CN112944005A - 一种采油站阀门改造装置和采油站产量自动计量方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于采油站改造技术领域，公开了一种采油站阀门改造装置和采油站产量计量方法，采油站阀门改造装置包括阀体和阀盖，阀盖与阀体通过第一连接件连接，阀盖上插装有阀杆；采油站阀门改造装置还包括固定座，连接于阀盖上；固定杆，底端安装于固定座上；安装座，固定安装于固定杆的顶端；安装座上设有中心定位孔，阀杆顶端能够穿设中心定位孔并连接电动执行器的转轴，电动执行器的本体安装在安装座上。本发明不改变原有阀体和阀盖结构，通过在阀盖上从下到上依次设置固定座、固定杆和安装座，并通过安装座来固定安装电动执行器的本体，保证了阀杆与电动执行器的转轴之间的同轴度，结构简单，易于操作，解决了阀门改造难度大的问题。

Description

一种采油站阀门改造装置和采油站产量自动计量方法

技术领域

本发明涉及采油站改造技术领域，尤其涉及一种采油站阀门改造装置和采油站产量自动计量方法。

背景技术

目前油田大多数采油站的生产模式还停留在人工管理为主的阶段，井站管理维护成本和人力资源成本较高，再加上国际原油价格的长期低位运行以及采油成本的持续攀升，迫切需要利用数字化与信息化手段来提升采油站的管理水平，实现采油站的智能管理，达到降本增效的目的，因此需要对现有的采油站进行升级改造。改造的一个重要内容就是阀门，由于阀门处于使用状态，如果拆卸阀门会影响正常使用；如果使用现场为采油中转站，因为使用现场有易燃易爆气体、液体，在改造过程中不允许使用电焊及可能出现火星的操作方式，这些因素都大大的增加了改造的难度。现有对采油站的计量通常采用人工方式，容易产生滞后性，且劳动量较大，不便于及时进行监测及控制，因此手动阀门改造为电动阀门势在必行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采油站阀门改造装置和采油站产量自动计量方法，以解决阀门改造难度大的问题，应用该采油站阀门改造装置可以实现自动计量。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种采油站阀门改造装置，所述阀门包括阀体和阀盖，所述阀盖通过第一连接件连接在所述阀体上，所述阀盖上插装有阀杆；所述采油站阀门改造装置还包括：

固定座，所述固定座连接于所述阀盖上；

固定杆，所述固定杆的底端安装于所述固定座上；

安装座，所述安装座固定安装于所述固定杆的顶端；所述安装座上设有中心定位孔，所述阀杆顶端能够穿设所述中心定位孔并连接电动执行器的转轴，所述电动执行器的本体安装在所述安装座上。

可选地，所述固定座包括两个月牙状圆弧板，两个所述月牙状圆弧板上设有固定孔，两个所述月牙状圆弧板围绕所述阀杆间隔设置在所述阀盖上，所述第一连接件能够穿设所述固定孔并连接于所述阀盖。

可选地，所述固定杆设有至少两个，分别连接在两个所述月牙状圆弧板上，所述固定孔位于所述固定杆的两侧。

可选地，所述固定杆的横截面为扇形圆环面，所述扇形圆环面的环宽与所述月牙状圆弧板的环宽相等。

可选地，所述采油站阀门改造装置还包括轴承，所述中心定位孔的边缘开设盛放槽，所述盛放槽内滑动嵌装安装环，所述轴承固定嵌装于所述安装环内且所述轴承穿设在所述中心定位孔内。

可选地，所述采油站阀门改造装置还包括定位管，所述定位管固定嵌装于所述轴承内，所述定位管的内径等于所述阀杆的外径。

可选地，所述安装座上设有安装孔，所述安装孔设有多个，多个所述安装孔围绕所述中心定位孔间隔且均匀分布，所述执行机构通过所述安装孔固定安装于所述安装座上。

可选地，所述第一连接件为螺栓件。

本发明还提供一种采油站产量自动计量方法，通过控制器采集液位传感器的液位信号，以及通过所述阀门改造装置控制阀门的开启和关闭，所述自动计量方法具体包括如下步骤：

S1，上电初始化并选择控制模式。

所述控制模式包括手动模式、单井计量模式、轮询模式；

如果选择手动模式，则重新选择，直到选择单井计量模式或轮询模式；

如果选择单井计量模式，执行步骤S2，如果选择轮询模式执行步骤S3；

S2，选择单井计量模式时，进入单井计量任务，具体为：

S21，判断液位是否大于20cm；

S22，如果液位大于20cm启动压油，并重新执行步骤S21中判断液位是否大于20cm；

S23，如果液位小于等于20cm，开始计量记录计量液位，当上升液位大于30cm时结束计量并记录结束液位、记录计量用时，并且将剩余计量次数减1后判断剩余计量次数是否大于0；

S24，剩余计量次数大于0时，重新执行执行步骤S21判断液位是否大于20cm；

S25，剩余计量次数等于0时，执行步骤S3进入轮询模式；

S3，选择轮询模式或步骤S25执行时，起始并进入轮询模式的计量任务，具体为：

S31，判断液位是否大于20cm；

S32，如果液位大于20cm，驱动压油后执行步骤S31；

S33，如果液位不大于20cm，开始计量并记录计量液位，当上升液位大于30cm时结束计量并记录结束液位和记录计量用时，然后切换下一口井进入计量任务，执行步骤S31，直到完成所有井的计量任务。

可选地，所述液位传感器的传感单元为磁翻板液位计加装远传变送器。

本发明的有益效果：

本发明的采油站阀门改造装置，不改变原有阀体和阀盖结构，通过在阀盖上从下到上依次设置固定座、固定杆和安装座，并通过安装座来固定安装电动执行器的本体，保证了阀杆与电动执行器的转轴之间的同轴度，结构简单，易于操作，解决了阀门改造难度大的问题。

本发明将原有阀体上的手动执行机构改造为电动执行器，便于对阀门进行电动控制，因此对自动计量方法提供了硬件支撑，大大提高了计量效率。

附图说明

图1是现有采油站采用的阀门结构示意图；

图2是本发明提供的一种采油站阀门改造装置的结构示意图；

图3是图2中A区域放大示意图；

图4是本发明提供的一种采油站阀门改造装置中固定座的结构示意图；

图5是本发明提供的一种采油站阀门改造装置中安装座的结构示意图；

图6是本发明提供的一种采油站产量自动计量方法的流程图。

图中：

100.阀门把手；200.电动执行器；

1.阀体；2.阀盖；3.第一连接件；4.阀杆；5.固定座；51.月牙状圆弧板；52.固定孔；6.固定杆；7.安装座；71.中心定位孔；72.安装环；73.安装孔；8.轴承；9.定位管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

图1所示为现有采油站所采用的阀门结构示意图，阀门包括阀体1和阀盖2，阀体1上安装阀盖2，阀盖2与阀体1通过第一连接件3连接，阀盖2上插装有阀杆4，阀杆4的顶端固定连接手动的阀门把手100，通过人工手动旋转阀门把手100实现阀门的开启和关闭，人工劳动强度大而且效率低，无法实现自动计量，计量效率也低。为了提高阀门控制和计量效率，本发明对该阀门进行了改造。

下面结合图2-图5对本发明提供的一种采油站阀门改造装置进行详细说明。

本发明提供的一种采油站阀门改造装置包括固定座5、固定杆6和安装座7，固定座5连接于阀盖2上；固定杆6的底端安装于固定座5上；安装座7固定安装于固定杆6的顶端；安装座7上设有中心定位孔71，阀杆4的顶端能够穿设中心定位孔71并连接电动执行器200的转轴，电动执行器200的本体安装在安装座7上。

本实施例提供的采油站阀门改造装置，不改变原有阀体1和阀盖2结构，只需要将第一连接件3拆卸后，将固定座5设置在阀盖2上，还是利用阀盖2上原有的与第一连接件3连接的通孔，再次利用第一连接件3连接固定座5和阀盖2，充分利用了原有的阀体1、阀盖2和阀杆4结构，通过在阀盖2上从下到上依次设置固定座5、固定杆6和安装座7，并通过安装座7来固定安装电动执行器200的本体，保证了阀杆4与电动执行器200的转轴之间的同轴度，结构简单，易于操作，解决了阀门改造难度大的问题。上述实施例中不需要在阀盖2上额外加工，利用原有第一连接件3的连接方式和连接位置设置固定座5，大大降低了改造难度，提高了改造效率。

本实施例中将原有阀体1上连接阀杆4的手动执行机构即阀门把手100改造并替换为电动执行器200，电动执行器200选用型号为AC220V，适配在型号为DZW50阀门的阀体1和阀盖2，可以电动控制阀门开启和关闭，准确地按照控制指令动作，可以实现对阀门的远程控制，因此为采油站产量的自动计量提供阀门自动电动控制的基础保障，对采油站产量的自动计量方法提供了硬件支撑，大大提高了计量效率。

可选地，固定座5包括两个月牙状圆弧板51，两个月牙状圆弧板51上设有固定孔52，两个月牙状圆弧板51围绕阀杆4间隔设置在阀盖2上，第一连接件3能够穿设固定孔52并连接于阀盖2。

如图4，需要解释说明的是，固定座5上的固定孔51预先根据阀体1与阀盖2之间的连接进行设计，在进行固定座5的连接时，首先将第一连接件3从阀盖2和阀体1上拆下，然后将固定座5设置在阀盖2上并再次通过第一连接件3穿过固定孔52进行连接，第一连接件3将固定座5、阀盖2一起连接在阀体1上。

其中，两个月牙状圆弧板51开口相对并围绕阀杆4间隔设置，中间形成开阔的通道，避免与阀杆4的位置干涉，固定座5不影响阀杆4与电动执行器200的同轴度。

可选地，固定杆6设有至少两个，分别连接在两个月牙状圆弧板51上，固定孔52位于固定杆6的两侧。

结合图2和图4，固定杆6设有两个，每个6的底部固定连接在一个固定座5的月牙状圆弧板51上，竖直向上并连接固定安装座7，两个固定杆6在固定座5上对称设置，以便对安装座7提供稳定的支撑和均匀的受力。当然，在其他实施例中，为了更容易取材，每个固定座5的月牙状圆弧板51上也可以间隔设置多个固定杆6，多个固定杆6在两个固定孔52之间均匀布置，也能够实现稳定支撑安装座7的作用效果。

可选地，固定杆6的横截面为扇形圆环面，扇形圆环面的环宽与月牙状圆弧板51的环宽相等。

如图4所示的是固定杆6在固定座5上的投影视图，可以理解，在固定杆6与月牙状圆弧板51的连接处，固定杆6的横截面外轮廓与月牙状圆弧板51的轮廓相同，固定杆6的长轴与固定座5所在平面垂直，保证固定杆6的竖直支撑。固定杆6充分利用月牙状圆弧板51的表面面积，设置为扇形圆环面可以尽量的增加固定杆6与固定座5之间的连接接触面积，增加连接固定的强度和稳定性。

可选地，采油站阀门改造装置还包括轴承8，中心定位孔71的边缘开设盛放槽，盛放槽内滑动嵌装安装环72，轴承8固定嵌装于安装环72内且轴承8穿设在中心定位孔71内。

如图3和图5所示，轴承8通过安装环72嵌装，便于实现轴承8的周向定位防止轴承8的窜动或倾转，利于保持轴承8与阀杆4之间的同轴度。

可选地，采油站阀门改造装置还包括定位管9，定位管9固定嵌装于轴承8内，定位管9的内径等于阀杆4的外径。

如图3和图5，定位管9穿设在轴承8内，且定位管9具有沿阀杆4长度方向向下的延伸段，阀杆4穿设在定位管9内，利于保持阀杆4与电动执行器200的同轴度，利于安装和操作。

可选地，安装座7上设有安装孔73，安装孔73设有多个，多个安装孔73围绕中心定位孔71间隔且均匀分布，电动执行器200通过安装孔73固定安装于安装座7上。

本实施例中，如图5，安装座7为圆盘状，周向均匀设置四个安装孔73，用于连接固定电动执行器200的本体，电动执行器200的转轴与阀杆4同轴安装，当电动执行器200接收开启或关闭指令时，能够通过阀杆4实现阀门的自动开启或关闭，大大提高了自动化控制程度，利于实现自动计量方法。

可选地，第一连接件3为螺栓件。

如图1所示，现有技术中的阀盖2通过四个螺栓连接在阀体1上，在进行本发明改造时，首先拆卸下四个螺栓，安装固定座5在阀盖上并再次将螺栓预连接，实现对螺栓即第一连接件3的重复利用，同时，使得阀杆4从安装座7的中心定位孔71穿过，然后将安装环72放置于盛放槽内，进而将安装环72上固定的轴承8和定位管9装在阀杆4上，当安装环72可以完全落入到盛放槽内后，再次锁紧第一连接件3固定好固定座5。可见，本发明不改变现有阀体1和阀盖2结构，改造简单易于实现。而且采用螺栓连接强度大，便于拆装。

基于上述实施例提供的一种采油站阀门改造装置，可以理解，将手动阀门改造为电动自动阀门，为采油站生产自动计量提供的硬件基础，常规采油站生产计量方法，是将油井生产的油输入到计量分离器，通过磁力翻板液位传感器计量液位从开始到结束的高度差达到30cm所需要的时间，并以此采集的数据计算出当天这口井的产量，计量过程需要准确控制相关阀门的开启和关闭，该阀门为本发明提供的阀门改造装置，应用该阀门改造装置，本发明还提供一种采用站产量的自动计量方法，通过控制器采集液位传感器的液位信号，以及通过所述阀门改造装置控制阀门的开启和关闭，如图6所示流程，所述自动计量方法具体包括如下步骤：

S1，上电初始化并选择控制模式。

其中，控制模式包括手动模式、单井计量模式、轮询模式；

如果选择手动模式时，则重新选择，直到选择单井计量模式或轮询模式；

如果选择单井计量模式，执行步骤S2，如果选择轮询模式执行步骤S3；

S2，选择单井计量模式时，进入单井计量任务：

S21，判断液位是否大于20cm；

S22，如果液位大于20cm启动压油，并重新执行步骤S21中判断液位是否大于20cm；

S23，如果液位小于等于20cm，开始计量记录计量液位，当上升液位大于30cm时结束计量并记录结束液位、记录计量用时，并且将剩余计量次数减1后判断剩余计量次数是否大于0；

S24，剩余计量次数大于0时，重新执行执行步骤S21判断液位是否大于20cm；

S25，剩余计量次数等于0时，执行步骤S3进入轮询模式；

S3，选择轮询模式或步骤S25执行时，起始并进入计量任务：

S31，判断液位是否大于20cm；

S32，如果液位大于20cm，驱动压油后执行步骤S31；

S33，如果液位不大于20cm，开始计量并记录计量液位，当上升液位大于30cm时结束计量并记录结束液位和记录计量用时，然后切换下一口井进入计量任务，执行步骤S31，直到完成所有井的计量任务。

上述自动计量方法中，轮询模式是指：控制器按照控制逻辑自动进行阀门控制，根据生产实际计量流程自动开启/关闭相应的阀门，并在计量完一口井之后，自动开始下一口井的计量，完成所有井的计量后又从起始井计量，一直循环。

单井计量模式是指：控制器按照设定的计量次数，重复计量设定井的产量。并在完成后自动转入轮询计量模式，从设定的起始井开始进行循环计量。

在发生故障时的手动模式：主要是用于停止自动计量的功能，在此模式下，阀门不会自动开启和关闭，其动作受操作人员控制。可通过监控的人机界面的操作，手动点击“开阀”、“关阀”和“停阀”按钮，控制阀门的打开、关闭和停止。“停阀”的功能是在阀门开启和关闭的过程中，点击“停阀”，则阀门停止不动，保持当前位置。

其中，本实施例的自动计量方法中用于判断液位的液位传感器选用(DC24V)：传感单元，在原有的磁力翻板液位计加装远传变送器，采集油井生产过程中的液位计量参数，输出信号(4-20mA)给控制单元用于阀门的开启/关闭和运行逻辑控制。控制器及其逻辑控制算法通过设有集成电气执行电路的电控柜(AC220V)提供电能控制，本实施例通过控制器采集液位传感器的信号驱动电动执行器200，且采集阀门状态和控制阀门开启/关闭，同时根据生产工艺和流程执行相应的控制逻辑。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采油站阀门改造装置，所述阀门包括阀体(1)和阀盖(2)，所述阀盖(2)通过第一连接件(3)连接在所述阀体(1)上，所述阀盖(2)上插装有阀杆(4)；其特征在于，所述采油站阀门改造装置还包括：

固定座(5)，所述固定座(5)连接于所述阀盖(2)上；

固定杆(6)，所述固定杆(6)的底端安装于所述固定座(5)上；

安装座(7)，所述安装座(7)固定安装于所述固定杆(6)的顶端；所述安装座(7)上设有中心定位孔(71)，所述阀杆(4)顶端能够穿设所述中心定位孔(71)并连接电动执行器(200)的转轴，所述电动执行器(200)的本体安装在所述安装座(7)上。

2.根据权利要求1所述的采油站阀门改造装置，其特征在于，所述固定座(5)包括两个月牙状圆弧板(51)，两个所述月牙状圆弧板(51)上设有固定孔(52)，两个所述月牙状圆弧板(51)围绕所述阀杆(4)间隔设置在所述阀盖(2)上，所述第一连接件(3)能够穿设所述固定孔(52)并连接于所述阀盖(2)。

3.根据权利要求2所述的采油站阀门改造装置，其特征在于，所述固定杆(6)设有至少两个，分别连接在两个所述月牙状圆弧板(51)上，所述固定孔(52)位于所述固定杆(6)的两侧。

4.根据权利要求3所述的采油站阀门改造装置，其特征在于，所述固定杆(6)的横截面为扇形圆环面，所述扇形圆环面的环宽与所述月牙状圆弧板(51)的环宽相等。

5.根据权利要求1所述的采油站阀门改造装置，其特征在于，还包括轴承(8)，所述中心定位孔(71)的边缘开设盛放槽，所述盛放槽内滑动嵌装安装环(72)，所述轴承(8)固定嵌装于所述安装环(72)内且所述轴承(8)穿设在所述中心定位孔(71)内。

6.根据权利要求5所述的采油站阀门改造装置，其特征在于，还包括定位管(9)，所述定位管(9)固定嵌装于所述轴承(8)内，所述定位管(8)的内径等于所述阀杆(4)的外径。

7.根据权利要求1所述的采油站阀门改造装置，其特征在于，所述安装座(7)上设有安装孔(73)，所述安装孔(73)设有多个，多个所述安装孔(73)围绕所述中心定位孔(71)间隔且均匀分布，所述电动执行器(200)通过所述安装孔(73)固定安装于所述安装座(7)上。

8.根据权利要求1所述的采油站阀门改造装置，其特征在于，所述第一连接件(3)为螺栓件。

9.一种采油站产量自动计量方法，其特征在于，通过控制器采集液位传感器的液位信号，以及通过权利要求1-8中任意一项所述阀门改造装置控制阀门的开启和关闭，所述采油站产量自动计量方法具体包括如下步骤：

S1，上电初始化并选择控制模式；

所述控制模式包括手动模式、单井计量模式、轮询模式；

如果选择手动模式，则重新选择，直到选择单井计量模式或轮询模式；

如果选择单井计量模式，执行步骤S2，如果选择轮询模式执行步骤S3；

S2，选择单井计量模式时，进入单井计量任务，具体为：

S21，判断液位是否大于20cm；

S22，如果液位大于20cm启动压油，并重新执行步骤S21中判断液位是否大于20cm；

S23，如果液位小于等于20cm，开始计量记录计量液位，当上升液位大于30cm时结束计量并记录结束液位、记录计量用时，并且将剩余计量次数减1后判断剩余计量次数是否大于0；

S24，剩余计量次数大于0时，重新执行执行步骤S21判断液位是否大于20cm；

S25，剩余计量次数等于0时，执行步骤S3进入轮询模式；

S3，选择轮询模式或步骤S25执行时，起始并进入轮询模式的计量任务，具体为：

S31，判断液位是否大于20cm；

S32，如果液位大于20cm，驱动压油后执行步骤S31；

S33，如果液位不大于20cm，开始计量并记录计量液位，当上升液位大于30cm时结束计量并记录结束液位和记录计量用时，然后切换下一口井进入计量任务，执行步骤S31，直到完成所有井的计量任务。

10.根据权利要求9所述的采油站产量自动计量方法，其特征在于，所述液位传感器的传感单元为磁翻板液位计加装远传变送器。

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