀41与控制管线40连通。

以这种方式，适当操纵截流阀41，可以将每个阀组件与构成设备的其它阀组件隔离，并限定指令管线32之间的各种不同通信条件。

截流阀41可以是手动或自动运行类型，通过操纵它们，可以快速隔离各个阀组件的指令压力，从而使它们彼此独立。

以这种方式，实现了能够快速地将设备配置从特别适用于流量较高的冬季使用的“管线上流量的均匀分配”切换到特别适用于流量急剧降低的夏季使用并因此优选地只运行一条管线的“串联管线的运行”。

必须注意的是，在不改变递送压力pm的情况下，这些运行变化是可能的。

可以看出，每个可调节弹簧36与调节装置39相关联，操作者在调节装置39上进行干预以调节可调节弹簧36的标定值pt、pt’。

当在导出管道24中递送压力pm超过先导阀30a的标定值pt’时，所有先导阀随着以下情况出现而关闭：

pm>pt’>pt

在正常工作条件下，递送压力pm与先导阀30a的标定值pt’相对应，该标定值确定控制压力pc，该控制压力pc通过控制管线40同时传输至所有指令管线32。

在这种情况下，减压器20的所有第二腔室22都以相同的压力pm供应气体，并且弹性隔膜23都受到相同的力，结果是在构造上相等的所有减压器20向所有出口管线18并因此向递送管线7递送大致相同的流量。

在设备运行期间，递送压力pm的值的任何变化都将导致控制压力pc的变化，该变化对于所有先导阀30都相等，因此所有减压器20都相等地增加或减少开度。

这使得能够实现本说明书前提中概述的本发明的主要目的，其包括创建减压设备，其中构成设备的所有减压器在不使用控制单元或电子压力测量和/或控制组件的情况下提供相同的流量。

还实现了创建一个比具有相同功能特性的同等已知设备构造上更简单，并因此在建造和维护方面也更便宜的设备的目的。

实际上，如前所述，在本发明的设备中，调节阀是构成设备的任一阀组件的先导阀，在正常情况下，调节阀用相同的控制压力控制所有减压器。

这样，与上述专利文件中描述的装置相比，本发明的装置由较少数量的管线、阀和连接元件组成，因此组装和维护更容易、更便宜。

当设备的运行从“串联管线的运行”切换到“管线上流量的均匀分配”时，也实现了不改变下游压力的目的，反之亦然。

当截流阀41关闭时并且因此如果不需要均匀分配，管线可以在不同的标定下工作。

另一方面，如果需要均匀分配，则打开阀41，管线定位在大致相同的开口处，而不以任何方式修改网络运行条件。

递送压力不变，只有各管线之间的流量分配变化。

在运行阶段，可以对本发明的设备进行未描述和未表示的变型和/或修改，如果这些变型和/或修改属于以下权利要求的上下文，则必须将其全部视为受本专利保护。

Claims (7)

1.一种用于将燃料气体分配至分配网络(2)的减压设备(1)，所述设备(1)包括两个或更多个彼此平行布置的阀组件(10；10a、10b、10c)，每个所述阀组件(10；10a、10b、10c)包括减压器(20；20a、20b、20c)、先导阀(30；30a、30b)和减压器装置(35)，所述减压器装置气动连接于相应的所述减压器(20；20a、20b、20c)和相应的所述先导阀(30；30a、30b、30c)，其中：

-所述减压器(20；20a、20b、20c)中的每一个都介于供应管线(4；4a、4b、4c)与递送管线(7)之间，以在所述减压器(20；20a、20b、20c)由控制压力pc打开时将所述燃料气体的压力从所述供应管线(4；4a、4b、4c)中存在的供应压力pa降低到所述递送管线(7)中存在的递送压力pm；

-所述先导阀(30；30a，30b，30c)中的每一个构造成当所述递送压力pm达到所述先导阀(30；30a，30b，30c)的标定值pt或标定值pt’时由所述递送压力pm关闭，并将所述控制压力pc传输至相应的所述减压器(20；20a、20b、20c)，

还具有：

-导出管道(24)，每个所述导出管道构造成将所述递送压力pm从所述递送管线(7)传输至相应的减压器(20；20a、20b、20c)、相应的先导阀(30；30a、30b、30c)和相应的减压器装置(35)；

-指令管线(32)，每个所述指令管线构造成将所述控制压力pc从相应的先导阀(30；30a、30b、30c)传输至相应的减压器(20；20a、20b、20c)，

其特征在于，所述减压设备(1)由两个或更多个阀组件(10；10a、10b、10c)组成，并且所述阀组件(10；10a、10b、10c)中的每一个包括仅一个减压器(20；20a、20b、20c)、仅一个相应的先导阀(30；30a、30b、30c)和仅一个相应的减压器装置(35)，其中，所述阀组件(10；10a、10b、10c)中任何一个的所述先导阀(30a)的标定值pt’能够配置成大于属于其余的所述阀组件(10；10a、10b、10c)的所有其余的先导阀(30b、30c)的标定值pt，使得所述先导阀(30a)以相同的控制压力控制所有所述减压器(20；20a、20b、20c)，所有所述指令管线(32)经由单个控制管线(40)彼此连接，并且所述指令管线(32)中的每一个经由截流阀(41)与所述控制管线(40)连通，其中操纵所述截流阀(41)能够将每个所述阀组件(10；10a、10b、10c)与另一个所述阀组件(10；10a、10b、10c)隔离。

2.如权利要求1所述的减压设备(1)，其特征在于，所述减压器(20；20a、20b、20c)中的每一个都包括通过弹性隔膜(23)彼此分离的第一腔室(21)和第二腔室(22)，并且所述先导阀(30；30a、30b、30c)中的每一个都装配有出口管线(31)、入口管线(33)和入口配件(37)，所述减压器(20；20a、20b、20c)、所述先导阀(30；30a、30b、30c)、所述供应管线(4；4a、4b、4c)和所述递送管线(7)经由所述导出管道(24)和所述指令管线(32)彼此气动连接。

3.如权利要求2所述的减压设备(1)，其特征在于，所述第一腔室(21)经由导出管道(24)连接于所述递送管线(7)，并接收由存在于所述递送管线(7)中的所述递送压力pm限定的压力信号。

4.如权利要求2或3所述的减压设备(1)，其特征在于，所述第二腔室(22)经由指令管线(32)连接于所述相应的先导阀(30；30a、30b、30c)的所述出口管线(31)，所述第二腔室从所述指令管线(32)接收由所述控制压力pc限定的压力信号。

5.如权利要求2所述的减压设备(1)，其特征在于，所述先导阀(30；30a、30b、30c)中的每一个的所述入口管线(33)与所述减压器装置(35)的所述出口管线(34)连通，所述出口管线(34)通过导出管线(38)连接于相应的供应管线(4)。

6.如权利要求2所述的减压设备(1)，其特征在于，所述先导阀(30；30a、30b、30c)中的每一个的所述入口配件(37)与所述导出管道(24)连通，并接收由存在于所述递送管线(7)中的所述递送压力pm限定的压力信号。

7.如权利要求1所述的减压设备(1)，其特征在于，所述先导阀(30；30a、30b、30c)中的每一个包括与调节装置(39)相关联的可调节弹簧(36)，所述调节装置(39)适于调节所述弹簧(36)的标定值pt。