CN109281631A - 水下装备震动自动安全关井系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水下装备震动自动安全关井系统，包含：水下震动监测装置，固定安装在待保护的水下装备上，实时监测水下装备周围区域内的震动频率并输出震动信号；水面数据控制装置，与水下震动监测装置连接，接收水下震动监测装置输出的震动信号，判断是否超出预设的震动阈值，并输出关井控制信号；水面报警及控制水下关闭装置，与水面数据控制装置连接，根据接收到的关井控制信号，自动关闭水下装备并报警。本发明根据实时监测的震动信号进行快速判断和反应，有效实现水下装备震动异常预报，通过及时采取关闭水下装备的保护措施，避免造成更大的损失和危害。
Description
技术领域
本发明涉及一种水下装备安全保护装置，具体是指水下装备震动自动安全关井系统，属于监测预警技术领域。
背景技术
随着人类社会以及科技技术的不断发展，我们对于能源的需求也越来越大，从而使得人类对于水下能源的探索越来越频繁，因此水下的各种工程建设和投资也不断增长。
因为海洋具有的不确定因素十分复杂且频繁，极易对在水下建设的各类工程装备产生极大的破坏。同时也会对位于海平面上、以及近海陆地等处的各类设备财产、生命财产造成不可预测的损失。
对于海底情况如果采用人工监测模式进行管理监测，在实际运行时将面临维护困难，管理更困难的局面。同时，人工监测还会极易受到外界干扰因素的影响，无法保证各类水下工程装备在遇到紧急情况时能够及时关闭，从而无法避免更大的损失。
因此，在生产过程中，开展水下装备自动安全关井是一项重要内容，做到自动监测和及时预警，能够为人类开发海底资源提供安全性的保障。基于此，本发明提出一种水下装备震动自动安全关井系统，可有效解决现有技术中存在的缺点和限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种水下装备震动自动安全关井系统，根据实时监测的震动信号进行快速判断和反应，有效实现水下装备震动异常预报，通过及时采取关闭水下装备的保护措施，避免造成更大的损失和危害。
为实现上述目的，本发明提供一种水下装备震动自动安全关井系统，包含：水下震动监测装置，固定安装在待保护的水下装备上，实时监测水下装备周围区域内的震动频率并输出震动信号；水面数据控制装置，与水下震动监测装置连接，接收水下震动监测装置输出的震动信号，判断是否超出预设的震动阈值，并输出关井控制信号；水面报警及控制水下关闭装置，与水面数据控制装置连接，根据接收到的关井控制信号，自动关闭水下装备并报警。
所述的水下装备包括：水下油田钻采设备的井口生产通道、水下采油树、阀门、或管汇；以及水下气田钻采设备的井口生产通道、水下采油树、阀门、或管汇。
所述的水下震动监测装置包含：震动监测仪，固定安装在待保护的水下装备上，实时监测并采集水下装备周围区域内的震动频率，并转换为第一电信号输出；通讯单元，与震动监测仪连接，将接收到第一电信号转换为对应的震动信号并传输至水面数据控制装置。
所述的通讯单元包含：输入接口单元，通过通讯电缆与震动监测仪连接，接收震动监测仪输出的第一电信号；光电转换器，与输入接口单元连接，将接收到的第一电信号转换为第一光信号；输出接口单元，与光电转换器连接，将接收到的第一光信号作为震动信号传输至水面数据控制装置。
所述的水下震动监测装置还包含：电源单元，分别与震动监测仪以及通讯单元连接，为其提供工作电源。
所述的水下震动监测装置设置在密封外壳内，且该密封外壳采用耐海水腐蚀的钢材制成。
在所述的密封外壳的内部设置有绝缘补偿液，即水下震动监测装置浸设在绝缘补偿液中。
所述的水面数据控制装置包含：接收器，通过通讯光缆与输出接口单元连接，将接收到的震动信号由第一光信号转换为第二电信号；控制器，与接收器通过通讯电缆连接，将接收到的第二电信号与预先设置并存储在控制器内的震动阈值进行比较，当第二电信号大于震动阈值时，控制器输出关井控制信号至水面报警及控制水下关闭装置。
所述的水面报警及控制水下关闭装置包含：报警装置，与控制器通过通讯电缆连接，在接收到关井控制信号时触发启动，发出报警信号；紧急关闭通信单元，与控制器通过通讯电缆连接，在接收到关井控制信号时触发启动，将关井控制信号转换为第二光信号输出；紧急关断装置，固定安装在待保护的水下装备上，且与紧急关闭通信单元通过通讯光缆连接，在接收到第二光信号时，自动关闭水下装备。
综上所述，本发明提供的水下装备震动自动安全关井系统，实时监测传输震动信号，并进行快速判断和反应，根据设定阈值远程控制，有效实现水下装备震动异常预报，通过及时采取关闭水下装备的措施，在水下装备即将遭遇破坏时，进行主动保护及防御，避免造成更大的损失和危害。
附图说明
图1为本发明中的水下装备震动自动安全关井系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合图1，通过优选实施例对本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。
如图1所示，为本发明提供的水下装备震动自动安全关井系统，包含：水下震动监测装置1，固定安装在待保护的水下装备上，实时监测水下装备周围区域内的震动频率并输出震动信号；水面数据控制装置2，与水下震动监测装置1连接，接收水下震动监测装置1输出的震动信号，判断是否超出预设的震动阈值，并输出关井控制信号；水面报警及控制水下关闭装置3，与水面数据控制装置2连接，根据接收到的关井控制信号，自动关闭水下装备并报警。
在本发明的优选实施例中，所述的水下装备具体包括：水下油田钻采设备的井口生产通道、水下采油树、阀门、或管汇；以及水下气田钻采设备的井口生产通道、水下采油树、阀门、或管汇等。
所述的水下震动监测装置1包含：震动监测仪11，固定安装在待保护的水下装备上，实时监测并采集水下装备周围区域内的震动频率，并转换为第一电信号输出；通讯单元12，与震动监测仪11连接，将接收到第一电信号转换为对应的震动信号并传输至水面数据控制装置2。
所述的震动监测仪11采用爆破震动监测仪，具有超长时间监测、智能量程智能放大等功能，尤其适用于水下等信号难以传出的应用场合。
进一步，所述的通讯单元12包含：输入接口单元121，通过通讯电缆与震动监测仪11连接，接收震动监测仪11输出的第一电信号；光电转换器（Fiber Converter）122，与输入接口单元121连接，将接收到的第一电信号转换为第一光信号；输出接口单元123，与光电转换器122连接，将接收到的第一光信号作为震动信号传输至水面数据控制装置2。
其中，所述的光电转换器又称光纤收发器，是一种将短距离的电信号和长距离的光信号进行互相转换的以太网传输媒体转换单元，应用在以太网通讯电缆无法覆盖、必须使用光纤来延长传输距离的实际网络环境中，例如本发明的震动监测仪所处的水下环境。
所述的水下震动监测装置1还包含：电源单元13，分别与震动监测仪11以及通讯单元12连接，为其提供工作电源。
在本发明的优选实施例中，所述的电源单元13可直接采用水下装备自身配备的供电系统，以实现对整个水下震动监测装置1的供电。
鉴于所述的水下震动监测装置1是应用于深海水下的高压强工况，为确保其不受到海水压力破坏和海水侵蚀而造成失效，因此需要将其设置在密封外壳内进行特殊保护。即所述的水下震动监测装置1设置在密封外壳内，且该密封外壳采用耐海水腐蚀的钢材（例如10CrMoAl）制成，提高其耐海水腐蚀性。
进一步，在所述的密封外壳的内部设置有绝缘补偿液，即整个水下震动监测装置1浸设在绝缘补偿液中。
所述的水面数据控制装置2包含：接收器22，通过通讯光缆4与输出接口单元123连接，将接收到的震动信号由第一光信号转换为第二电信号；控制器21，与接收器22通过通讯电缆连接，将接收到的第二电信号与预先设置并存储在控制器21内的震动阈值进行比较，当第二电信号大于震动阈值时，控制器21输出关井控制信号至水面报警及控制水下关闭装置3，否则控制器21不输出任何控制信号。
在本发明的一个优选实施例中，所述的接收器21可采用光电转换器来实现光信号至电信号的转换，当然也可采用其他光电转换设备实现。
在本发明的一个优选实施例中，所述当控制器21可采用单片机实现。
所述的水面报警及控制水下关闭装置3包含：报警装置31，与控制器21通过通讯电缆连接，在接收到关井控制信号时触发启动，发出报警信号；紧急关闭通信单元32，与控制器21通过通讯电缆连接，在接收到关井控制信号时触发启动，将关井控制信号转换为第二光信号输出；紧急关断装置33，固定安装在待保护的水下装备上，且与紧急关闭通信单元32通过通讯光缆4连接，在接收到第二光信号时，自动关闭水下装备。
在本发明的一个优选实施例中，所述的紧急关闭通信单元32可采用光电转换器来实现电信号至光信号的转换，当然也可采用其他光电转换设备实现。
在本发明的一个优选实施例中，所述的紧急关断装置33可以是固定安装在水下油田钻采设备或水下气田钻采设备的井口生产通道、水下采油树、或管汇上的阀门装置，当监测到周围震动频率超出预设保护值时，能够通过关闭阀门装置而及时自动关闭水下油田钻采设备或水下气田钻采设备的井口生产通道、水下采油树、或管汇等，实现快速保护和主动防御。
在本发明的一个优选实施例中，所述的紧急关断装置33也可以是固定安装在水下油田钻采设备或水下气田钻采设备的阀门上的开关装置，当监测到周围震动频率超出预设保护值时，能够通过该开关装置及时自动关闭水下油田钻采设备或水下气田钻采设备的阀门，实现快速保护和主动防御。
综上所述，本发明提供的水下装备震动自动安全关井系统，实时监测传输震动信号，并进行快速判断和反应，根据设定阈值远程控制，有效实现水下装备震动异常预报，通过及时采取关闭水下装备的措施，在水下装备即将遭遇破坏时，进行主动保护及防御，避免造成更大的损失和危害。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种水下装备震动自动安全关井系统，其特征在于，包含：
水下震动监测装置，固定安装在待保护的水下装备上，实时监测水下装备周围区域内的震动频率并输出震动信号；
水面数据控制装置，与水下震动监测装置连接，接收水下震动监测装置输出的震动信号，判断是否超出预设的震动阈值，并输出关井控制信号；
水面报警及控制水下关闭装置，与水面数据控制装置连接，根据接收到的关井控制信号，自动关闭水下装备并报警。
2.如权利要求1所述的水下装备震动自动安全关井系统，其特征在于，所述的水下装备包括：水下油田钻采设备的井口生产通道、水下采油树、阀门、或管汇；以及水下气田钻采设备的井口生产通道、水下采油树、阀门、或管汇。
3.如权利要求1所述的水下装备震动自动安全关井系统，其特征在于，所述的水下震动监测装置包含：
震动监测仪，固定安装在待保护的水下装备上，实时监测并采集水下装备周围区域内的震动频率，并转换为第一电信号输出；
通讯单元，与震动监测仪连接，将接收到第一电信号转换为对应的震动信号并传输至水面数据控制装置。
4.如权利要求3所述的水下装备震动自动安全关井系统，其特征在于，所述的通讯单元包含：
输入接口单元，通过通讯电缆与震动监测仪连接，接收震动监测仪输出的第一电信号；
光电转换器，与输入接口单元连接，将接收到的第一电信号转换为第一光信号；
输出接口单元，与光电转换器连接，将接收到的第一光信号作为震动信号传输至水面数据控制装置。
5.如权利要求3所述的水下装备震动自动安全关井系统，其特征在于，所述的水下震动监测装置还包含电源单元，分别与震动监测仪以及通讯单元连接，为其提供工作电源。
6.如权利要求5所述的水下装备震动自动安全关井系统，其特征在于，所述的水下震动监测装置设置在密封外壳内，且该密封外壳采用耐海水腐蚀的钢材制成。
7.如权利要求6所述的水下装备震动自动安全关井系统，其特征在于，在所述的密封外壳的内部设置有绝缘补偿液，即水下震动监测装置浸设在绝缘补偿液中。
8.如权利要求4所述的水下装备震动自动安全关井系统，其特征在于，所述的水面数据控制装置包含：
接收器，通过通讯光缆与输出接口单元连接，将接收到的震动信号由第一光信号转换为第二电信号；
控制器，与接收器通过通讯电缆连接，将接收到的第二电信号与预先设置并存储在控制器内的震动阈值进行比较，当第二电信号大于震动阈值时，控制器输出关井控制信号至水面报警及控制水下关闭装置。
9.如权利要求8所述的水下装备震动自动安全关井系统，其特征在于，所述的水面报警及控制水下关闭装置包含：
报警装置，与控制器通过通讯电缆连接，在接收到关井控制信号时触发启动，发出报警信号；
紧急关闭通信单元，与控制器通过通讯电缆连接，在接收到关井控制信号时触发启动，将关井控制信号转换为第二光信号输出；
紧急关断装置，固定安装在待保护的水下装备上，且与紧急关闭通信单元通过通讯光缆连接，在接收到第二光信号时，自动关闭水下装备。
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