用于控制阀的故障-安全系统技术方案

一种用于控制阀的故障‑安全系统，具有电信号和功率故障‑安全模块以及与该电信号和功率故障‑安全模块的输出进行通信的压力故障‑安全模块。该电信号和功率故障‑安全模块监测提供给定位器的控制信号和加压流体，并包括超低功率消耗阀。在正常操作中，电信号和功率故障‑安全模块处于第一位置，以允许加压流体传递到压力故障‑安全模块；并且压力故障‑安全模块处于第一位置，以允许定位器和控制阀的致动器之间的通信。当加压流体的压力下降低于设定点时，压力故障‑安全模块移动到第二位置以将致动器移动到安全位置。当控制信号丢失或中断时，电信号和功率故障‑安全模块移动到第二位置，以将加压流体的压力节流在设定点以下、或阻止加压流体流向压力故障‑安全模块，这将压力故障‑安全模块移动到第二位置以将致动器移动到安全位置。

Fault safety system for control valve

A safety system for a control valve, with a electrical signal and power failure safety module and a pressure failure security module that communicates with the output of the electrical signal and the power failure safety module. The electrical signal and power failure safety module monitor the control signals and pressurized fluids supplied to the locator and includes ultra-low power consumption valves. In normal operation, the electrical signal and power failure safety module is in the first position to allow the pressure fluid to be transferred to the pressure failure safety module; and the pressure failure safety module is in the first position to allow communication between the actuator and the control valve actuators. When the pressure drop of the pressurized fluid is lower than the set point, the pressure fault safety module moves to the second position to move the actuator to the safe position. When the control signal is lost or interrupted, the electrical signal and power failure safety module moves to the second position in order to throttle pressure fluid pressure below set point or prevent pressure fluid flow to pressure failure safety module, which moves the pressure failure safety module to second position to move the actuator to safety position. Set.

【技术实现步骤摘要】
用于控制阀的故障-安全系统
本公开内容总体上涉及控制阀，并且更具体而言，涉及用于控制阀的故障-安全系统。
技术介绍
控制阀是过程控制系统中的关键部件，并且基于从控制器或定位器接收的压力和/或电信号进行操作。当控制阀经历故障模式(例如，压力和/或电信号丢失或落入未预料到的程度)时，控制阀将不能正确地工作，这可能损坏整个过程控制系统。为了阻止这种情况，某些控制阀利用故障-安全设备以确保过程控制系统在任何工作条件下，特别是在故障模式中都是安全的。故障-安全设备的工作原理是将控制阀移动到安全位置(例如，完全打开、关闭、或其它安全位置)，以在故障(例如，压力损耗、电信号损耗或功率损耗)发生时保护过程控制系统。目前，典型的控制阀故障-安全系统包括电磁阀(电气故障-安全)和开关阀或跳闸阀(压力故障-安全)，如果需要的话该开关阀或跳闸阀具有体积罐(volumetank)。在电信号损耗的情况下，电磁阀将控制阀移动到安全位置。在压力损耗的情况下或当气动压力下降到预定的设定点以下时，(可能具有体积罐的)开关/跳闸阀将控制阀移动到安全位置。参考图1，示出了典型的控制阀故障-安全系统的一个示例，其包括具有双动式活塞致动器611的控制阀610。控制阀610由定位器605(例如，DVC6200)通过助力器606而被控制，并且该控制阀610通过电气位置发送器607和限位开关608传送位置。定位器605通过过滤器601和调节器602，从加压流体供应源600接收加压流体。用于控制阀610的故障-安全系统，包括：一对电磁阀609、跳闸阀604，该对电磁阀609用于在控制信号损耗的情况向定位器605提供电气故障-安全，该跳闸阀604用于在来自加压流体供应源600的加压流体损耗、或加压流体的压力下降低于设定点的情况下向定位器605提供压力故障-安全。在图1所示的系统中，跳闸阀604与体积罐603进行通信，并且该跳闸阀604具有与控制阀610的致动器611的相对压力室进行通信的输出，该输出中的一个输出通过快速释放阀610被连接。在图1所示的典型系统中出现的一个问题在于根据IEC60381-1:1982，由定位器605使用的模拟控制信号通常为4-20mA或1-5V。然而，对于驱动电磁阀609来说该控制信号太低。因此，为了驱动电磁阀609，需要功率(信号)比较器和另外的24VDC电源。
技术实现思路
根据本技术的一个示例性方面，一种用于控制阀的故障-安全系统，包括：电信号和功率故障-安全模块以及与该电信号和功率故障-安全模块的输出进行通信的压力故障-安全模块。该电信号和功率故障-安全模块接收还提供给定位器的控制信号和加压流体，并包括超低功率消耗阀。在正常操作中，电信号和功率故障-安全模块处于第一位置，以允许加压流体通过该电信号和功率故障-安全模块到该压力故障-安全模块，并且该压力故障-安全模块处于第一位置，以允许定位器与控制阀的致动器之间的通信。当加压流体的压力下降低于设定点时，压力故障-安全模块移动到第二位置以将致动器移动到安全位置。当控制信号丢失或中断时，电信号和功率故障-安全模块移动到第二位置，以将加压流体的压力节流在设定点以下、或阻止加压流体流向压力故障-安全模块，这将压力故障-安全模块移动到第二位置以将致动器移动到安全位置。还根据本技术的前述示例性方面中的任何一个或多个方面，一种用于控制阀的故障-安全系统还可以以任何组合的方式包括以下优选的形式中的任何一个或多个优选的形式。在一个优选的形式中，超低功率消耗阀是压电阀或喷嘴-挡板设备。在另一个优选的形式中，压力故障-安全模块包括开关阀。在另一个优选的形式中，压力故障-安全模块包括体积罐。在另一个优选的形式中，控制阀的致动器是弹簧回位致动器。在另一个优选的形式中，安全位置是以下位置中的一个位置：控制阀的最后位置、控制阀的完全打开位置、或控制阀的完全关闭位置。在另一个优选的形式中，控制阀的致动器是双动式活塞致动器。在另一个优选的形式中，故障-安全系统还包括：与电信号和功率安全模块的输出进行通信的第二压力故障-安全模块。第一压力故障-安全模块与致动器的、在活塞的第一侧上的第一压力室通信，并且该第二压力故障-安全模块与致动器的、在活塞的与该第一侧相对的第二侧上的第二压力室通信。在另一个优选的形式中，第一压力故障-安全模块和第二压力故障-安全模块都包括开关阀。在另一个优选的形式中，第一压力故障-安全模块和第二压力故障-安全模块都包括体积罐。在另一个优选的形式中，电信号和功率故障-安全模块由控制信号供电。根据本技术的另一个示例性方面，一种用于控制阀的故障-安全系统，包括：集成的故障-安全模块以及与该集成的故障-安全模块的输出通信的跳闸阀。该集成的故障-安全模块接收控制信号并将该控制信号传送到定位器，并且接收还提供给定位器的加压流体。在正常操作中，集成的故障-安全模块处于第一位置，以允许加压流体传递到跳闸阀，并且该跳闸阀处于第一位置，以允许定位器与控制阀的致动器之间的通信。当加压流体的压力下降至低于设定点时，该跳闸阀移动到第二位置以将致动器移动到安全位置。当该控制信号丢失或中断时，该集成的故障-安全模块移动到第二位置，以将加压流体的压力节流在该设定点以下、或阻止加压流体流向跳闸阀，这将该跳闸阀移动到第二位置以将致动器移动到安全位置。还根据本技术的前述示例性方面中的任何一个或多个方面，一种用于控制阀的故障-安全系统还可以以任何组合的方式包括以下优选的形式中的任何一个或多个优选的形式。在一个优选的形式中，集成的故障-安全模块包括第一超低功率消耗阀和第二超低功率消耗阀、第一开关阀和第二开关阀。在另一个优选的形式中，第一超低功率消耗阀和第二超低功率消耗阀是压电阀或喷嘴-挡板设备(nozzle-flapdevice)。在另一个优选的形式中，集成的故障-安全模块包括体积罐。在另一个优选的形式中，控制阀的致动器是弹簧回位致动器。在另一个优选的形式中，安全位置是以下位置中的一个位置：控制阀的最后位置、控制阀的完全打开位置、或控制阀的完全关闭位置。在另一个优选的形式中，控制阀的致动器是双动式活塞致动器。在另一个优选的形式中，故障-安全系统还包括与集成的故障-安全模块的输出通信的第二跳闸阀。第一跳闸阀与致动器的、在活塞的第一侧的第一压力室通信，并且该第二跳闸阀与致动器的、在活塞的与该第一侧相对的第二侧的第二压力室进行通信。在另一个优选的形式中，集成的故障-安全模块由控制信号供电。附图说明图1是用于具有双动式活塞致动器的控制阀的标准的故障-安全系统的示意图；图2是用于具有弹簧回位致动器的控制阀的示例的故障-安全系统的示意图；图3是用于具有双动式活塞致动器的控制阀的另一个示例的故障-安全系统的示意图；图4是用于具有弹簧回位致动器的控制阀的另一个示例的故障-安全系统的示意图；图5是用于具有双动式活塞致动器的控制阀的另一个示例的故障-安全系统的示意图；以及图6是可以在图4和图5的故障-安全系统中使用的示例的集成的故障-安全模块的示意图。具体实施方式与典型的故障-安全系统不同，本文的示例性故障-安全系统使用电气/功率故障-安全装置，其能够使用由定位器接收的同一控制信号为故障-安全模块供电。因此，不需要(如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制阀的故障‑安全系统，包括：电信号和功率故障‑安全模块，所述电信号和功率故障‑安全模块接收控制信号和加压流体，所述控制信号和加压流体还提供给定位器，所述电信号和功率故障‑安全模块包括超低功率消耗阀；以及压力故障‑安全模块，所述压力故障‑安全模块与所述电信号和功率故障‑安全模块的输出通信；其中在正常操作中，所述电信号和功率故障‑安全模块处于第一位置，以允许所述加压流体通过所述电信号和功率故障‑安全模块至所述压力故障‑安全模块，并且所述压力故障‑安全模块处于第一位置，以允许在所述定位器与所述控制阀的致动器之间的通信；当所述加压流体的压力下降至低于设定点时，所述压力故障‑安全模块移动到第二位置，以使所述致动器移动到安全位置；当所述控制信号丢失或被中断时，所述电信号和功率故障‑安全模块移动到第二位置，以使所述加压流体的压力节流至所述设定点以下或阻止所述加压流体向所述压力故障‑安全模块的流动，所述节流或所述阻止使所述压力故障‑安全模块移动到第二位置以使所述致动器移动到所述安全位置。

【技术特征摘要】
1.一种用于控制阀的故障-安全系统，包括：电信号和功率故障-安全模块，所述电信号和功率故障-安全模块接收控制信号和加压流体，所述控制信号和加压流体还提供给定位器，所述电信号和功率故障-安全模块包括超低功率消耗阀；以及压力故障-安全模块，所述压力故障-安全模块与所述电信号和功率故障-安全模块的输出通信；其中在正常操作中，所述电信号和功率故障-安全模块处于第一位置，以允许所述加压流体通过所述电信号和功率故障-安全模块至所述压力故障-安全模块，并且所述压力故障-安全模块处于第一位置，以允许在所述定位器与所述控制阀的致动器之间的通信；当所述加压流体的压力下降至低于设定点时，所述压力故障-安全模块移动到第二位置，以使所述致动器移动到安全位置；当所述控制信号丢失或被中断时，所述电信号和功率故障-安全模块移动到第二位置，以使所述加压流体的压力节流至所述设定点以下或阻止所述加压流体向所述压力故障-安全模块的流动，所述节流或所述阻止使所述压力故障-安全模块移动到第二位置以使所述致动器移动到所述安全位置。2.根据权利要求1所述的故障-安全系统，其中，所述超低功率消耗阀是压电阀或喷嘴-挡板设备。3.根据权利要求1所述的故障-安全系统，其中，所述压力故障-安全模块包括开关阀。4.根据权利要求3所述的故障-安全系统，其中，所述压力故障-安全模块包括体积罐。5.根据权利要求1所述的故障-安全系统，其中，所述控制阀的所述致动器是弹簧回位致动器。6.根据权利要求1所述的故障-安全系统，其中，所述安全位置是以下位置中的一个位置：所述控制阀的最后位置、所述控制阀的完全打开位置、或所述控制阀的完全关闭位置。7.根据权利要求1所述的故障-安全系统，其中，所述控制阀的所述致动器是双动式活塞致动器。8.根据权利要求7所述的故障-安全系统，其中：所述压力故障-安全模块包括第一开关阀和第二开关阀，所述第一开关阀和所述第二开关阀中的每个开关阀都与所述电信号和功率故障-安全模块的输出通信；所述第一开关阀与所述致动器的、位于活塞的第一侧上的第一压力室通信；并且所述第二开关阀与所述致动器的、位于所述活塞的与所述第一侧相对的第二侧上的第二压力室通信。9.根据权利要求8所述的故障-安全系统，其中，所述第一开关阀和所述第二开关阀分别与所述定位器通信。10.根据权利要求9所述的故障...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈征宇，郭浩，吴延昭，孙志民，
申请(专利权)人：艾默生过程管理天津阀门有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12