CN103806866A - 一种井口远控调节紧急切断保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种井口远控调节紧急切断保护装置，包括阀门，设置在阀前管道内的第一压力传感器，与第一压力传感器连接的控制器，所述的控制器还连接有驱动电机，驱动电机与阀门阀杆连接，所述的压力传感器、控制器、驱动电机分别连接有电源装置。所述的管道上还连接有压力开关。本发明的有益效果是：当装置接收开阀指令后，阀门通过自身的压力变送器给出调节信号来自动调节阀门开度，无需外围控制设备及中控指令，控制结构简单，安全可靠，解决了现有技术直接快速开启对下游管线及设备的冲击和破坏，提高了开井的效率和准确率。超压、欠压保护通过自身的机械平衡原理完成，无需外部能源，安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及油气井阀门控制领域，具体涉及一种井口远控调节紧急切断保护装置。
背景技术
目前我国油气田开发处于快速发展阶段，安全、可靠、高效、智能管理是是气田的重要发展方向。为了达到这些要求，需在天然气井口采气树下游安装一台集智能调节开井、远程关井、超欠压保护的一种装置。而目前市场的同类产品在使用过程中存在以下几个问题：
1.现有同类产品所用阀门为截止阀型式，流阻系数大，对管道有节流，易发生冻堵。且压力直接作用于阀瓣上，在开井时必须人工到现场先开启旁通阀来平衡压力，操作繁琐，无法实现远程控制。
2.开阀时无法调节开度，在开启时会使下游压力突然增大，易对下游设备造成冲击和损坏。
因气田大都处于偏远的沙漠地带，现场只能靠风能或太阳能供电。现有的同类产品所使用执行机构的功耗很大，现场的电源无法满足要求，工作性能很不稳定，难以管理。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明提供了一种采用球阀型式阀门，其优点是采用上装式球阀，并增设开阀调节功能。即在开阀时先由压力传感器输出的电压信号通过自动控制系统对阀后的压力进行自动调节，待阀前压力降至设定值时驱动阀门完全开启。无需外围控制设备。调节功能自动完成。本发明还采用两组防爆小型直流微电机和可编程控制器组成的电动驱动装置，直接带动本装置进行可靠的开关阀，具有耗电量小、设定方便、可靠性高。
本发明的的技术方案如下：一种井口远控调节紧急切断保护装置，包括阀门，设置在阀前管道内的第一压力传感器，与第一压力传感器连接的控制器，所述的控制器还连接有驱动电机，驱动电机与阀门阀杆连接，所述的压力传感器、控制器、驱动电机分别连接有电源装置。所述的管道上还连接有压力开关。
本发明的进一步改进包括：
所述阀门是双向密封球阀。
所述的电源装置包括蓄电池，以及分别与蓄电池连接的太阳能电池板和风能发电装置。
所述的驱动电机通过变速机构连接有驱动丝杠，驱动丝杠末端连接有拉杆，所述的拉杆依次经过传动齿条、传动齿轮、连轴器与阀门阀杆连接。
所述的传动齿条的另一端还连接有复位弹簧，所述的变速机构内设置有离合器。
所述的驱动电机和阀杆之间还设置有机械调节机构。
所述的调节机构包括调节机构箱体，所述的箱体内设置有平衡杆，所述平衡杆通过弹簧与第二压力传感器连接，所述的第二压力传感器连接有压力变送器，所述的压力变送器还连接有第一压力传感器，所述的调节机构箱体内还设置有与平衡杆配合的平衡块，所述的平衡块通过挂钩连接有复位弹簧。
所述的机械调节机构箱体内还设置有一个与挂钩电机连接的平衡杆，所述的平衡杆与平衡块相适配。
所述的驱动电机和挂钩电机均为防爆小型直流微电机。
本发明的有益效果是：当装置接收开阀指令后，阀门通过自身的压力变送器给出调节信号来自动调节阀门开度，无需外围控制设备及中控指令，控制结构简单，安全可靠，解决了现有技术直接快速开启对下游管线及设备的冲击和破坏，提高了开井的效率和准确率。超压、欠压保护通过自身的机械平衡原理完成，无需外部能源，安全可靠。本装置阀门采用球阀结构形式，双向密封，密封可靠，开启后全通径流通，无压力损失。
附图说明
图1为本发明优选实施例的结构示意图。
1、阀门，2、接线盒，3、电源装置，4、挂钩电机，5、压力开关，6、驱动电机，7、离合器，8、手轮，9、变速机构，10、压力变送器，11、驱动丝杠，12、第二压力传感器，13、调节机构箱体，14、拨块，15、拉杆，16、平衡杆，17、平衡块，18、传动齿条，19、传动齿轮，20、复位弹簧。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示一种井口远控调节紧急切断保护装置，包括阀门1，设置在阀前管道内的第一压力传感器，与第一压力传感器连接的控制器，所述的控制器还连接有驱动电机6，驱动电机6与阀门1阀杆连接，所述的压力传感器、控制器、驱动电机6分别连接有电源装置3，所述的电源装置3还连接有接线盒2。所述的管道上还连接有压力开关5。本实施的进一步包括：所述阀门1优选双向密封球阀；所述的电源装置3包括蓄电池，以及分别与蓄电池连接的太阳能电池板和风能发电装置；所述的驱动电机6通过变速机构9连接有驱动丝杠11，驱动丝杠11末端连接有拉杆15，所述的拉杆15依次经过传动齿条18、传动齿轮19、连轴器与阀门1阀杆连接；所述的传动齿条18的另一端还连接有复位弹簧20，所述的变速机构9内设置有离合器7；所述的驱动电机6和阀杆之间还设置有机械调节机构。所述的驱动丝杠11还连接有手轮8用于手动操作。
所述的调节机构包括调节机构箱体13，所述的箱体内设置有平衡杆16，所述平衡杆16通过弹簧与第二压力传感器12连接，所述的第二压力传感器12连接有压力变送器10，所述的压力变送器10还连接有第一压力传感器，所述的调节机构箱体13内还设置有与平衡杆16配合的平衡块17，所述的平衡块17通过挂钩连接有复位弹簧20。所述的机械调节机构箱体13内还设置有一个与挂钩电机4，所述挂钩电机4可驱动平衡杆16，所述的平衡杆16与平衡块17相适配。所述的驱动电机6和挂钩电机4优选防爆小型直流微电机。
本发明的工作原理如下：
(1)自动调节开阀
控制器给驱动电机6控制信号，此时驱动电机6启动，同时接收压力变送器10输出的电压信号对其控制。驱动电机6经变速机构9驱动主驱动丝杠11旋转带动拉杆15上下移动，拉杆15带动传动齿条18上下移动，传动齿条18驱动传动齿轮19旋转经连轴器带动阀门1阀杆旋转，根据阀后压力自动调节旋转方向和开度，保证阀后压力在预定的范围内，当阀前压力降至设定值时，由阀前压力开关5给出信号控制驱动电机6直接将阀门1开启。当阀门1完全开启时(此时平衡块17处于水平状态)，经接近开关将信号传给自控系统，此时自控系统控制挂钩电机4启动，带动拨叉向上移动使拨块14顺时针旋转，当拨杆卡入平衡块17时，由接近开关将信号传给自控系统，自控系统控制驱动电机6和挂钩电机4反向旋转到位，整个装置开启动作完成。
(2)手动调节开阀
若自控系统出现意外故障时，操作人员在现场可用手动功能调节开阀。打开电源装置3堵盖，将开关拨到OFF位置，再将离合器7拉起，将手轮8顺时针旋转，将阀门1开一点观察自身压力变送器10上显示的压力，如果压力过高，可逆时针旋转手轮8将阀门关小进行调节。当阀前压力降至系统压力时，将手轮8顺时针旋转直到转不动时按下手动挂钩压杆(此时平衡块17处于水平状态)，从观察窗观察拨杆卡入平衡块17时，然后逆时针旋转手轮8到转不动为止。(注意：手动操作完成后应将开关拨到ON位置，压下离合器7。)
(3)自动关阀
超欠压自动关阀，此设计是在机械式调节机构箱体13内有两个弹簧，设置在箱体内带有卡槽的平衡块17，以及与平衡块17相适配的平衡杆16和旋转摇臂，所述的旋转摇臂上固定有旋转杆，所述的旋转杆可以在旋转后卡入平衡块17的卡槽内，所述的平衡杆16在水平时可以保持平衡块17稳定，所述的平衡杆16分别连接有高压调整弹簧、低压调整弹簧，所述的高压调整弹簧、低压调整弹簧分别连接第二压力传感器12。所述的箱体上还设置有连接方座和下手动关阀压杆。第二压力传感器12通过高压调整弹簧、低压调整弹簧作用于平衡杆1616上，当压力在设定范围内，此平衡杆16水平，当压力超出或低于设定压力时，压力传感器12驱动推杆移动使平衡杆16倾斜，平衡杆16带动平衡块17倾斜，使挂钩脱开，经复位弹簧20作用使传动齿条18迅速向下移动、带动阀芯旋转而快速切断管路。
在正常压力下自动关阀，在使用过程中根据工作需要关断阀门，控制器给出驱动电机4关阀信号，此时挂钩电机4启动压动平衡杆16倾斜带动平衡块17倾斜，从而使挂钩脱开，阀门1关闭。
(4)手动关阀
按下手动关阀压杆，此时压动平衡块17倾斜使挂钩脱开，阀门1关闭。
以上所述仅是本发明的优选实现方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种井口远控调节紧急切断保护装置，其特征是：包括阀门，设置在阀前管道内的第一压力传感器，与第一压力传感器连接的控制器，所述的控制器还连接有驱动电机，驱动电机与阀门阀杆连接，所述的压力传感器、控制器、驱动电机分别连接有电源装置。
2.根据权利要求1所述的一种井口远控调节紧急切断保护装置，其特征是：所述阀门是双向密封球阀。
3.根据权利要求1所述的一种井口远控调节紧急切断保护装置，其特征是：所述的电源装置包括蓄电池，以及分别与蓄电池连接的太阳能电池板和风能发电装置。
4.根据权利要求1所述的一种井口远控调节紧急切断保护装置，其特征是：所述的驱动电机通过变速机构连接有驱动丝杠，驱动丝杠末端连接有拉杆，所述的拉杆依次经过传动齿条、传动齿轮、连轴器与阀门阀杆连接。
5.根据权利要求4所述的一种井口远控调节紧急切断保护装置，其特征是：所述的传动齿条的另一端还连接有复位弹簧，所述的变速机构内设置有离合器。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种井口远控调节紧急切断保护装置，其特征是：所述的驱动电机和阀杆之间还设置有机械调节机构。
7.根据权利要求6所述的一种井口远控调节紧急切断保护装置，其特征是：所述的调节机构包括调节机构箱体，所述的箱体内设置有平衡杆，所述平衡杆通过弹簧与第二压力传感器连接，所述的第二压力传感器连接有压力变送器，所述的压力变送器还连接有第一压力传感器，所述的调节机构箱体内还设置有与平衡杆配合的平衡块，所述的平衡块通过挂钩连接有复位弹簧。
8.根据权利要求7所述的一种井口远控调节紧急切断保护装置，其特征是：所述的机械调节机构箱体内还设置有一个与挂钩电机，所述的驱动电机可压动平衡杆，所述的平衡杆与平衡块相适配。
9.根据权利要求8所述的一种井口远控调节紧急切断保护装置，其特征是：所述的驱动电机和挂钩电机均为防爆小型直流微电机。
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