CN112145124B - 一种天然气井口与管道机电双控智能紧急截断装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种天然气井口与管道机电双控智能紧急截断装置，包括：阀体、动力活塞、阀芯和调压器；阀体的上部设置有动力气缸，阀体的下部设置有阀腔，阀体上设置有天然气入口和第一压力口，阀腔的下端为天然气出口，阀腔内还设置有复位弹簧；动力活塞滑动装配在动力气缸内，将动力气缸内分为上腔体和下腔体，动力活塞上设置有活塞杆；阀芯滑动装配在阀腔内，阀芯的上部与活塞杆相连接；调压器的上设置有第二压力口，第二压力口与第一压力口通过管路相连通，调压器内设置有调压机构，调压器内还设置有高压上限触发阀和低压下限触发阀，高压上限触发阀和低压下限触发阀的入口均与第二压力口通过管路相连通，出口均与动力气缸的上腔体相连通。

Description

一种天然气井口与管道机电双控智能紧急截断装置

技术领域

本发明属于天然气井开采技术领域，具体涉及一种天然气井口与管道机电双控智能紧急截断装置。

背景技术

目前国内现有的天然气井口的紧急截断阀主要通过检测井口天然气压力，根据压力大小进行判断，当天然气井口的天然气压力过大时或者过小时都需要对天然气井口进行紧急截断。然后目前对天然气井口的压力检测方式主要是在供电状态下通过压力检测元件对天然气井口压力进行检测，并通过控制器控制相应的电磁阀进行紧急截断，但是在断电状态下，以上检测方法则不能实施，这就增加了天然气井的天然气生产的安全隐患。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种天然气井口与管道机电双控智能紧急截断装置，用于克服上述问题或者至少部分地解决或缓解上述问题。

本发明提出一种天然气井口与管道机电双控智能紧急截断装置，包括：

阀体，所述阀体的上部设置有动力气缸，所述阀体的下部设置有阀腔，所述阀体的侧壁上设置有连通所述阀腔的天然气入口和第一压力口，所述阀腔的下端为天然气出口，所述阀腔内还设置有复位弹簧，所述复位弹簧位于所述天然气入口与所述天然气出口之间；

动力活塞，所述动力活塞滑动装配在所述动力气缸内，将所述动力气缸内分为上腔体和下腔体，所述动力活塞上设置有活塞杆；

阀芯，所述阀芯滑动装配在所述阀腔内，所述阀芯的上部与所述活塞杆相连接；

调压器，所述调压器的上设置有第二压力口，所述第二压力口与所述第一压力口通过管路相连通，所述调压器内设置有调压机构，所述调压器内还设置有高压上限触发阀和低压下限触发阀，所述高压上限触发阀和所述低压下限触发阀的入口均与所述第二压力口通过管路相连通，出口均与所述动力气缸的上腔体相连通。

本发明还具有以下可选特征。

可选地，还包括手轮驱动机构，所述手轮驱动机构包含固定螺筒、螺杆和手轮，所述固定螺筒直接或间接固定连接在所述阀体的上端，所述螺杆螺纹装配在所述固定螺筒内，所述手轮与所述螺杆的上端固定连接，所述螺杆的下端用于推动所述活塞杆向下运动。

可选地，还包括：

第一常闭电磁阀，所述第一常闭电磁阀的一端与所述第一压力口相连通，另一端与所述动力气缸的上腔体相连通；

第二常闭电磁阀，所述第二常闭电磁阀的一端与外界相连通，另一端与所述动力气缸的上腔体相连通。

可选地，所述调压器包括：

壳体，所述壳体内设置有相连通的压力腔和定压腔，所述压力腔与所述第二压力口相连通；

所述调压机构装配在所述压力腔和所述定压腔内，所述调压机构的一端用于触发所述高压上限触发阀，另一端用于触发所述低压下限触发阀；

所述第二压力口还通过管路与所述高压上限触发阀和所述低压下限触发阀的一端相连通。

可选地，所述调压机构包括：

弹簧中心杆，所述弹簧中心杆滑动装配在所述定压腔内，所述弹簧中心杆的外端朝向所述高压上限触发阀，所述弹簧中心杆的中部设置有顶盘；

加压活塞，所述加压活塞滑动装配在所述压力腔内，所述加压活塞的一端与所述弹簧中心杆的内端相连接，所述加压活塞的另一端设置有加压活塞杆，所述加压活塞杆朝向所述低压下限触发阀；

低定压弹簧，所述低定压弹簧套装在所述顶盘与所述加压活塞之间的弹簧中心杆上；

高定压弹簧，所述高定压弹簧套装在所述顶盘另一侧的弹簧中心杆上。

可选地，所述高压上限触发阀和所述低压下限触发阀的出口处的管路上分别连接有单向阀。

可选地，所述高压上限触发阀和所述低压下限触发阀的出口与所述动力气缸的上腔体之间的管路上连接有两位三通阀。

可选地，所述第一压力口与所述第二压力口之间的管路上连接有压力变送器。

可选地，所述阀体上设置有上流压力检测通道，所述上流压力检测通道的一端与所述天然气入口相连通，另一端的端口处连接有上流压力表。

本发明的有益效果：

本发明的天然气井口与管道机电双控智能紧急截断装置不但可以进行手动紧急截断和在通电状态下进行远程遥控紧急截断，还可在断电状态下对天然气井口自动进行高压紧急截断和低压紧急截断，可消除天然气井口在断电状态下的进行天然气生产的安全隐患。

附图说明

图1是本发明的天然气井口与管道机电双控智能紧急截断装置的实施例的全剖结构示意图。

在以上图中：1阀体；101动力气缸；102阀腔；103天然气入口；104第一压力口；105天然气出口；106上流压力检测通道；2动力活塞；201活塞杆；3阀芯；4复位弹簧；5调压器；501第二压力口；502壳体；503压力腔；504定压腔；505弹簧中心杆；506顶盘；507加压活塞；508加压活塞杆；509低压定压弹簧；510高压定压弹簧；6高压上限触发阀；7低压下限触发阀；8手轮驱动机构；9第一常闭电磁阀；10第二常闭电磁阀；11单向阀；12两位三通阀；13压力变送器；14上流压力表。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明；

具体实施方式

实施例1

参考图1，本发明的实施例提出一种天然气井口与管道机电双控智能紧急截断装置，包括：阀体1、动力活塞2、阀芯3和调压器5；阀体1的上部设置有动力气缸101，阀体1的下部设置有阀腔102，阀体1的侧壁上设置有连通阀腔102的天然气入口103和第一压力口104，阀腔102的下端为天然气出口105，阀腔102内还设置有复位弹簧4，复位弹簧4位于天然气入口103与天然气出口105之间；动力活塞2滑动装配在动力气缸101内，将动力气缸101内分为上腔体和下腔体，动力活塞2上设置有活塞杆201；阀芯3滑动装配在阀腔102内，阀芯3的上部与活塞杆201相连接；调压器5的上设置有第二压力口501，第二压力口501与第一压力口104通过管路相连通，调压器5内设置有调压机构，调压器5内还设置有高压上限触发阀6和低压下限触发阀7，高压上限触发阀6和低压下限触发阀7的入口均与第二压力口501通过管路相连通，出口均与动力气缸101的上腔体相连通。

井口天然气从天然气入口103进入阀体1的阀腔102内，并从天然气出口105进入流入天然气输入管道，同时一部分井口天然气从第一压力口104和第二压力口501流入调压器5内，当井口天然气的压力大于调压器5中所设置的高压上限触发阀6时，高压上限触发阀6导通后，井口天然气从高压上限触发阀6的出口进入阀体1的动力气缸101的上腔体内，可推动动力活塞2向下运动，动力活塞2通过活塞杆201推动阀芯3向下移动，同时阀芯3挤压阀腔102内的复位弹簧4，最终可完全封堵阀腔102侧壁上的天然气入口103，对阀腔102内和天然气出口105的天然气的压力大小进行调整，避免天然气输入管线中的压力过大，此时从第一压力口104和第二压力口501通入调压器5中的压力为天然气输入管线中的压力；

由于天然气入口103被阀芯3截断，天然气输入管线中的压力开始变小到一定程度后，复位弹簧4的弹力克服动力气缸101的上腔体内的压力向上推动阀芯3、活塞杆201以及动力活塞2，使天然气入口103的开度增大，此时阀腔102和天然气出口105以及天然气输入管线中的压力增大；

当天然气入口103的压力过小时，调压器5中的低压下限触发阀7触发导通，井口天然气从低压下限触发阀7的出口进入阀体1的动力气缸101的上腔体内，可推动动力活塞2向下运动，动力活塞2通过活塞杆201推动阀芯3向下移动，同时阀芯3挤压阀腔102内的复位弹簧4，最终可完全封堵阀腔102侧壁上的天然气入口103，实施紧急截断。

实施例2

参考图1，在实施例1的基础上，还包括手轮驱动机构8，手轮驱动机构8包含固定螺筒、螺杆和手轮，固定螺筒直接或间接固定连接在阀体1的上端，螺杆螺纹装配在固定螺筒内，手轮与螺杆的上端固定连接，螺杆的下端用于推动活塞杆201向下运动。

固定螺筒的下端直接或间接固定连接在阀体1的上端，固定螺筒的内径大于活塞杆201的直径，活塞杆201穿过阀体1的上部伸入固定螺筒内，手轮固定连接在螺杆的上端，螺杆的下端拧入固定螺筒中，继续拧入螺杆时，螺杆的下端将推动活塞杆201向下运动。

实施例3

参考图1，在实施例1的基础上，还包括：第一常闭电磁阀9和第二常闭电磁阀10；第一常闭电磁阀9的一端与第一压力口104相连通，另一端与动力气缸101的上腔体相连通；第二常闭电磁阀10的一端与外界相连通，另一端与动力气缸101的上腔体相连通。

在通电状态下，可以直接远程控制第一常闭电磁阀9导通，此时第一压力口104的压力直接传递到动力气缸101的上腔体内，推动动力活塞2、活塞杆201和阀芯3向下运动，对天然气入口103实施紧急截断；需要解除截断状态时，给第一常闭电磁阀9断电使其关闭后，再给第二常闭电磁阀10通电使其导通，此时动力气缸101的上腔体内的压力释放到外界大气中，复位弹簧4会推动阀芯3、活塞杆201和动力活塞3向上运动，解除对天然气入口103的紧急截断。

实施例4

参考图1，在实施例1的基础上，调压器5包括：壳体502，壳体502内设置有相连通的压力腔503和定压腔504，压力腔503与第二压力口501相连通；调压机构装配在压力腔503和定压腔504内，调压机构的一端用于触发高压上限触发阀6，另一端用于触发低压下限触发阀7；第二压力口501还通过管路与高压上限触发阀6和低压下限触发阀7的一端相连通。

井口天然气依次通过第一压力口104、第二压力口501通入压力腔503内，当压力达到设定的高压上限时，调压机构触发高压上限触发阀6，当压力达到设定的低压下限时，调压机构触发低压下限触发阀7。

实施例5

参考图1，在实施例3的基础上，调压机构包括：弹簧中心杆505、加压活塞507、低定压弹簧509和高定压弹簧510；弹簧中心杆505滑动装配在定压腔504内，弹簧中心杆505的外端朝向高压上限触发阀6，弹簧中心杆505的中部设置有顶盘506；加压活塞507滑动装配在压力腔503内，加压活塞507的一端与弹簧中心杆505的内端相连接，加压活塞507的另一端设置有加压活塞杆508，加压活塞杆508朝向低压下限触发阀7；低定压弹簧509套装在顶盘506与加压活塞507之间的弹簧中心杆505上；高定压弹簧510套装在顶盘506另一侧的弹簧中心杆505上。

压力腔503内滑动装配有加压活塞507，压力可推动加压活塞507向上运动，定压腔504内滑动装配有弹簧中心杆505，高定压弹簧510套在弹簧中心杆505的上端，并顶在顶盘506的上侧，低定压弹簧509套在弹簧中心杆505的下端，顶在顶盘506的下侧和加压活塞507的上侧；当压力腔503内的天然气压力过高时，加压活塞507向上推动弹簧中心杆505向上运动，此时高定压弹簧510被压缩，当压力增大到高压上限时，弹簧中心杆505会触发高压上限触发阀6；当压力腔503内的天然气压力过低时，高定压弹簧510会伸长至极限，同时低定压弹簧509会向下推动加压活塞507向下运动，直至加压活塞杆508触发低压下限触发阀7。

实施例6

参考图1，在实施例1的基础上，高压上限触发阀6和低压下限触发阀7的出口处的管路上分别连接有单向阀11。

高压上限触发阀6和低压下限触发阀7的出口处的管路最终会通入同一管路，在高压上限触发阀6和低压下限触发阀7的出口分别连接一个单向阀11可避免高压上限触发阀6的出口与低压上限触发阀7的出口之间产生影响。

实施例7

参考图1，在实施例6的基础上，高压上限触发阀6和低压下限触发阀7的出口与动力气缸101的上腔体之间的管路上连接有两位三通阀12。

两位三通阀12采用手动阀，将两位三通阀12调整至导通状态时，调压器5开始工作，并将压力传递至对阀体1的动力气缸101的上腔体，对动力活塞2进行压力反馈；将两位三通阀12调整至截断状态时，调压器5与阀体1之间失去反馈联系，不具有自动紧急截断功能，只能通过远程控制第一常闭电磁阀9和第二常闭电磁阀10的开闭状态实施紧急截断功能。

实施例8

参考图1，在实施例1的基础上，第一压力口104与第二压力口501之间的管路上连接有压力变送器13。

压力变送器13可以将第一压力口104与第二压力口501之间的压力大小信号发送至远程控制端，使工作人员了解到本发明的天然气井口与管道机电双控智能紧急截断装置的工作状态。

实施例9

参考图1，在实施例1的基础上，阀体1上设置有上流压力检测通道106，上流压力检测通道106的一端与天然气入口103相连通，另一端的端口处连接有上流压力表14。

上流压力表14可以直接检测井口天然气入口103处的压力，方便工作人员判断本发明的天然气井口与管道机电双控智能紧急截断装置是否出现故障。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (6)

1.一种天然气井口与管道机电双控智能紧急截断装置，其特征在于，包括：

阀体(1)，所述阀体(1)的上部设置有动力气缸(101)，所述阀体(1)的下部设置有阀腔(102)，所述阀体(1)的侧壁上设置有连通所述阀腔(102)的天然气入口(103)和第一压力口(104)，所述阀腔(102)的下端为天然气出口(105)，所述阀腔(102)内还设置有复位弹簧(4)，所述复位弹簧(4)位于所述天然气入口(103)与所述天然气出口(105)之间；

动力活塞(2)，所述动力活塞(2)滑动装配在所述动力气缸(101)内，将所述动力气缸(101)内分为上腔体和下腔体，所述动力活塞(2)上设置有活塞杆(201)；

阀芯(3)，所述阀芯(3)滑动装配在所述阀腔(102)内，所述阀芯(3)的上部与所述活塞杆(201)相连接；

调压器(5)，所述调压器(5)上设置有第二压力口(501)，所述第二压力口(501)与所述第一压力口(104)通过管路相连通，所述调压器(5)内设置有调压机构，所述调压器(5)内还设置有高压上限触发阀(6)和低压下限触发阀(7)，所述高压上限触发阀(6)和所述低压下限触发阀(7)的入口均与所述第二压力口(501)通过管路相连通，出口均与所述动力气缸(101)的上腔体相连通；

第一常闭电磁阀(9)，所述第一常闭电磁阀(9)的一端与所述第一压力口(104)相连通，另一端与所述动力气缸(101)的上腔体相连通；

第二常闭电磁阀(10)，所述第二常闭电磁阀(10)的一端与外界相连通，另一端与所述动力气缸(101)的上腔体相连通；

所述调压器(5)包括：

壳体(502)，所述壳体(502)内设置有相连通的压力腔(503)和定压腔(504)，所述压力腔(503)与所述第二压力口(501)相连通；

所述调压机构装配在所述压力腔(503)和所述定压腔(504)内，所述调压机构的一端用于触发所述高压上限触发阀(6)，另一端用于触发所述低压下限触发阀(7)；

所述第二压力口(501)还通过管路与所述高压上限触发阀(6)和所述低压下限触发阀(7)的一端相连通；

所述调压机构包括：

弹簧中心杆(505)，所述弹簧中心杆(505)滑动装配在所述定压腔(504)内，所述弹簧中心杆(505)的外端朝向所述高压上限触发阀(6)，所述弹簧中心杆(505)的中部设置有顶盘(506)；

加压活塞(507)，所述加压活塞(507)滑动装配在所述压力腔(503)内，所述加压活塞(507)的一端与所述弹簧中心杆(505)的内端相连接，所述加压活塞(507)的另一端设置有加压活塞杆(508)，所述加压活塞杆(508)朝向所述低压下限触发阀(7)；

低定压弹簧(509)，所述低定压弹簧(509)套装在所述顶盘(506)与所述加压活塞(507)之间的弹簧中心杆(505)上；

高定压弹簧(510)，所述高定压弹簧(510)套装在所述顶盘(506)另一侧的弹簧中心杆(505)上。

2.根据权利要求1所述的天然气井口与管道机电双控智能紧急截断装置，其特征在于，还包括手轮驱动机构(8)，所述手轮驱动机构(8)包含固定螺筒、螺杆和手轮，所述固定螺筒直接或间接固定连接在所述阀体(1)的上端，所述螺杆螺纹装配在所述固定螺筒内，所述手轮与所述螺杆的上端固定连接，所述螺杆的下端用于推动所述活塞杆(201)向下运动。

3.根据权利要求1所述的天然气井口与管道机电双控智能紧急截断装置，其特征在于，所述高压上限触发阀(6)和所述低压下限触发阀(7)的出口处的管路上分别连接有单向阀(11)。

4.根据权利要求1所述的天然气井口与管道机电双控智能紧急截断装置，其特征在于，所述高压上限触发阀(6)和所述低压下限触发阀(7)的出口与所述动力气缸(101)的上腔体之间的管路上连接有两位三通阀(12)。

5.根据权利要求1所述的天然气井口与管道机电双控智能紧急截断装置，其特征在于，所述第一压力口(104)与所述第二压力口(501)之间的管路上连接有压力变送器(13)。

6.根据权利要求1所述的天然气井口与管道机电双控智能紧急截断装置，其特征在于，所述阀体(1)上设置有上流压力检测通道(106)，所述上流压力检测通道(106)的一端与所述天然气入口(103)相连通，另一端的端口处连接有上流压力表(14)。