CN104196483A

CN104196483A - 气动井口截断装置

Info

Publication number: CN104196483A
Application number: CN201410424028.8A
Authority: CN
Inventors: 吴禹; 朱瑾瑜; 吴新华; 何敏
Original assignee: LESHANG BEICHUANG MACHINERY MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: Sichuan Beichuang Machinery Manufacturing Co ltd
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2034-08-26
Also published as: CN104196483B

Abstract

本发明公开了一种气动井口截断装置，其特征在于：包括气动控制单元、气动感测单元、气动执行单元、远程监控仪四部分组成；气动控制单元、气动感测单元、气动执行单元均用不锈钢管作为气路相互连接；其中远程监控仪与气动控制单元和气动执行单元连接，气动控制单元与气动感测单元和气动执行单元形成连接。本发明所述的气动井口截断装置，由安全截断阀、气动控制柜、气动感测单元和远程监控仪四部分组成，经过改进，结构设计合理，利用效率高，运行费用降低。

Description

气动井口截断装置

技术领域

本发明涉及一种井口截断装置，具体来讲是一种气动井口截断装置。

背景技术

全气动类型井口安全截断装置，广泛适用于重要和工艺较复杂的井场，属井场重要的安全保护设备，当井口一级节流后出现压力超高、集输管线压力降低（管线爆破失压）或火警任一突发险情时，装置均会立即自动关闭井口和自动报警，防止事故的发生及进一步扩大，达到保护井场设备和人员生命安全、防止能源大量流失及造成环境污染的目的。

发明内容

本发明的目的在于在此提供一种气动井口截断装置，由安全截断阀、气动控制柜、气动感测单元和远程监控仪四部分组成，经过改进，结构设计合理，利用效率高，运行费用降低。

本发明是这样实现的，构造一种气动井口截断装置，其特征在于：包括气动控制单元、气动感测单元、气动执行单元、远程监控仪四部分组成；气动控制单元、气动感测单元、气动执行单元均用不锈钢管作为气路相互连接；其中远程监控仪与气动控制单元和气动执行单元连接，气动控制单元与气动感测单元和气动执行单元形成连接。

根据本发明所述气动井口截断装置，其特征在于，所述气动控制单元由气源过滤部件和气动控制部件两部份组成；气源过滤部件为过滤器，其作用是为井口安全截断装置提供清洁、干燥的控制气源；气动控制部件主要由控制阀、调压阀、压力表、防爆二位三通电磁阀、控制柜及气动管路组成，其功能主要对整个井口安全截断装置实施控制和操作。

根据本发明所述气动井口截断装置，其特征在于，气动感测单元主要由高压感测装置、低压感测装置和火警易熔塞组成，其功能主要是对整个井场的各设定安全感测点进行感测和监控。

根据本发明所述气动井口截断装置，其特征在于，气动执行单元主要由快速排气阀、阀位指示器、安全截断阀组成，其主要功能是根据气动感测单元的感测讯号或调度中心的计算机指令执行快速安全关闭井口，并向调度中心反馈阀位开关状态。

根据本发明所述气动井口截断装置，其特征在于，安全截断阀主要由平板闸阀，驱动器、手动安全阀打开装置三部份组成；安全截断阀采用平板闸阀与气动驱动器分体联接结构形式，可轻易拆卸驱动器，对平板闸阀和驱动器进行维修；平板闸阀阀腔设置自动注脂阀，以确保闸板与阀座在恶劣工况下的严密密封；驱动器采用单作用气缸，气缸上设有安全阀，当气缸超过额定工作压力时，安全阀排气，保护气缸不超负荷运行；安全截断阀的闸板通道是反开的，当气缸充压时，活塞带动闸板下行，使阀门开启，此时弹簧处于受压状态，当气缸气源被放空以后，由于阀体介质压力和弹簧的作用使活塞上行，阀门关；同时，阀体介质压力与控制系统互不串通。

根据本发明所述气动井口截断装置，其特征在于，高、低压感测装置结构相同，均由高、低压感测导阀、取样截止阀、压力表组成；高压感测装置应安装于井场需感测压力防止超高的管线上，低压感测装置应安装于井场需感测压力防止超低的管线上。

根据本发明所述气动井口截断装置，其特征在于，控制阀包括控制手轮、锁定螺母、上阀盖、阀体、下阀体。

根据本发明所述气动井口截断装置，其特征在于，阀位指示器包括压盖、防雨圈、双头螺塞、轴、感应元件、防爆盒、磁性元件、筒体、止锁螺钉；筒体与轴之间设有感应元件，防爆盒通过筒体设置，压盖位于轴的端部；双头螺塞与轴之间设置防雨圈。

根据本发明所述气动井口截断装置，其特征在于，火警易熔塞包括易熔片、压帽、本体、卡套、压帽。

根据本发明所述气动井口截断装置，其特征在于，远程电子监控仪包括运行指示灯、报警指示灯、电源开关、手动关闭按钮、报警清楚按钮。

本发明的优点在于：本发明所述的气动井口截断装置，具有如下特点

1、产品由安全截断阀、气动控制柜、气动感测单元和远程监控仪四部分组成。

2、感测单元和执行单元均为气动部件，关井速度极为迅速。

3、高、低压感测、火警点根据工艺需要可多点设置或监控，实现远程电子监控和值班室人工操作，适用于重要和工艺较复杂井、站场。

4、实现在线性能检测，在线性能检测是定期检验井口安全截断装置能否长期无故障运行必需的基本手段之一。

5、井口气动安全截断阀的驱动器采用气缸，考虑到抗硫需要采用全不锈钢抗硫材质，增加了制造成本。

附图说明

图1井口安全截断装置工艺仪表流程图

图2是井口安全截断装置控制工艺示意图

图3安全截断阀示意图

图4高、低压感测装置示意图

图5气动控制柜面板示意图

图6a-b控制阀示意图

图7 防爆二位三通电磁阀示意图

图8阀位指示器示意图

图9火警易熔塞示意图

图10电子监控仪的面板示意图

图11监控仪背板为电缆接线柱示意图

其中：气动控制单元10、气动感测单元20、气动执行单元30、远程监控仪40、

过滤器11，控制阀12、调压阀13、压力表14、防爆二位三通电磁阀15、控制柜16、ESD阀17、

高压感测装置21、低压感测装置22、火警易熔塞23、

快速排气阀31、阀位指示器32、安全截断阀33、

平板闸阀33a、手动安全阀打开装置33b、注脂阀33c、气缸33d、安全阀33e、活塞33f、弹簧33g、阀盖33h、注脂缸33i、阀体33j 、

导阀22a、取样截止阀22b、压力表22c、

控制手轮12a、锁定螺母12b、上阀盖12c、阀体12d、下阀体12e、

压盖32a、防雨圈32b、双头螺塞32c、轴32d、感应元件32e、防爆盒32f、磁性元件32g、筒体32h、止锁螺钉32i、

易熔片23a、压帽23b、本体23c、卡套23d、压帽23e、

运行指示灯40a、报警指示灯40b、电源开关40c、手动关闭按钮40d、报警清楚按钮40e。

具体实施方式

下面将结合附图1-11对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为油、气井场的工艺仪表流程示意图，井口安全截断装置是在井场常规工艺流程的基础上加装井口安全系统设备，即在井口装置的生产阀门后加装安全截断阀，一级节流针阀后的高压管线上加装导阀感测装置；在火警控制点处加装火警易熔塞，并就近感测装置加装气动控制柜，此时整个井场若再发生井口超压、输气管线爆破失压或火警等其中任一异常危险状态时均会立即自动安全关闭井口，达到保护井场设备和人员生命安全的目的。

图2为井口安全截断装置控制工艺示意图，控制设备主要由气动控制单元、气动感测单元和气动执行单元三部分组成。

Ⅰ、气动控制单元：气动控制单元由气源过滤部件和气动控制部件两部份组成

气源过滤部件主要为过滤器，其作用是为井口安全截断装置提供清洁、干燥的控制气源。气动控制部件主要由控制阀、调压阀、压力表、防爆二位三通电磁阀、控制柜及气动管路组成，其功能主要对整个井口安全截断装置实施控制和操作。

Ⅱ、气动感测单元：气动感测单元主要由高压感测装置、低压感测装置和火警易熔塞组成，其功能主要是对整个井场的各设定安全感测点进行感测和监控。

井场安全感测点的类型（超高、超低、火警）和数量应视该井场的工艺装备复杂程度和需要而设定。

Ⅲ、气动执行单元：气动执行单元主要由快速排气阀、阀位指示器、驱动器、平板闸阀及手动安全截断阀打开装置组成，其主要功能是根据气动感测单元的感测讯号或调度中心的计算机指令执行快速安全关闭井口，并向调度中心反馈阀位开关状态。

下面对井口安全截断装置工作原理予以说明：

本装置三个控制单元均用φ10×1不锈钢管作为气路相互连结，各控制设备的气路分别为气源气路、感测气路、执行气路。气源由氮气瓶或压缩空气提供的1.0MPa~1.5MPa为执行气路到达快速排气阀进入驱动器，从而使安全截断阀处于打开状态。由气动控制柜内调压器调压至0.25Mpa为感测气路，将感测讯号气送到各控制点的高压感测装置、低压感测装置和火警易熔塞。

装置处于正常生产状态时，各气动气路压力保持稳定。一旦井场发生下列异常突发情况之一时：发生火警导至火警易熔塞熔化、井口装置一级节流后压力超高（超过高压感测装置设定动作值）即引起高压感测装置动作、输气干线爆破导致管线压力超低（低于低压感测装置设定动作值）即引起低压感测装置动作，均会将感测讯号气迅速泄放到大气中，导至气动控制柜的控制阀失去背压动作而换向，截断气源气路来气并迅速将执行讯号气泄放至大气，立即引发快速排气阀动作将驱动器内的气迅速泄放至大气，最终导致安全截断阀迅速自动关闭，达到保护井场人员和设备安全目的。

下面对井口安全截断装置主要设备介绍：

1、安全截断阀：安全截断阀主要由平板闸阀，驱动器，手动安全阀打开装置三部份组成。结构特点及原理：安全截断阀采用平板闸阀与气动驱动器分体联接结构形式，可轻易拆卸驱动器，对平板闸阀和驱动器进行维修。平板闸阀阀腔采用自动注脂机构，以确保闸板与阀座在恶劣工况下的严密密封。驱动器采用单作用气缸，气缸上设有安全阀，当气缸超过额定工作压力时，安全阀排气，保护气缸不超负荷运行。由图3可知，安全截断阀的闸板通道是反开的，当气缸充压时，活塞带动闸板下行，使阀门开启，此时弹簧处于受压状态，当气缸气源被放空以后，由于阀体介质压力和弹簧的作用使活塞上行，阀门关。同时，阀体介质压力与控制系统互不串通。使用中，本阀为开关两位式操作，不允许作为节流阀使用。为了方便操作与调试，本阀配备了手动安全阀打开装置。

2、高、低压感测装置：如图4所示。高压感测装置应安装于井场需感测压力防止超高的管线上，低压感测装置应安装于井场需感测压力防止超低的管线上。两者工作原理是相同的，以高压感测装置为例，被测的高压气体的压力，经感测头下方传递至感测杆，带动活塞向上移动，达到额定高压时由讯号气接头来的0.25MPa感测讯号气经导阀排气孔泄放，从而使气动控制柜内控制阀失去背压而换向，装置立即实行超高压力安全截断。低压力感测装置动作时则同样是在活塞向下移动和导阀排气孔泄放导至系统实行超低压安全截断。值得注意的是高压感测装置的压力设定值和低压力感测装置的压力设定值均在出厂时已根据要求进行系统测试时设定，但在井场安装且投入生产运行及进行定期测试时均应作测试和调定。

3、气动控制柜：气动控制柜由气源过滤部件和气动控制部件两部分组成。其面板如图5所示。气源过滤部件主要由过滤器组成，其作用是为井口安全截断装置提供清洁、干燥的控制气源。气动控制部件主要由控制阀、调压阀、压力表、防爆二位三通电磁阀、控制柜及气动管路组成，其功能主要对整个井口关断装置实施控制和操作。其控制器在以下情况下对安全截断阀进行截断：

A．高压超限，安装在高压点的高压感测装置监测出高压超高。

B．低压超限，安装在低压点的低压感测装置监测出低压超低。

C．控制回路上的火警易溶化。

D．现场人工手动操作ESD紧急截断阀。

E．井场操作室人工按动电子监控仪按钮紧急截断。

4、调压阀：最高输入压力：21MPa，正常输入压力：≤1.6MPa，最大输出压力：3.5Mpa。

气源：压缩空气、氮气。

本调压阀属直接作用式调压阀，工作时顺时针拧动调节手轮，使调压阀开启和调节压力，所调压力值由阀后压力表读取，所设安全阀确保超压泄放。

5、控制阀包括控制手轮、锁定螺母、上阀盖、阀体、下阀体。

正常操作压力：1.0～1.2MPa，最大操作压力：1.6MPa，膜腔讯号压力：0.25MPa

本阀外形结构图6所示，P为进口孔、A为工作口和O为排气口，其动作靠左侧膜腔内进入感测讯号气后，成为背压推动膜片右移使阀芯换向P孔与A孔导通处于工作状态，感测讯号气从膜腔泄压则阀芯复位A孔与O孔导通控制阀处于关闭状态。

6、防爆二位三通电磁阀：防爆二位三通电磁阀作用是当井场发生异常时，可在井场操作间的电子监控仪上人工手动或调度中心计算机自动控制使电磁阀动作达到自动安全截断目的，其结构如图7所示。本阀属常闭型电磁阀，P为进口、A孔为工作口和O孔为排气口，正常状态情况下，P孔与A孔连通，控制讯号气由P孔经A孔进入控制阀的膜腔，一旦通电时，阀芯上行关闭P孔，则A孔与O孔连通，膜腔内控制讯号气由A孔经O孔排向大气实施对控制阀的换向。

7、阀位指示器：阀位指示器是为实施调度中心计算机显示安全截断装置工作状态和自动控制实施安全截断阀关闭的重要部件，其外形结构如图8所示：

阀位指示器包括压盖、防雨圈、双头螺塞、.轴、感应元件、防爆盒、磁性元件、筒体、止锁螺钉。图中轴前端M18×1.5丝扣与安全截断阀驱动器阀杆相联结，当轴上专用磁性元件移至筒体内上或下二处感应元件时，触发感应元件导通由电子监控仪显示其工作状态。

8、火警易熔塞：火警易熔塞见图9，它可安装在易产生危险温度（如火灾）的场所。当出现温度异常时，易熔塞快速熔化而放空，控制气体使安全控制系统动作，完成截断功能。易熔材料的选用视检测温度而定。火警易熔塞包括易熔片、压帽、本体、卡套、压帽。

9、远程电子监控仪：远程电子监控仪与调度中心联网，可实时显示和监控井场装置运行工况，根据设定指令自动或远控实现自动关闭井口，并可在井场操作室内显示报警和实施手动关闭井口。

电子监控仪的面板如图10所示。

按下电源开关（灯亮）监控仪处于工作状态，按下手动按钮系统控制箱内电磁阀动作实施电动关闭井口。

监控仪背板为电缆接线柱如图11所示

控制箱电磁阀：1、5端子阀

位指示器：10（高）、11（中）、12（低）

输入计算机：13（高）、14（低）、15（中）

调度中心输入讯号：4（+）、3（-）

远控手动输入讯号：1（+）、2（-）。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种气动井口截断装置，其特征在于：包括气动控制单元（10）、气动感测单元（20）、气动执行单元（30）、远程监控仪（40）四部分组成；气动控制单元、气动感测单元、气动执行单元均用不锈钢管作为气路相互连接；其中远程监控仪（40）与气动控制单元（10）和气动执行单元（30）连接，气动控制单元（10）与气动感测单元（20）和气动执行单元（30）形成连接。

2.根据权利要求1所述气动井口截断装置，其特征在于，所述气动控制单元（10）由气源过滤部件和气动控制部件两部份组成；气源过滤部件为过滤器（11），其作用是为井口安全截断装置提供清洁、干燥的控制气源；气动控制部件主要由控制阀（12）、调压阀（13）、压力表（14）、防爆二位三通电磁阀（15）、控制柜（16）及气动管路组成，其功能主要对整个井口安全截断装置实施控制和操作。

3.根据权利要求1所述气动井口截断装置，其特征在于，气动感测单元（20）主要由高压感测装置（21）、低压感测装置（22）和火警易熔塞（23）组成，其功能主要是对整个井场的各设定安全感测点进行感测和监控。

4.根据权利要求1所述气动井口截断装置，其特征在于，气动执行单元（30）主要由快速排气阀（31）、阀位指示器（32）、安全截断阀（33）组成，其主要功能是根据气动感测单元的感测讯号或调度中心的计算机指令执行快速安全关闭井口，并向调度中心反馈阀位开关状态。

5.根据权利要求4所述气动井口截断装置，其特征在于，安全截断阀（33）主要由平板闸阀（33a），驱动器、手动安全阀打开装置（33b）三部份组成；安全截断阀采用平板闸阀与气动驱动器分体联接结构形式，可轻易拆卸驱动器，对平板闸阀和驱动器进行维修；平板闸阀（33a）阀腔设置自动注脂阀（33c），以确保闸板与阀座在恶劣工况下的严密密封；驱动器采用单作用气缸（33d），气缸上设有安全阀（33e），当气缸超过额定工作压力时，安全阀排气，保护气缸不超负荷运行；安全截断阀的闸板通道是反开的，当气缸充压时，活塞（33f）带动闸板下行，使阀门开启，此时弹簧（33g）处于受压状态，当气缸气源被放空以后，由于阀体介质压力和弹簧的作用使活塞上行，阀门关；同时，阀体介质压力与控制系统互不串通。

6.根据权利要求3所述气动井口截断装置，其特征在于，高、低压感测装置结构相同，均由高、低压感测导阀（22a）、取样截止阀（22b）、压力表（22c）组成；高压感测装置应安装于井场需感测压力防止超高的管线上，低压感测装置应安装于井场需感测压力防止超低的管线上。

7.根据权利要求2所述气动井口截断装置，其特征在于，控制阀（12）包括控制手轮（12a）、锁定螺母（12b）、上阀盖（12c）、阀体（12d）、下阀体（12e）。

8.根据权利要求4所述气动井口截断装置，其特征在于，阀位指示器（32）包括压盖（32a）、防雨圈（32b）、双头螺塞（32c）、轴（32d）、感应元件（32e）、防爆盒（32f）、磁性元件（32g）、筒体（32h）、止锁螺钉（32i）；筒体（32h）与轴（32d）之间设有感应元件（32e），防爆盒（32f）通过筒体（32h）设置，压盖（32a）位于轴（32d）的端部；双头螺塞（32c）与轴（32d）之间设置防雨圈（32b）。

9.根据权利要求3所述气动井口截断装置，其特征在于，火警易熔塞（23）包括易熔片（23a）、压帽（23b）、本体（23c）、卡套（23d）、压帽（23e）。

10.根据权利要求1所述气动井口截断装置，其特征在于，远程电子监控仪（40）包括运行指示灯（40a）、报警指示灯（40b）、电源开关（40c）、手动关闭按钮（40d）、报警清楚按钮（40e）。