CN117157480A - 调节先导阀组件 - Google Patents

Abstract

提供了调节减压阀的系统、装置和方法。调节先导阀组件可以接收减压阀的入口的入口压力，并且可以接收减压阀的圆顶区域的圆顶区域压力。该调节先导阀组件和该减压阀可被配置为在达到先导阀压力设定点之前保持气密密封，在该先导阀压力设定点处，该调节先导阀组件经由该调节先导阀组件的偏置机构瞬间减小该圆顶区域压力，使得该减压阀初始地开启，然后与该入口压力的增加成比例地逐渐减小该圆顶区域压力，并且使得该减压阀与该入口压力的增加成比例地开启。

Description

调节先导阀组件

背景技术

减压阀是通常用于工艺管道或压力容器上的机械装置，诸如在发电、精炼或油气生产环境中，用于过压保护。减压阀防止与它们连接的容器和管道超过压力阈值，如果超过该阈值，该容器或管道可能发生故障，从而导致潜在的灾难性损坏。

一种类型的减压阀(即，先导式减压阀)可包括连接到管道或容器以提供过压保护的主阀和控制该主阀的操作的先导阀。先导阀可被配置为感测减压阀内的压力或者管道或容器内的压力，并且可被预设为响应于感测到的压力来致动安全减压阀。先导阀通常被配置作为在预定压力下开启并使减压阀开启至其全开位置的“突开”型先导阀，或者被配置作为在预定压力下开启并使减压阀响应于感测到的压力而逐渐开启的“调节”型先导阀。

发明内容

一般而言，提供了用于调节减压阀的装置、系统和方法。

在一个方面，提供了一种调节先导阀组件。在一个实施方案中，该调节先导阀组件可包括联接到减压阀上的先导阀的第一腔室。该第一腔室可被配置为经由第一导管接收该减压阀的入口的入口压力，该第一导管将该先导阀联接到该减压阀的该入口。该先导阀还可包括被配置为调节先导阀压力设定点的第一偏置机构。该调节先导阀组件还可包括联接到该先导阀的第二腔室。该第二腔室可被配置为经由第二导管接收该减压阀的圆顶区域压力，该第二导管将该先导阀联接到该减压阀的该圆顶区域。该调节先导阀组件还可包括位于该第一腔室和该第二腔室之间的调节器活塞。该调节器活塞可包括顶表面和底表面，该入口压力在该第二腔室内施加到该顶表面，该圆顶区域压力在该第二腔室内施加到该底表面。该底表面的面积可大于该顶表面的面积。该调节先导阀组件和该减压阀可被配置为在达到该先导阀压力设定点之前保持气密密封，在该先导阀压力设定点处，该调节先导阀组件经由该调节先导阀组件的第二偏置机构瞬间减小该圆顶区域压力，使得该减压阀初始地开启，然后与该入口压力的增加成比例地逐渐减小该圆顶区域压力，并且使得该减压阀与该入口压力的增加成比例地开启。

在另一方面，提供了一种用于调节减压阀的方法。在一个实施方案中，该方法可包括在联接到该先导阀的调节先导阀组件的第一腔室中接收减压阀的入口的入口压力。该入口压力可经由将该先导阀联接到该减压阀的该入口的第一导管接收。该先导阀可包括被配置为调节先导阀压力设定点的第一偏置机构。该方法还可包括在联接到该先导阀的该调节先导阀组件的第二腔室中接收该减压阀的圆顶区域的圆顶区域压力。该圆顶区域压力可经由将该先导阀联接到该减压阀的该圆顶区域的第二导管接收。该第一腔室的面积可大于该第二腔室的面积。该方法还可包括在该第一腔室内将该入口压力施加到该第二腔室中的调节器活塞的顶表面。该方法还可包括在该调节先导阀组件达到该先导阀压力设定点之前，保持该调节先导阀组件和该减压阀的气密密封，并且在达到该先导阀压力设定点时，将该圆顶区域压力传送到该第二腔室。该方法还可包括在该第二腔室内，将该圆顶区域压力施加到该调节器活塞的底表面，并且瞬间将该圆顶区域压力减小到预定值以开始开启该减压阀。该方法还可包括由该调节先导阀组件与该入口压力的增加成比例地以渐进的方式将该圆顶区域压力减小到预定值。该方法还可包括基于与该入口压力的增加成比例地将该圆顶区域压力逐渐减小到该预定值来开启该减压阀。

在另一方面，提供了一种减压阀系统。在一个实施方案中，该减压阀系统可包括减压阀，该减压阀可被配置为调节流体流经其中的流量。该减压阀可包括具有入口压力的入口区域和具有圆顶区域压力的圆顶区域。该减压阀系统还可包括联接到该减压阀的先导阀。该先导阀可被配置为接收该入口压力和该圆顶区域压力。该先导阀可包括被配置为调节先导阀压力设定点的第一偏置机构。该减压阀系统还可包括联接到该先导阀的调节先导阀组件。该调节先导阀组件可包括联接到该先导阀的第一腔室。该第一腔室可被配置为经由第一导管接收该入口压力，该第一导管将该先导阀联接到该减压阀的该入口。该调节先导阀组件还可包括联接到该先导阀的第二腔室。该第二腔室可被配置为经由第二导管接收该圆顶区域压力，该第二导管将该先导阀联接到该减压阀的该圆顶区域。该调节先导阀组件还可包括位于该第一腔室和该第二腔室之间的调节器活塞。该调节器活塞可包括顶表面和底表面，该入口压力在该第一腔室内施加到该顶表面，该圆顶区域压力在该第二腔室内施加到该底表面。该底表面的面积可大于该顶表面的面积。该调节先导阀组件和该减压阀被配置为在达到该先导阀压力设定点之前保持气密密封，在该先导阀压力设定点处，该调节先导阀组件经由该调节先导阀组件的第二偏置机构瞬间减小该圆顶区域压力，使得该减压阀初始地开启，然后与该入口压力的增加成比例地逐渐减小该圆顶区域压力，并且使得该减压阀与该入口压力的增加成比例地开启。

附图说明

根据以下结合附图的详细描述，将更容易理解这些和其他特征，其中：

图1是包括调节先导阀组件的减压阀系统的一个示例性实施方案的侧视图；

图2是包括图1的调节先导阀组件的减压阀系统的顶视图；

图3是图1的减压阀系统的减压阀的横截面侧视图；

图4是图1的先导阀和调节先导阀组件的横截面侧视图；

图5是图4的调节先导阀组件的放大剖视图；

图6是先导阀和调节先导阀组件的另一个示例性实施方案的剖视图；

图7是先导阀和调节先导阀组件的另一个实施方案的剖视图；并且

图8是示出用于使用图1至图7的调节先导阀组件来调节减压阀的方法的示例性实施方案的流程图。

应注意，附图不一定按比例绘制。附图仅旨在描绘本文所公开的主题的典型方面，因此不应视为限制本公开的范围。

具体实施方式

先导阀可控制它们所联接的减压阀的开启，并调节减压阀的开启。先导阀可被配置为当先导阀达到与减压阀的操作压力相关联的压力设定点时致动减压阀并使减压阀开启。传统上，先导阀可被配置为在压力设定点处“突然”开启，并使减压阀瞬间致动并开启以释放其全部额定容量。“突开”型先导阀可能包括一些缺点，诸如允许过量泄漏响应于减压阀的立即开启而从减压阀排出，以及由于减压阀内的活塞的反复快速致动而导致的减压阀部件中的材料应变和疲劳增加。由于响应于减压阀内的频繁变化的操作压力而瞬间且即时地致动先导阀，传统的“突开”型先导阀可进一步导致减压阀的活塞以快速的速率致动。这些缺点可导致减压阀相对于压力设定点过早地泄漏，并且可进一步导致更大的操作间隙和降低的阀密封性。由于维护“突开”型先导阀的复杂性和成本，以及操作效率的降低和介质损失的增加，这些缺点引起减压阀操作者的重大关注。

在本文提出的实施方案中，调节先导阀组件可控制减压阀的操作，例如减压阀的开启、开启和关闭速率。工作流体压力可通过调节先导阀提供到减压阀，到达减压阀中的腔室(在此称为圆顶)。该腔室中的流体压力(在此称为圆顶压力)可作用于活塞，从而提供向下的力，该向下的力抵抗先导式减压阀的入口压力而偏置，从而在正常操作期间保持该减压阀关闭。当入口压力达到预设开启压力值(在此称为设定压力)时，连接到减压阀的先导阀可致动以减小提供向下的力的圆顶压力。这种减小可导致偏置力在预设值处为0，以使得活塞能够向上运动，从而开启减压阀。在开启之后，入口压力增加可导致圆顶压力和向下的力在调节先导阀处逐渐减小，从而导致减压阀中的活塞运动与入口压力成比例。

如本文所述，改进的调节先导阀组件可提供“突开”型先导阀的连续调节、更紧密的操作间隙、减少的泄漏，并且带来与先导阀联接的安全减压阀的更有效操作和控制。调节先导阀组件可与减压阀的入口压力的变化成比例地控制减压阀的开启和关闭。响应于减压阀的入口压力达到先导阀压力设定点，调节先导阀组件可以经由先导阀接收来自减压阀的圆顶区域的圆顶压力。在设定点之前保气密性的调节先导阀组件然后可以将圆顶压力减小到预定值并且继续操作以直接响应于减压阀的入口压力的增加并且与之成比例地逐渐减小圆顶区域压力。一旦圆顶区域压力下降到预定值，减压阀致动并开始开启。随着减压阀的入口压力增加，圆顶区域压力减小，直到入口压力达到减压阀组件的阈值累积压力为止。响应于入口压力达到阈值累积压力设定点，调节先导阀组件进一步减小圆顶区域压力，使得减压阀完全开启。

本文的系统、装置和方法还产生许多额外的优点和/或技术效果。本文所述的调节先导阀组件保持减压阀的密封性，并减少减压阀和先导阀泄漏的发生率，直到达到先导阀压力设定点为止。这是通过将先导阀组件(第一腔室)和调节先导阀组件(第二腔室)的致动分开来实现的，其中调节先导阀组件在达到先导阀设定点之前不释放任何工艺流体，从而保持气密性先导阀和安全减压阀。只有在设定压力之后，调节先导阀组件才排放圆顶区域压力，从而提供先导阀的连续调节，这是由于圆顶区域压力的排放与减压阀的入口压力的增加成比例。因此，调节先导阀组件允许减压阀操作者保持更紧密的操作间隙，同时保持减压阀的更有效的操作条件。

本文中的系统、方法和装置的额外优点和/或技术效果可包括重新改装或升级未配置有调节先导阀组件的减压阀系统。本文所述的调节先导阀组件可包括多种安装或联接机构，使得减压阀操作者在考虑先导阀组件更换或试图向现有的先导阀添加调节先导阀组件时，拥有多种选择。例如，本文所述的调节先导阀组件可经由流体导管或管道或者经由诸如托架之类的联接机构联接到先导阀。在一些实施方案中，调节先导阀组件可集成在先导阀组件内。这样，操作者可以通过根据其特定应用或使用要求的需要联接或结合调节先导阀来将先前配置有非调节先导阀组件的现有减压阀重新改装成调节先导阀组件。

本文论述了在油气生产环境中使用调节先导阀组件来调节被配置为致动减压阀的先导阀的系统、装置和相应方法的实施方案。然而，本公开的实施方案可用于调节其他阀类型，这些阀类型可在其他类型的环境中(而不受限制)配置有先导阀。

图1是包括调节先导阀组件的减压阀系统100的一个示例性实施方案的侧视图。如图1所示，系统100包括减压阀105。减压阀105可被配置为控制经由入口115接收并经由出口110输出的流体的流量。经由减压阀系统100控制的流体的流动被示出为连接入口115和出口110的虚线。在一些实施方案中，流体可以是液体、气体和/或蒸汽。

减压阀系统100还包括先导阀120。先导阀120可经由一个或多个导管联接到减压阀105，该一个或多个导管被配置为将与在减压阀105内流动的流体相关联的一个或多个压力输送到先导阀120。例如，先导阀120可基于可经由入口导管125输送的减压阀105的入口压力和可经由圆顶区域导管130输送的减压阀105的圆顶区域压力来控制减压阀105的开启和关闭。在一些实施方案中，诸如当流体为液体、蒸汽或气体时，入口压力相对于大气压可介于约15磅每平方英寸与15000磅每平方英寸之间。

如图1进一步所示，减压阀系统100可包括调节先导阀组件135。调节先导阀组件135可联接到先导阀120和减压阀105，使得减压阀的入口压力和减压阀的圆顶区域压力可被接收在调节先导阀组件135内。

在图1所示的实施方案中，调节先导阀组件135可经由安装板140附接到减压阀105。安装板140可以附接至减压阀105的一部分，诸如减压阀105的盖板145的上表面，并且附接至先导阀120的一部分。安装板140可被配置为经由多个螺栓、螺钉或类似的附接机构将减压阀105的该部分联接到先导阀120的该部分。

图2是包括图1的调节先导阀组件135的减压阀系统100的顶视图。如图2所示，减压阀105可经由一个或多个导管联接到先导阀120。例如，导管130可被配置为将圆顶区域压力从减压阀105的圆顶区域310经由先导阀120传递至调节先导阀组件135。

图3是图1的减压阀系统的减压阀的横截面侧视图。如图3所示，减压阀105包括入口110，当流体流向出口115时，通过该入口控制流体的流量。减压阀包括入口区域305。入口区域305可将入口压力经由导管125输送到先导阀120并且输送到先导调节组件135。减压阀还包括圆顶区域310，该圆顶区域可以将圆顶区域压力经由导管130输送到先导阀120并且输送到先导调节组件135。调节器活塞315可以包括顶表面325，该顶表面被配置为具有比阀瓣320的底表面330更大的表面积。调节器活塞315可以被配置为使用作用在顶表面325上的圆顶区域压力传递到阀瓣320。当入口115处的压力与圆顶区域310处的压力在阀的正常操作期间相等时，作用于较大面积的顶表面325上的压力抵抗作用于较小面积的底表面330上的压力而使阀保持处于关闭位置(如图3所示)。当阀瓣320从关闭位置向上致动到开启位置时，流体流对喷嘴335施加压力以使流体流离开出口115。

图4是图1的先导阀120和调节先导阀组件135的实施方案的横截面侧视图。在图4所示的实施方案中，调节先导阀组件135被配置作为模块化部件，该模块化部件可附接到先导阀120以提供对先导阀120的调节，从而控制减压阀105的开启/关闭。例如，调节先导阀组件135可被配置为经由多个配件、螺栓、螺纹连接件等联接到先导阀120。在从“突开”型先导阀操作转变到模块化先导阀操作的情况下，这种构造提供了更容易的现场转换。图4中虚线框内所示的调节先导阀组件135将在图5中进一步描述。

先导阀120和调节先导阀组件135可与经由导管125输送的入口系统压力的变化成比例地控制减压阀(诸如图1至图2中的减压阀105)的开启和关闭。如图4所示，先导阀120可包括弹簧405和调节机构，诸如压缩螺钉410。响应于调节压缩螺钉410，弹簧405可对顶部弹簧垫圈415和底部弹簧垫圈420施加力以产生对活塞425的偏置力。这样，弹簧405和压缩螺杆415可以形成偏置机构，该偏置机构可以调节先导阀120的压力设定点。在一些实施方案中，偏置机构可被构造成不具有弹簧。例如，偏置机构可包括垫圈、被构造成引起阻力的密封件等。调节先导阀组件135还包括排气口430。排气口430可排气到大气中或排气到减压阀105的排气管。

在操作期间，先导阀120将经由导管125接收的减压阀105的入口压力经由图1和图3中所示的导管130或将先导阀120联接到减压阀105的一部分的其他导管输送到减压阀的圆顶区域310。这使得被配置在减压阀105内的阀瓣320的顶部上的压力与施加到阀瓣320的底部的入口压力相等。阀瓣320可被配置具有用于顶表面325和底表面330的不同面积，使得阀瓣320的顶表面325的面积大于阀瓣320的底表面330的面积。这一面积差导致净向下力，从而使减压阀105保持紧闭以保持气密密封。当入口压力增加时，先导阀活塞425轻挪并且将入口压力与圆顶区域压力隔绝。先导阀120可同时并且瞬时地打开排气密封件，以将圆顶区域压力释放到调节先导阀组件135，从而开始调节减压阀105的操作。

图5示出了图4的调节先导阀组件135的放大剖视图。图5中所示的调节先导阀组件135的剖视图对应于通过图4中的虚线A-A所标识的剖视图，并且以垂直于附图平面并且旋转90度的透视图提供。调节先导阀组件135可联接到先导阀120并且可经由第一导管125接收减压阀105的入口压力，如图4所示，并且可经由第二导管130接收减压阀105的圆顶区域压力，如图4所示。调节先导阀组件135包括调节器活塞505，该调节器活塞被配置具有顶表面510和底表面515。底表面515的面积可大于顶表面510的面积。活塞调节器505可被配置为将第一腔室520和第二腔室525分开。第一腔室520可被配置为经由导管125接收减压阀105的入口压力。第二腔室525可被配置为经由导管130接收减压阀105的圆顶区域压力。第一腔室520的面积可大于第二腔室525的面积。在一些实施方案中，调节先导阀组件135可包括附加腔室以接收入口压力。在一些实施方案中，调节先导阀组件135可包括附加腔室以接收圆顶区域压力。

调节先导阀组件135还包括锁紧螺钉530和偏置机构535。一旦先导阀120已达到先导阀压力设定点，就可以调节锁紧螺钉530和偏置机构535以配置调节先导阀组件135来响应于减压阀105的入口压力的成比例增加而瞬间减小圆顶区域压力。在一些实施方案中，偏置机构535可包括弹簧，如图5所示。在一些实施方案中，偏置机构535可以包括液压活塞以提供预设偏置力，从而减小圆顶区域压力。

在操作期间，当先导阀120已达到其压力设定点时，先导阀120经由导管130将圆顶区域压力排放到配置在调节先导阀组件135内的活塞505的底表面515。调节器活塞505的底表面515和顶表面510被配置具有不同的表面积，使得顶表面510的面积小于底表面515的面积。顶表面510被配置为接收经由导管125输送的减压阀的入口压力。基于施加到底表面515的圆顶区域压力产生净向上力。净向上力由不定的入口压力和圆顶区域压力以及调节器活塞505的顶表面510和底表面515的表面积差值产生。

调节先导阀组件135将圆顶区域压力释放到大气中，直到来自施加到调节器活塞505的顶表面510的入口压力的力足以开始将调节器活塞505移动到关闭位置为止。圆顶区域压力的残余量保留在减压阀105的圆顶区域310中，该残余量由调节器活塞505的顶表面510和底表面515的不同面积来控制。由于圆顶区域压力尚未完全释放到大气压，因此减压阀105可以在先导阀压力设定点处部分地开启。调节器活塞505保持关闭，直到减压阀105内的阀瓣320因增加的入口压力而被迫进入更高升程为止。当这种情况发生时，调节器活塞505可根据需要进一步释放圆顶区域压力，以将所需的阀瓣320升程保持在10％的过压范围内。这样，调节先导阀组件可被配置为将减压阀105的气密密封保持在先导阀压力设定点的约96％与99％之间。

图6示出了先导阀120和调节先导阀组件605的另一个实施方案的剖视图。调节先导阀组件605包括与关于相对于图1至图5描述的调节先导阀组件135所描述的类似的部件并执行与之类似的功能。图6所示的实施方案与图4所示的实施方案类似，不同的是调节先导阀组件605可远离先导阀120定位并且不直接联接到或螺栓连接到先导阀120上。例如，调节先导阀组件605可经由多个管、通道、管道或流体导管联接到先导阀120，该多个管、通道、管道或流体导管被配置为将入口压力和圆顶区域压力从减压阀105输送到调节先导阀组件605。这样，可以容易地修改先导阀120以在围绕先导阀120的占有面积或可用空间受限的构型中添加调节先导阀组件605。通过经由流体导管流体地联接调节先导阀组件605，调节先导阀组件605可远离先导阀120和减压阀105定位。

在图6所示的实施方案中，减压阀105的入口压力可经由导管125在先导阀120处被接收，并且可经由导管610输送到调节先导阀组件605。减压阀105的圆顶区域压力可经由导管130在先导阀120处被接收并且可以在已达到先导阀压力设定点之后经由导管615输送到调节先导阀组件605。导管620可被配置作为一个排气导管以使得调节先导阀组件505能够将过量的压力排放到大气中或排放到减压阀105的排气管中。

图7是先导阀和调节先导阀组件的另一实施方案的剖视图，其中调节先导阀组件的部件直接集成在先导阀内以形成集成式调节先导阀组件700。将调节先导阀组件的部件集成在先导阀内可减少减压阀系统所需的操作和/或安装空间，并且还可提供先导阀调节，而不需要使用模块化调节先导阀组件来改装“突开”型先导阀，如相对于图4和图6所示和所述。

与相对于图1至图6所述的先导阀120和调节先导阀组件135的联接实施方案类似，相对于图7所示和所述的集成式调节先导阀组件700可与例如经由图6的导管610输送的入口系统压力的变化成比例地控制减压阀的开启和关闭。如图7所示，集成式调节先导阀组件700可包括如图4所示和所述的弹簧405。弹簧405可使得集成式调节先导阀组件700能够配置减压阀开始开启的预设压力设定点。偏置机构535可被配置作为如图所示的弹簧，并且可使得集成式调节先导阀组件700能够配置减压阀的圆顶区域压力最初下降到的预设压力。响应于经由导管610输送的减压阀105的增加的入口或系统压力，偏置机构535进一步允许集成式调节先导阀组件700通过与入口压力的增加成比例地减小圆顶区域压力来继续调节减压阀105的开启。在一些实施方案中，偏置机构535可被构造成不具有弹簧。例如，在一些实施方案中，偏置机构可以是液压活塞。集成式调节先导阀组件700还包括泄压调节机构705。泄压调节机构705可调节先导阀泄压。先导阀泄压可以被描述为先导阀开启时的压力与先导阀关闭时的压力之间的差。

图8是示出用于调节减压阀的方法800的示例性实施方案的流程图。虽然在使用根据对应于图1至图5的描述所述的调节先导阀组件135来调节减压阀105的上下文中描述了方法800，但方法800并不限于此类配置并且可被执行以使用本文所述的调节先导阀组件来调节其他减压阀。例如，方法800还可相应地用于使用图6至图7中所述的调节先导阀组件来调节减压阀。调节先导阀组件135和减压阀105被配置为保持气密密封，直到达到先导阀压力设定点为止。例如，先导阀120将与减压阀105的入口区域305相关联的入口压力传送到减压阀105的圆顶区域310，以使阀和阀瓣320在经由导管125所接收的入口压力达到先导阀105压力设定点之前保持处于关闭位置，在该压力设定点处，该先导阀瞬间减小圆顶区域压力，从而使得减压阀120初始地开启。然后，调节先导阀组件与减压阀105的入口压力的增加成比例地逐渐减小圆顶区域压力。因此，减压阀105可以与入口压力的增加成比例地开启。

在步骤810中，调节先导阀组件135接收减压阀105的入口压力。在第一腔室520中接收该入口压力。入口压力可从减压阀105的入口区域305经由第一导管输送，该第一导管诸如将入口区域305联接到调节先导阀组件135的第一腔室520的导管125。在一些实施方案中，调节先导阀组件135可包括附加腔室以接收入口压力。在一些实施方案中，第一腔室520的面积可以相对于与调节先导阀组件135的一个或多个操作参数对应的预定调节曲线而变化。

在步骤820中，调节先导阀组件135接收减压阀105的圆顶区域压力。该圆顶区域压力被接收在第二腔室525中。圆顶区域压力可从减压阀105的圆顶区域310经由第二导管输送，该第二导管诸如将圆顶区域310联接到调节先导阀组件105的第二腔室525的导管130。在一些实施方案中，调节先导阀组件135可包括附加腔室以接收圆顶区域压力。在一些实施方案中，第二腔室525的面积可以相对于与调节先导阀组件135的一个或多个操作参数对应的预定调节曲线而变化。

在步骤830中，在第一腔室520中，调节先导阀组件135将入口压力施加到第一腔室520与第二腔室525之间的调节器活塞505的顶表面510。调节器活塞505可将第一腔室520和第二腔室525分开。经由导管125输送的入口压力被接收在第一腔室520中并且施加到活塞505的顶表面510上。

在步骤840中，调节先导阀组件135保持其自身和减压阀105的气密密封，直到调节先导阀组件135达到先导阀压力设定点为止。然后，当达到先导阀压力设定点时，圆顶区域压力可被传送到第二腔室525。

在步骤850中，在第二腔室525内，调节先导阀组件135将圆顶区域压力施加到调节器活塞505的底表面515，并且瞬间将圆顶区域压力减小到预定值以开始开启减压阀。在达到先导阀压力设定点时，调节先导阀组件135瞬间减小圆顶区域压力并且使减压阀105初始地开启。作为响应，减压阀105可经由调节先导阀组件135的第二偏置机构而开启。

在步骤860中，调节先导阀组件135与入口压力的增加成比例地将圆顶区域压力逐渐减小到预定值。圆顶区域压力与入口压力的增加成比例地减小的预定值可以经由锁紧螺钉530来调节。在一些实施方案中，调节先导阀组件135可被配置为将圆顶区域压力减小至零而不是预定值。

随着入口压力不断增加，调节先导阀组件135将圆顶区域压力释放到大气中，直到来自施加到活塞505的顶表面510的入口压力的力足以将该活塞移动到关闭位置为止。在该关闭位置，一定量的压力保留在减压阀105的圆顶区域310中，该压力由活塞505的顶表面510和底表面515的不同表面积以及调节先导阀组件135的第一腔室520和第二腔室525的不同面积来控制。由于圆顶区域压力尚未下降到大气压，因此减压阀105的阀瓣320在先导阀压力设定点处仅部分地开启。活塞505保持在关闭位置，直到阀瓣320因持续增加的入口压力而被迫进入开启位置和更高升程为止。然后，活塞505可根据需要进一步释放来自圆顶区域的压力，以在10％的过压内实现阀瓣320的所需开启。

这样，在步骤870中，调节先导阀组件135基于将圆顶区域压力逐渐减小到预定值而开启减压阀105。当减压阀105已充分地开启以将入口压力减小到调节先导阀组件135的预定泄压压力时，活塞505关闭排气密封件并且同时打开调节先导阀组件135中的入口导管。入口压力被再次重新引导至减压阀105的圆顶区域310。当圆顶区域压力与入口压力均衡时，由阀瓣320的不同区域产生的向下的力使减压阀105关闭。

通过非限制性示例，本文所述的调节被配置为致动减压阀的先导阀的系统、装置和方法的示例性技术效果包括改进的先导阀调节和气密减压阀操作。通过提供改进的先导阀调节，这些系统、装置和方法允许减压阀实现减压阀操作压力与先导阀压力设定点之间更紧密的操作间隙，以及提高的操作效率。本文所述的调节先导阀组件改进了密封性能，同时通过与入口压力增加成比例地排放圆顶区域压力来提供连续调节。此外，调节先导阀组件可以联接到现有的“突开”型先导阀，使得操作者能够更新非调节先导阀以在更紧密的操作间隙内实现连续的先导阀调节、更有效的减压阀操作和减少的减压阀泄漏。

描述了某些示例性实施方案，以提供对本文所公开的系统、装置和方法的结构、功能、制造和使用的原理的全面理解。这些实施方案的一个或多个示例已在附图中示出。本领域技术人员将理解的是，本文中具体描述且在附图中示出的系统、装置和方法是非限制性的示例性实施方案，并且本发明的范围仅由权利要求限定。结合一个示例性实施方案示出或描述的特征可与其他实施方案的特征组合。此类修改和变型旨在包括在本发明的范围内。此外，在本公开中，实施方案的相似命名的部件通常具有类似的特征，因此在具体实施方案内，不一定完全阐述每个相似命名的部件的每个特征。

如本文在整个说明书和权利要求书中所用的，近似语言可用于修饰任何定量表示，该定量表示可有所不同但不导致与其相关的基本功能的变化。因此，由一个或多个术语诸如“约”、“大约”和“基本上”修饰的值不应限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精度。在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制可组合和/或互换，除非上下文或语言另外指明，否则此类范围被识别并包括其中所包含的所有子范围。

基于上述实施方案，本领域技术人员将了解本发明的其他特征和优点。因此，除所附权利要求书所指示的以外，本申请不受已具体示出和描述的内容的限制。本文所引用的所有出版物和参考文献均明确地全文以引用方式并入。

Claims (20)

1.一种调节先导阀组件，所述调节先导阀组件包括：

第一腔室，所述第一腔室联接到减压阀上的先导阀，所述第一腔室被配置为经由第一导管接收所述减压阀的入口的入口压力，所述第一导管将所述先导阀联接到所述减压阀的所述入口，其中所述先导阀包括被配置为调节先导阀压力设定点的第一偏置机构；

第二腔室，所述第二腔室联接到所述先导阀，所述第二腔室被配置为经由第二导管接收所述减压阀的圆顶区域的圆顶区域压力，所述第二导管将所述先导阀联接到所述减压阀的所述圆顶区域，其中所述第一腔室的面积大于所述第二腔室的面积；

调节器活塞，所述调节器活塞位于所述第一腔室与所述第二腔室之间，所述调节器活塞包括顶表面和底表面，所述入口压力在所述第一腔室内施加到所述顶表面，所述圆顶区域压力在所述第二腔室内施加到所述底表面，其中所述底表面的面积大于所述顶表面的面积；

其中，所述调节先导阀组件和所述减压阀被配置为在达到所述先导阀压力设定点之前保持气密密封，在所述先导阀压力设定点处，所述调节先导阀组件经由所述调节先导阀组件的第二偏置机构瞬间减小所述圆顶区域压力，使得所述减压阀初始地开启，然后与所述入口压力的增加成比例地逐渐减小所述圆顶区域压力，并且使得所述减压阀与所述入口压力的增加成比例地开启。

2.根据权利要求1所述的调节先导阀组件，其中，所述调节先导阀组件设置在所述先导阀内。

3.根据权利要求1所述的调节先导阀组件，其中，所述第二偏置机构包括被配置为提供预设偏置力以减小所述圆顶区域压力的弹簧和液压活塞。

4.根据权利要求1所述的调节先导阀组件，其中，所述调节先导阀组件被配置为通过所述减压阀控制流体的流量，所述流体选自由液体、气体和蒸汽组成的组中。

5.根据权利要求4所述的调节先导阀组件，其中，所述液体、所述蒸汽和所述气体的所述入口压力相对于大气压介于约15磅每平方英寸与15000磅每平方英寸之间。

6.根据权利要求1所述的调节先导阀组件，其中，所述调节先导阀组件被配置为将所述减压阀的所述气密密封保持在所述先导阀压力设定点的96％与99％之间。

7.一种调节减压阀的方法，所述方法包括：

在联接到先导阀的调节先导阀组件的第一腔室中接收减压阀的入口的入口压力，所述入口压力经由将所述先导阀联接到所述减压阀的所述入口的第一导管接收，其中所述先导阀包括被配置为调节先导阀压力设定点的第一偏置机构；

在联接到所述先导阀的所述调节先导阀组件的第二腔室中接收所述减压阀的圆顶区域的圆顶区域压力，所述圆顶区域压力经由将所述先导阀联接到所述减压阀的所述圆顶区域的第二导管接收，其中所述第一腔室的面积大于所述第二腔室的面积；

在所述第一腔室内将所述入口压力施加到所述第一腔室与所述第二腔室之间的调节器活塞的顶表面；

在所述调节先导阀组件达到所述先导阀压力设定点之前，保持所述调节先导阀组件和所述减压阀的气密密封，并且在达到所述先导阀压力设定点时，将所述圆顶区域压力传送到所述第二腔室；

在所述第二腔室内，将所述圆顶区域压力施加到所述调节器活塞的底表面，并且瞬间将所述圆顶区域压力减小到预定值以开始开启所述减压阀；

由所述调节先导阀组件与所述入口压力的增加成比例地以渐进的方式将所述圆顶区域压力减小到所述预定值；以及

基于与所述入口压力的增加成比例地将所述圆顶区域压力逐渐减小到所述预定值来开启所述减压阀。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述调节先导阀组件设置在所述先导阀内。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第二偏置机构被配置为调节所述调节器活塞的开启设定点。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二偏置机构包括被配置为提供预设偏置力以瞬间减小所述圆顶区域压力的弹簧和液压活塞中的一者。

11.根据权利要求7所述的方法，其中，所述调节先导阀组件被配置为通过所述减压阀控制流体的流量，所述流体选自由液体、气体和蒸汽组成的组中。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述液体、所述蒸汽或所述气体的所述入口压力相对于大气压介于约15磅每平方英寸与15000磅每平方英寸之间。

13.根据权利要求7所述的方法，其中，所述调节先导阀组件被配置为将所述减压阀的所述气密密封保持在所述先导阀压力设定点的96％与99％之间。

14.一种减压阀系统，所述减压阀系统包括：

减压阀，所述减压阀被配置为调节流体流经其中的流量，所述减压阀包括具有入口压力的入口区域和具有圆顶区域压力的圆顶区域；

先导阀，所述先导阀联接到所述减压阀并且被配置为接收所述入口压力和所述圆顶区域压力，所述先导阀包括被配置为调节先导阀压力设定点的第一偏置机构；和

调节先导阀组件，所述调节先导阀组件联接到所述先导阀，所述调节先导阀组件包括：

第一腔室，所述第一腔室联接到所述先导阀，所述第一腔室被配置为经由第一导管接收所述入口压力，所述第一导管将所述先导阀联接到所述减压阀的所述入口，

第二腔室，所述第二腔室联接到所述先导阀，所述第二腔室被配置为经由第二导管接收所述圆顶区域压力，所述第二导管将所述先导阀联接到所述减压阀的所述圆顶区域，

调节器活塞，所述调节器活塞位于所述第一腔室与所述第二腔室之间，所述调节器活塞包括顶表面和底表面，所述入口压力在所述第一腔室内施加到所述顶表面，所述圆顶区域压力在所述第二腔室内施加到所述底表面，其中所述底表面的面积大于所述顶表面的面积，

其中，所述调节先导阀组件和所述减压阀被配置为在达到所述先导阀压力设定点之前保持气密密封，在所述先导阀压力设定点处，所述调节先导阀组件经由所述调节先导阀组件的第二偏置机构瞬间减小所述圆顶区域压力，使得所述减压阀初始地开启，然后与所述入口压力的增加成比例地逐渐减小所述圆顶区域压力，并且使得所述减压阀与所述入口压力的增加成比例地开启。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述调节先导阀组件设置在所述先导阀内。

16.根据权利要求14所述的系统，其中，所述第二偏置机构包括被配置为提供预设偏置力以减小所述圆顶区域压力的弹簧和液压活塞中的一者。

17.根据权利要求14所述的系统，其中，所述调节先导阀组件被配置为通过所述减压阀控制所述流体的所述流量，所述流体选自由液体、气体或蒸汽组成的组中。

18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述液体、所述蒸汽或所述气体的所述入口压力相对于大气压介于约15磅每平方英寸与15000磅每平方英寸之间。

19.根据权利要求14所述的系统，其中，所述调节先导阀组件被配置为将所述减压阀的所述气密密封保持在所述先导阀压力设定点的96％与99％之间。

20.根据权利要求14所述的系统，其中，所述第一偏置机构是弹簧、垫圈或密封件中的一者。