CN102996886B - 油田用节能电磁三通旋转阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油田用节能电磁三通旋转阀，包括阶跃突变直流控制电路，所述阶跃突变直流控制电路包括第一时间继电器和第二时间继电器，第一时间继电器和第二时间继电器并联设置，第一时间继电器和第二时间继电器供电端相线和单井计量仪表的输出端连接，零线和单井计量仪表的零线相连接，第一时间继电器输出端与变压器的初级连接，变压器的次级与第一硅桥整流器的交流端相连，第一硅桥整流器的直流端与电磁驱动线圈连接；第二时间继电器的输出端和第二硅桥整流器的交流端相连，第二硅桥整流器的直流端与电磁驱动线圈连接。本发明实现了直流阶跃突变控制，克服了牵引式交流电磁阀存在的缺点，转动灵活，密封性能好。

Description

油田用节能电磁三通旋转阀

技术领域

本发明涉及一种电磁阀，尤其涉及一种油田用节能电磁三通旋转阀，主要适用于油田油井计量。

背景技术

现有技术中，油田对油井计量方法比较多，长庆油田分公司采用双容积分离器对油井进行计量中使用的牵引式交流电磁三通阀就有200多台，使用的电磁铁都是MQ1—5151系列。例如，中国专利号“CN02208446.0”公开的一种原油单井计量系统旋转式电磁三通阀，公开日为2003年03月05日，包括电磁线圈、防爆外壳、返回弹簧、阀缸、阀芯、下室口、上室口、T型通道、排油出口，防爆外壳内有电磁线圈，防爆外壳与阀缸之间有返回弹簧，阀缸内有阀芯，阀缸上有T型通道，T型通道两端分别有下室口、上室口，阀的底部有排油出口。

上述结构的旋转式电磁三通阀，在使用时还存在如下不足：一、由于采用交流励磁控制，吸合电压采用AC380V，保持电压也采用AC380V，加上电磁铁衔铁本身表面不平吸合不好以及外部诸多因素影响，在频繁动作工况下，极容易造成电磁控制线圈烧坏，更换线圈费用大，并且浪费电能。据统计一个作业区一年的维修费用达30～40万元，全长庆油田分公司维修费用达到600万元。并且严重影响了计量工作的正常进行。二、起动和运行噪声大，百米外都能听见嘎嘎声，对环境造成极大的污染，牵引式三通阀阀体口径小，排油时间长，且电能消耗大；原油漏失大，计量不准确。

发明内容

本发明的目的在于克服现有牵引式交流电磁三通阀存在的上述问题，提供一种油田用节能电磁三通旋转阀，本发明实现了直流阶跃突变控制，克服了牵引式交流电磁阀存在的缺点，转动灵活，密封性能好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种油田用节能电磁三通旋转阀，包括防爆壳、阀体、阀芯、连杆机构和电磁驱动机构，电磁驱动机构包括电磁驱动线圈，其特征在于：还包括阶跃突变直流控制电路，所述阶跃突变直流控制电路包括第一时间继电器和第二时间继电器，第一时间继电器和第二时间继电器并联设置，第一时间继电器和第二时间继电器供电端相线和单井计量仪表的输出端连接，零线和单井计量仪表的零线相连接，第一时间继电器输出端与变压器的初级连接，变压器的次级与第一硅桥整流器的交流端相连，第一硅桥整流器的直流端与电磁驱动线圈连接；第二时间继电器的输出端和第二硅桥整流器的交流端相连，第二硅桥整流器的直流端与电磁驱动线圈连接。

所述第一时间继电器的输出端与30W-220V/42V变压器的初级220V相连，变压器的次级42V和50A第一硅桥整流器的交流端相连，50A第一硅桥整流器的直流端连接到电磁驱动线圈上。

所述第二时间继电器的输出端和50A第二硅桥整流器的交流端相，50A第二硅桥整流器的直流端连接到电磁驱动线圈上。

所述连杆机构包括拨叉和连杆，拨叉与连杆连接，连杆与阀体内的阀芯连接带动阀芯旋转。

所述电磁驱动机构还包括移动牵引磁铁，电磁驱动线圈固定设置在防爆壳内，移动牵引磁铁固定设置在拨叉上与电磁驱动线圈配合。

所述防爆壳与阀体之间设置有复位弹簧，复位弹簧一端固定连接在阀体上，另一端连接在拨叉上。

采用本发明的优点在于：

一、本发明由于采用阶跃突变直流控制电路进行直流励磁控制，不受电磁铁衔铁本身不平以及外部诸多因素影响，吸合可靠，电压低运行噪声小，不烧坏电磁控制线圈烧坏，并且节约电能，有效地改变了工作环境，阀芯采用旋转结构，摩擦力小，转动灵活，密封性能好，泄漏量极小，能适应恶劣工作环境，特别适用于粘度高杂质多的原油介质，无故障运行期长，同样也适应于其它电磁阀中，节能、吸合可靠、吸合后无噪声。

二、本发明中，所述第一时间继电器的输出端与30W-220V/42V变压器的初级220V相连，变压器的次级42V和50A第一硅桥整流器的交流端相连，50A第一硅桥整流器的直流端连接到电磁驱动线圈上，所述第二时间继电器的输出端和50A第二硅桥整流器的交流端相，50A第二硅桥整流器的直流端连接到电磁驱动线圈上，吸合电压采用198V，保持电压采用小电压36V不掉下，现有技术的交流电磁系统导体磁体和分磁环消耗大量电能，本专利采用直流控制驱动线圈，电压低，牵引力大，行程大，吸合后1秒钟改用阶跃突变直流控制电路36V的直流电压给驱动线圈供电，由于直流矫顽力基本不变，电磁铁还能继续吸合不掉落，运行无噪音，有效地改变了工作环境，同时可节约大量电能，将交流改用直流维持吸合的运行方式，特别适用于油井数量多需要频繁计量的油田井站场所。

三、本发明中，所述连杆机构包括拨叉和连杆，拨叉与连杆连接，连杆与阀体内的阀芯连接带动阀芯旋转，拨叉将电磁力转化为动力作用，通过拨叉向上运动，带动连杆运动，通过连杆又将直行程推拉力转变成角行程的转动力矩，从而使阀芯偏离90度，断电后利用自重和复位弹簧的作用，自动复位，完全实现了自动化控制。

四、本发明中，所述电磁驱动机构还包括移动牵引磁铁，电磁驱动线圈固定设置在防爆壳内，移动牵引磁铁固定设置在拨叉上与电磁驱动线圈配合，便于阶跃突变直流控制电路36V的直流电压给驱动线圈供电，进一步保证了移动牵引磁铁保持吸合状态的可靠性。

五、本发明采用阶跃突变直流控制电路供电，实现直流阶跃突变控制，克服了交流电磁阀存在的缺点，不烧控制线圈，大大降低了维修费用以及采油工的劳动强度。

六、本发明采用阶跃突变直流控制电路供电，降低了励磁机构起动、运行的电能消耗，有效的节约了电能，达到了石油天然气工业健康、安全、管理体系的要求。

七、采用本发明后，提高了双容积分离器对油井计量的运行完好率、降低了维修费用和员工的劳动强度，保障了对油井正常计量工作进行，达到了设备的科学运行，减少生产的运行成本，为油田双容积分离器对油井正常计量提供了可靠的设备。

八、本发明中，所述防爆壳与阀体之间设置有复位弹簧，复位弹簧一端固定连接在阀体上，另一端连接在拨叉上，断电后利用拨叉的自重和复位弹簧的拉力，使拨叉恢复到原位，从而使阀芯恢复到原位，采用此结构与现有技术中仅利用复位弹簧复位相比，本专利结合拨叉的自重和复位弹簧的拉力，便于控制移动牵引磁铁保持吸合状态。

附图说明

图1为本发明结构示意图

图2为本发明阶跃突变直流控制电路图

图中标记为：1、防爆壳，2、电磁驱动线圈，3、移动牵引磁铁，4、拨叉，5、连杆，6、阀体，7、指针，8、阀兰。

具体实施方式

实施例1

一种油田用节能电磁三通旋转阀，包括防爆壳1、阀体6、阀芯、连杆机构和电磁驱动机构，阀体6上有三个开口，各外接一个法兰8，电磁驱动机构包括电磁驱动线圈2，还包括阶跃突变直流控制电路，所述阶跃突变直流控制电路包括第一时间继电器和第二时间继电器，第一时间继电器和第二时间继电器并联设置，第一时间继电器和第二时间继电器供电端相线和单井计量仪表的输出端连接，零线和单井计量仪表的零线相连接，第一时间继电器输出端与变压器的初级连接，变压器的次级与第一硅桥整流器的交流端相连，第一硅桥整流器的直流端与电磁驱动线圈连接；第二时间继电器的输出端和第二硅桥整流器的交流端相连，第二硅桥整流器的直流端与电磁驱动线圈连接。

本发明中，所述第一时间继电器的输出端与30W-220V/42V变压器的初级220V相连，变压器的次级42V和50A第一硅桥整流器的交流端相连，50A第一硅桥整流器的直流端连接到电磁驱动线圈上。

进一步地，所述第二时间继电器的输出端和50A第二硅桥整流器的交流端相，50A第二硅桥整流器的直流端连接到电磁驱动线圈上。

本发明的优选实施方式为，所述连杆机构包括拨叉4和连杆5，拨叉4与连杆5连接，连杆5与阀体6内的阀芯连接带动阀芯旋转。

进一步地，所述电磁驱动机构还包括移动牵引磁铁3，电磁驱动线圈2固定设置在防爆壳1内，移动牵引磁铁3固定设置在拨叉4上与电磁驱动线圈2配合。

进一步地，所述防爆壳1与阀体6之间设置有复位弹簧，复位弹簧一端固定连接在阀体上，另一端连接在拨叉上，复位弹簧可设置在防爆壳与阀体之间的大盖中。

实施例2

阶跃突变直流控制电路的控制原理：

双容积分离器由上分离室和下计量室组成的，进来的油气经过上分离室分离后，油通过连接管道连接电磁三通旋转阀进入下计量室，下计量室安装有两个浮球液位控制器，当油到下液位时，开始计时，到上液位时，单井计量仪表的输出端子向外供电，起泵向外排油，单井计量仪表的五号端子输出380V。向阶跃突变直流控制电路供电对零线AC220V。第二时间继电器开始动作，第二时间继电器输出AC220V，经第二硅桥整流器整流输出DC198V，向节能电磁三通旋转阀直流驱动电磁驱动线圈供电，移动牵引磁铁向上吸合，旋转阀阀芯旋转90度，上室油在旋转阀作用下不在向计量室进油，而是通过泵向外排油，经过1秒钟后，第一时间继电器开始动作，一方面切断第二时间继电器向直流驱动线圈供DC198V电，另一方面经过变压器供AC42V电，再经过第二硅桥整流器整流向节能电磁三通旋转阀直流驱动电磁驱动线圈供DC36V电，由于直流矫顽力作用，移动牵引磁铁继续保持吸合，当双容积分离器下室内油排到下液位继电时，单井计量仪表输出端子不向外供电380V，这时阶跃突变直流控制电路供电失电停止工作。同时直流驱动电磁驱动线圈也失去供电，移动牵引磁铁在自重和下面复位弹黄的共同作用下落下，旋转阀阀芯反回90度到原来位置。这时双容积计量室不再经过泵向外排油，上分离室油再次经过电磁旋转阀向下计量室进油。

实施例3

本实施例为本发明应用到双容积分离器计量室时的具体说明。当双容积分离器计量室里的液位上升到上浮球液位控制器时，直流控制器给电磁驱动线圈2发驱动信号，这时移动牵引磁铁3被电磁驱动线圈2吸合，带动拨叉4及连杆5，使阀体6内的阀芯按逆时针方向（以图示方向）旋转，指针7由水平位置移动到垂直位置，阀体6连接的左右水平管线相互不通，而阀体6连接的左边管线与阀体6连接的垂直下管线相通（即指针旋转90⁰时两管线相通），而阀体6连接的右边管线与阀体6连接垂直的下管线不相通。这时双容积分离器计量室里的原油从阀体6的左边管线流入，从阀体下垂直的管线流出，通过泄油泵向外排油。当双容积分离器计量室油面降至下浮球液位控制器时，直流控制器切断驱动信号，移动牵引磁铁3在自重及复位弹簧拉力的作用下，带动连杆机构复位，从而使阀芯复位，此时指针7由垂直位置返回到水平位置，停止工作。这时阀体6连接的左右水平管线相通，阀体6连接的左边管线和阀体6连接垂直下管线不相通，双容积分离器分离室的原油从阀体6连接的右边管线流入经过阀体6连接的左边管线流出，进入双容积分离器的计量室，这样不断地对原油进行正常的循环计量。

Claims (6)

1.一种油田用节能电磁三通旋转阀，包括防爆壳（1）、阀体（6）、阀芯、连杆机构和电磁驱动机构，所述防爆壳（1）与阀体（6）之间设置有复位弹簧，电磁驱动机构包括电磁驱动线圈（2），其特征在于：还包括阶跃突变直流控制电路，所述阶跃突变直流控制电路包括第一时间继电器和第二时间继电器，第一时间继电器和第二时间继电器并联设置，第一时间继电器和第二时间继电器供电端相线和单井计量仪表的输出端连接，零线和单井计量仪表的零线相连接，第一时间继电器输出端与变压器的初级连接，变压器的次级与第一硅桥整流器的交流端相连，第一硅桥整流器的直流端与电磁驱动线圈（2）连接；第二时间继电器的输出端和第二硅桥整流器的交流端相连，第二硅桥整流器的直流端与电磁驱动线圈（2）连接。

2.根据权利要求1所述的油田用节能电磁三通旋转阀，其特征在于：所述第一时间继电器的输出端与30W-220V/42V变压器的初级220V相连，变压器的次级42V和50A第一硅桥整流器的交流端相连，50A第一硅桥整流器的直流端连接到电磁驱动线圈（2）上。

3.根据权利要求2所述的油田用节能电磁三通旋转阀，其特征在于：所述第二时间继电器的输出端和50A第二硅桥整流器的交流端相，50A第二硅桥整流器的直流端连接到电磁驱动线圈（2）上。

4.根据权利要求1、2或3所述的油田用节能电磁三通旋转阀，其特征在于：所述连杆机构包括拨叉（4）和连杆（5），拨叉（4）与连杆（5）连接，连杆（5）与阀体（6）内的阀芯连接带动阀芯旋转。

5.根据权利要求4所述的油田用节能电磁三通旋转阀，其特征在于：所述电磁驱动机构还包括移动牵引磁铁（3），电磁驱动线圈（2）固定设置在防爆壳（1）内，移动牵引磁铁（3）固定设置在拨叉（4）上与电磁驱动线圈（2）配合。

6.根据权利要求5所述的油田用节能电磁三通旋转阀，其特征在于：所述复位弹簧一端固定连接在阀体（6）上，另一端连接在拨叉（4）上。