CN113049748A - 一种水下电子控制模块的盖板及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水下电子控制模块的盖板，包括至少两个多功能模组，所述多功能模组包括位于盖板顶端的纵向通道以及位于盖板侧边的横向通道，且所述纵向通道和横向通道连通；所述纵向通道的下方连接密封腔室；所述纵向通道的顶端包括可控口和可控密封堵头，所述可控密封堵头通过可控内螺纹固定连接在所述可控口中；所述纵向通道的下方设置弹簧，所述弹簧上端连接密封弹珠；所述横向通道的顶端包括功能口和功能密封堵头，所述功能密封堵头通过功能内螺纹固定连接在所述功能口中。本发明水下电子控制模块的盖板上具有冗余多功能模组，可以在氮气填充和硅油填充时同步进行抽真空和硅油排出；同时还可以随时进行压力检测和泄露诊断、调节灵活简便。
Description
技术领域
本发明涉及水下电子控制模块设计领域，具体涉及一种水下电子控制模块的盖板及使用方法。
背景技术
当今世界上还有不少地区尚未勘探或充分勘探，深部地层及海洋深水部分的油气勘探刚刚开始不久，随着海洋石油开发逐步走向深海，迫切需要推进海洋水下油气生产装备的技术开发，而水下SEM(水下电子控制模块)是水下采油树、水下集输管汇等海洋水下油气生产装备的核心，具有重要作用。
现有的SEM装置一般需要设置含控制阀的充氮气接口，并外接充氮气管路、充气控制阀门、压力监测表及气源管线连接等来进行氮气充放操作。预留接口及控制阀占用空间较大，且接头、管线、阀门组之间连接存在泄漏风险。并且传统的充氮气接口在向SEM内部充入氮气的过程中无法检测SEM内部气体含氮量是否达标，无法检测氮气是否泄漏，无法置换内部氮气及硅油，难以保障，同时充入氮气时操作复杂，费时费力。
因此，有必要提供一种水下电子控制模块的盖板，用于快速有效地实现SEM内部硅油、氮气置换，且确保在置换过程中可以快速简便地进行压力检测和泄露诊断。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种水下电子控制模块的盖板及使用方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：包括至少两个多功能模组，所述多功能模组包括位于盖板顶端的纵向通道(2)以及位于盖板侧边的横向通道(3)，且所述纵向通道(2)和横向通道(3)连通；所述纵向通道(2)的下方连接密封腔室(7)；
所述纵向通道(2)的顶端包括可控口(22)和可控密封堵头(21)，所述可控口(22)位于盖板的顶端，且所述可控口(22)的内径大于所述纵向通道(2)的内径，所述可控口(22)内侧壁包含可控内螺纹(23)，所述可控密封堵头(21)通过所述可控内螺纹(23)固定连接在所述可控口(22)中；所述纵向通道(2)的下方设置弹簧(25)，所述弹簧(25)上端连接密封弹珠(24)；
所述横向通道(3)的顶端包括功能口(32)和功能密封堵头(31)，所述功能口(32)位于所述盖板的侧边，且所述功能口(32)的内径大于所述横向通道(3)的内径，所述功能口(32)内侧壁包含功能内螺纹(33)，所述功能密封堵头(31)通过所述功能内螺纹(33)固定连接在所述功能口(32)中；
所述可控密封堵头(21)固定在所述可控口(22)中时，所述可控密封堵头(21)下端通过密封弹珠(24)压缩弹簧(25)，使得所述密封弹珠(24)位于所述横向通道(3)口，确保横向通道(3)密封；所述可控密封堵头(21)被拆卸时，所述弹簧(25)伸缩并带动所述密封弹珠(24)朝着所述可控口(22)方向移动，使得所述密封弹珠(24)与所述横向通道(3)错开，确保横向通道(3)打开。
进一步的，所述可控口(22)与所述纵向通道(2)之间安装可控密封圈；所述功能口(32)与所述横向通道(3)之间安装功能密封圈。
进一步的，所述纵向通道(2)中设置氮气检测器。
进一步的，所述盖板顶端还包括接头通道(1)。
进一步的，所述盖板顶端还包括吊环口(74)。
一种采用上述的水下电子控制模块的盖板进行抽真空的方法，包括如下步骤：
S01：卸载多功能模组中的功能密封堵头，将抽真空阀块安装在功能口并拧紧；
S02：卸载多功能模组中的可控密封堵头，密封弹珠向可控口方向移动，带动弹簧向上拉伸，横向通道打开；
S03：通过抽真空阀块连接的抽真空装置对密封腔室进行抽真空；
S04：抽真空结束之后，将可控密封堵头拧紧，使得所述密封弹珠位于横向通道口，确保横向通道密封，卸载抽真空阀块，并拧紧功能密封堵头。
一种采用上述的水下电子控制模块的盖板进行氮气填充的方法，包括如下步骤：
S01：卸载多功能模组中的功能密封堵头，将氮气填充阀块安装在功能口并拧紧；
S02：卸载多功能模组中的可控密封堵头，密封弹珠向可控口方向移动，带动弹簧向上拉伸，横向通道打开；
S03：通过氮气填充阀块连接的充氮气装置对密封腔室进行氮气填充；所述可控口内部设置氮气检测器，外部设置与氮气检测器连接的显示器，用于检测密封腔室中含氮量；
S04：密封腔室中含氮量达到设定值之后，将可控密封堵头拧紧，使得所述密封弹珠位于横向通道口，确保横向通道密封，卸载氮气填充阀块，并拧紧功能密封堵头。
一种采用上述的水下电子控制模块的盖板进行硅油置换的方法，包括如下步骤：
S01：设置多功能模组A进行硅油填充，多功能模组B进行硅油排出：卸载多功能模组A中的功能密封堵头，将硅油填充阀安装在对应的功能口并拧紧；卸载多功能模组B中的功能密封堵头，将硅油排出阀块安装在对应的功能口并拧紧；
S02：分别卸载两个多功能模组中的可控密封堵头，密封弹珠向可控口方向移动，带动弹簧向上拉伸，横向通道打开；
S03：通过硅油填充阀连接的硅油填充装置对密封腔室进行硅油填充；通过硅油排出阀连接的硅油排出装置对密封腔室进行硅油排出；
S04：硅油置换结束后，将两个可控密封堵头拧紧，使得所述密封弹珠位于横向通道口，确保横向通道密封，卸载硅油排出阀和硅油填充阀，并拧紧功能密封堵头。
本发明的有益效果在于：本发明多功能模组中同时包括横向通道和纵向通道，并通过密封弹珠和弹簧的设计使得横向通道可以方便地打开或密封，在功能口进行充氮气时，通过可控多功能模组上纵向安装的可控口组件检测设备，可检测SEM内部气体含氮量是否达标，且检测充入氮气是否泄漏，使得工作人员在冲入氮气的过程可以直观的观察气体内部的含氮量，更有利于SEM工作，通过设置功能口，可以与外部充氮装置或者硅油填充装置灵活对接，使得在冲入氮气和硅油时，操作更加简便，减少了工作人员的工作强度，并且加快了氮气填充、硅油填充、硅油置换的效率，同时可控多功能模组的占用空间小，可以有效的减少水下SEM盖板的占用体积，方便维修检测。
本发明中包含至少两个多功能模组，多功能模组具备冗余功能，冗余功能非工作时可以确保硅油置换过程中硅油填充和硅油排出同步进行，同时还可以随时进行压力检测和泄露诊断、调节灵活简便；通过集成多功能模组的设计,避免了使用传统抽真空和硅油置换方法时，因采用大量的临时外部接头和连接导致密封不严的风险，有效提高了工作效率。
附图说明
附图1为本发明中SEM的整体结构示意图；
附图2为本发明中盖板的俯视图；
附图3为本发明中抽真空装置的结构示意图；
附图4为本发明中氮气填充装置的结构示意图；
附图5为本发明中硅油排出装置的结构示意图。
附图标记：1接头通道，2纵向通道，21可控密封堵头，22可控口，23可控内螺纹，24密封弹珠，25弹簧，3横向通道，31功能密封堵头，32功能口，33功能内螺纹，7密封腔室，9底板，91密封圈，74吊环口，43充氮气泵，44三通阀组，45压力表，46手动球阀，47外螺纹钢管，48氮气填充阀，51抽真空阀块，52抽真空三通阀块，53抽真空压力表，54抽真空手动针阀，55螺纹钢管，56抽真空装置，61硅油排出阀块，62排硅油三通阀块，63流量计，65螺纹钢管，66排硅油油箱。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
请参阅附图1-2，本发明提供的一种水下电子控制模块的盖板，包括至少两个多功能模组，多功能模组包括位于盖板顶端的纵向通道2以及位于盖板侧边的横向通道3，且纵向通道2和横向通道3连通；纵向通道的下方连接密封腔室7。如附图1所示，密封腔室7的下端连接底板9，且底板9和密封腔室7之间通过密封圈91进行密封连接。盖板和密封腔室7之间也通过密封圈91进行密封连接。
如附图2所示，本发明中盖板顶端还包括接头通道1。接头通道的设置是为了对SEM中各个电路板中信号进行引入和引出；附图3中接头通道为3个，具体实施例中可以根据需求具体的接头通道个数以及面积大小。盖板顶端还包括吊环口74，吊环口可以位于盖板的中心位置，在SEM运输或者移动过程中，可以通过吊环口固定SEM盖板，进而对其进行便捷运输。
请继续参阅附图1，纵向通道的顶端包括可控口22和可控密封堵头21，可控口22位于盖板的顶端，且可控口22的内径大于纵向通道2的内径，可控口内侧壁包含可控内螺纹23，可控密封堵头21通过可控内螺纹23固定连接在可控口22中；纵向通道的下方设置弹簧25，弹簧25上端连接密封弹珠24。纵向通道的顶端为可控口22，可控口22中连接可控密封堵头21，可控密封堵头的下端可以连接支撑杆，当密封堵头连接在可控内螺纹时，支撑杆延伸至纵向通道下方，带动密封弹珠压缩弹簧，使得密封弹珠正好位于横向通道与纵向通道连通的地方。本发明中纵向通道和可控口连接处、以及可控口内侧设置可控密封圈，防止密封腔室中气体从可控口中泄露。本发明中弹簧在完全伸缩的情况下，其上方密封弹珠也不能进入到可控口中，因为当密封弹珠和横向通道错开时，可以通过横向通道向密封腔室中充氮气等，但是在充氮气过程中，可控口还是需要保持密封状态的，防止氮气在填充过程中发生泄漏。
优选的，本发明中可以将纵向通道上端设置为斜面或者弧形密封面，与密封弹珠的形状相匹配，确保纵向通道良好的密封性。本发明中可控口以及与可控口内部通过螺纹连接的可控密封堵头的主要作用是为了调节密封弹珠和弹簧的位置，在调节过程中，纵向通道中因为密封弹珠的存在，总是处于密封状态的；而横向通道的出口处，即其与纵向通道连通的部位因为密封弹珠的位置变化，可以通过纵向通道连通密封腔室或者处于与密封腔室隔绝的状态。
请继续参阅附图1，横向通道的顶端包括功能口32和功能密封堵头31，功能口位于盖板的侧边，且功能口32的内径大于横向通道3的内径，功能口32内侧壁包含功能内螺纹33，功能密封堵头31通过功能内螺纹33固定连接在功能口32中。本发明横向通道可以实现氮气填充、抽真空以及硅油置换等功能。在功能口和横向通道之间可以设置两个护套，且相邻的护套以及护套和功能口内部连接处均设置功能密封圈，防止密封腔室中气体从可控口中泄露。优选的，横向通道和纵向通道连通的部位也可以设置为斜面或者弧形密封面，与密封弹珠的形状相匹配，确保横向通道良好的密封性。
可控密封堵头固定在可控口中时，可控密封堵头下端通过密封弹珠压缩弹簧，使得密封弹珠位于横向通道口，确保横向通道密封；可控密封堵头被拆卸时，弹簧伸缩并带动密封弹珠朝着可控口方向移动，使得密封弹珠与横向通道错开，确保横向通道打开。
一种采用上述的水下电子控制模块的盖板进行抽真空的方法，包括如下步骤：
S01：本发明中采用的抽真空装置如附图3所示，包括抽真空阀块51、抽真空三通阀块52、抽真空压力表53、抽真空手动针阀54、螺纹钢管55以及抽真空装置56。具体的，步骤S01包括如下步骤：
S011：卸载多功能模组中的功能密封堵头，将抽真空阀块51安装在功能口并拧紧，此时，抽真空阀块51与功能口内部的功能内螺纹连接；
S012：把抽真空阀块51的另一侧与螺纹钢管55一侧连接，螺纹钢管55另一侧与抽真空三通阀块52的A口连接并扭紧；
S013：抽真空三通阀块52的B口与抽真空压力表53连接并扭紧，抽真空三通阀块C口与螺纹钢管55连接并扭紧，
S014：螺纹钢管55另一侧与抽真空手动针阀54连接并扭紧，手动针阀54另一测与螺纹钢管55连接并扭紧，螺纹钢管55另一侧与抽真空泵装置56连接并扭紧。
S02：卸载多功能模组中的可控密封堵头，密封弹珠向可控口方向移动，带动弹簧向上拉伸，横向通道打开；
S03：开启抽真空泵装置56，同时开启抽真空手动针阀54；查看抽真空压力表53，确定SEM密封容器21内部是否含有空气介质。
S04：抽真空结束之后，将可控密封堵头拧紧，使得密封弹珠位于横向通道口，确保横向通道密封，关闭抽真空泵装置56，同时关闭抽真空手动针阀54，接着卸载抽真空阀块，并拧紧功能密封堵头，即抽真空操作完成。
一种采用上述的水下电子控制模块的盖板进行氮气填充的方法，包括如下步骤：
S01：本发明中氮气填充装置如附图4所示，包括充氮气泵43、三通阀组44、压力表45，手动球阀46、外螺纹钢管47和氮气填充阀48，其中氮气填充阀为包含内螺纹的阀块。具体的，步骤S01包括如下步骤：
S011：卸载多功能模组中的功能密封堵头，将氮气填充阀块安装在功能口并拧紧；
S012：将带内螺纹的氮气填充阀48的一侧安装在充氮口14中并扭紧，氮气填充阀48另一侧与外螺纹钢管47的一侧连接并扭紧，外螺纹钢管47另一侧与手动球阀46一侧连接并扭紧；
S013：手动球阀46另一侧通过外螺纹钢管47与三通阀组44的A侧连接并扭紧，三通阀组44的B侧与压力表45连接并扭紧，三通阀组C侧与充氮气泵43连接；
S02：卸载多功能模组中的可控密封堵头，密封弹珠向可控口方向移动，带动弹簧向上拉伸，横向通道打开；
S03：通过氮气填充阀块连接的充氮气装置对密封腔室进行氮气填充；可控口内部设置氮气检测器，外部设置与氮气检测器连接的显示器，用于检测密封腔室中检测密闭腔室充入氮气的含氮量是否达标、是否有泄漏。
S04：密封腔室中含氮量达到设定值之后，将可控密封堵头拧紧，使得密封弹珠位于横向通道口，确保横向通道密封，卸载氮气填充阀块，并拧紧功能密封堵头。
一种采用上述的水下电子控制模块的盖板进行硅油置换的方法，包括如下步骤：
S01：如附图5所示，本发明中硅油排出装置包括硅油排出阀块61、排硅油三通阀块62、流量计63、螺纹钢管65、排硅油油箱66，硅油填充装置的结构示意图如附图4一致，只是把填充的介质氮气改为硅油即可，在此不再详细介绍硅油填充装置的结构。本发明中多功能模组的个数大于2，即多功能模组含冗余功能，在冗余非工作时可进行硅油置换，可将其中多功能模组A连接硅油填充装置，另外一个多功能模组B连接硅油排出装置。避免了现有技术中硅油置换只能先将硅油排出，再将硅油注入的繁琐工艺操作。
具体的，步骤S01包括如下步骤：
S011：卸载其中一个多功能模组中的功能密封堵头，将硅油填充阀块安装在对应功能口并拧紧；卸载另外一个多功能模组中的功能密封堵头，将硅油排出阀61块安装在对应的功能口并拧紧；
S012：把硅油排出阀61的另一侧与螺纹钢管65一侧连接，螺纹钢管65另一侧与排硅油三通阀块62的A测连接并扭紧；
S013：排硅油三通阀块62的B侧与流量计63连接并扭紧，排硅油三通阀块63的C侧与螺纹钢管65连接并扭紧；
S014：螺纹钢管65另一侧与排硅油油箱66连接并扭紧。
S02：分别卸载两个多功能模组中的可控密封堵头，密封弹珠向可控口方向移动，带动弹簧向上拉伸，横向通道打开；
S03：通过硅油填充阀连接的硅油填充装置对密封腔室进行硅油填充；通过硅油排出阀61连接的硅油排出装置对密封腔室进行硅油排出；具体可以通过查看排硅油油箱66是否有硅油排出，如硅油油箱66有硅油排出且满足密封腔室硅油，即说明SEM密封腔室中硅油置换完成。
S04：硅油置换结束后，分别将两个可控密封堵头拧紧，使得密封弹珠位于横向通道口，确保横向通道密封，卸载硅油排出阀和硅油填充法，并拧紧功能密封堵头；完成硅油置换。本实施例中硅油填充阀也可以为硅油填充块，硅油排出阀也可以为硅油排出块。
值得说明的是，本发明中包含冗余的多功能模组，且每个多功能模组的结构相同，冗余的多功能模组具有如下功能：(1)当其中一个多功能模组进行氮气填充时，另一个冗余的多功能模组可以先用来抽真空，即在冗余多功能模组中完成抽真空之后，在另一个多功能模组中完成氮气填充；当其中一个多功能模组进行硅油填充时，另一个冗余的多功能模组可以先用来排出硅油，完成密封腔室中硅油的置换。(2)当其中一个多功能模组进行氮气填充或者抽真空时，可以将氮气检测装置以及真空度检测装置放置在冗余多功能模组的横向通道中，用于实时检测密封腔室中氮气含量以及硅油填充情况。
盖板上部具有接头通道，确保密封腔室完成与外界的信号互动。同时盖板上端包含吊环口，能够确保SEM被快速便捷得进行运输。SEM盖板侧边具有密封圈，用于防止深水处海水渗入到SEM密封腔室中，以及防止内部氮气或置换硅油泄露，盖板上具备冗余功能，冗余非工作的可控多功能模组可用于抽真空或硅油置换时排硅油使用。内含冗余多功能模块的SEM盖板及操作方法中的空间结构紧凑，所有通道均一体加工无连接泄漏风险，装置稳定性及可靠性强。
本发明中包含至少两个多功能模组，多功能模组形成冗余功能，冗余多功能模组可以确保硅油置换过程中硅油填充和硅油排出同步进行，同时还可以随时进行压力检测和泄露诊断、调节灵活简便；同时还具备一组多功能模组A失效后，另一组多功能模组B继续使用，本发明多功能模组中同时包括横向通道和纵向通道，并通过密封弹珠和弹簧的设计使得横向通道可以方便地打开或密封，在功能口进行充氮气时，通过可控多功能模组上纵向安装的可控口组件检测设备，可检测SEM内部气体含氮量是否达标，且检测充入氮气是否泄漏，使得工作人员在冲入氮气的过程可以直观的观察气体内部的含氮量，更有利于SEM工作，通过设置功能口，可以与外部充氮装置或者硅油填充装置灵活对接，使得在冲入氮气和硅油时，操作更加简便，减少了工作人员的工作强度，并且加快了氮气填充、硅油填充、硅油置换的效率，同时可控多功能模组的占用空间小，可以有效的减少水下SEM盖板的占用体积，方便维修检测。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种水下电子控制模块的盖板，其特征在于，包括至少两个多功能模组，所述多功能模组包括位于盖板顶端的纵向通道(2)以及位于盖板侧边的横向通道(3)，且所述纵向通道(2)和横向通道(3)连通；所述纵向通道(2)的下方连接密封腔室(7)；
所述纵向通道(2)的顶端包括可控口(22)和可控密封堵头(21)，所述可控口(22)位于盖板的顶端，且所述可控口(22)的内径大于所述纵向通道(2)的内径，所述可控口(22)内侧壁包含可控内螺纹(23)，所述可控密封堵头(21)通过所述可控内螺纹(23)固定连接在所述可控口(22)中；所述纵向通道(2)的下方设置弹簧(25)，所述弹簧(25)上端连接密封弹珠(24)；
所述横向通道(3)的顶端包括功能口(32)和功能密封堵头(31)，所述功能口(32)位于所述盖板的侧边，且所述功能口(32)的内径大于所述横向通道(3)的内径，所述功能口(32)内侧壁包含功能内螺纹(33)，所述功能密封堵头(31)通过所述功能内螺纹(33)固定连接在所述功能口(32)中；
所述可控密封堵头(21)固定在所述可控口(22)中时，所述可控密封堵头(21)下端通过密封弹珠(24)压缩弹簧(25)，使得所述密封弹珠(24)位于所述横向通道(3)口，确保横向通道(3)密封；所述可控密封堵头(21)被拆卸时，所述弹簧(25)伸缩并带动所述密封弹珠(24)朝着所述可控口(22)方向移动，使得所述密封弹珠(24)与所述横向通道(3)错开，确保横向通道(3)打开。
2.根据权利要求1所述的一种水下电子控制模块的盖板，其特征在于，所述可控口(22)与所述纵向通道(2)之间安装可控密封圈；所述功能口(32)与所述横向通道(3)之间安装功能密封圈。
3.根据权利要求1所述的一种水下电子控制模块的盖板，其特征在于，所述纵向通道(2)中设置氮气检测器。
4.根据权利要求1所述的一种水下电子控制模块的盖板，其特征在于，所述盖板顶端还包括接头通道(1)。
5.根据权利要求1所述的一种水下电子控制模块的盖板，其特征在于，所述盖板顶端还包括吊环口(74)。
6.一种采用权利要求1所述的水下电子控制模块的盖板进行抽真空的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01：卸载多功能模组中的功能密封堵头，将抽真空阀块安装在功能口并拧紧；
S02：卸载多功能模组中的可控密封堵头，密封弹珠向可控口方向移动，带动弹簧向上拉伸，横向通道打开；
S03：通过抽真空阀块连接的抽真空装置对密封腔室进行抽真空；
S04：抽真空结束之后，将可控密封堵头拧紧，使得所述密封弹珠位于横向通道口，确保横向通道密封，卸载抽真空阀块，并拧紧功能密封堵头。
7.一种采用权利要求1所述的水下电子控制模块的盖板进行氮气填充的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01：卸载多功能模组中的功能密封堵头，将氮气填充阀块安装在功能口并拧紧；
S02：卸载多功能模组中的可控密封堵头，密封弹珠向可控口方向移动，带动弹簧向上拉伸，横向通道打开；
S03：通过氮气填充阀块连接的充氮气装置对密封腔室进行氮气填充；所述可控口内部设置氮气检测器，外部设置与氮气检测器连接的显示器，用于检测密封腔室中含氮量；
S04：密封腔室中含氮量达到设定值之后，将可控密封堵头拧紧，使得所述密封弹珠位于横向通道口，确保横向通道密封，卸载氮气填充阀块，并拧紧功能密封堵头。
8.一种采用权利要求1所述的水下电子控制模块的盖板进行硅油置换的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01：设置多功能模组A进行硅油填充，多功能模组B进行硅油排出：卸载多功能模组A中的功能密封堵头，将硅油填充阀安装在对应的功能口并拧紧；卸载多功能模组B中的功能密封堵头，将硅油排出阀块安装在对应的功能口并拧紧；
S02：分别卸载多功能模组中的可控密封堵头，密封弹珠向可控口方向移动，带动弹簧向上拉伸，横向通道打开；
S03：通过硅油填充阀连接的硅油填充装置对密封腔室进行硅油填充；通过硅油排出阀连接的硅油排出装置对密封腔室进行硅油排出；
S04：硅油置换结束后，将两个可控密封堵头拧紧，使得所述密封弹珠位于横向通道口，确保横向通道密封，卸载硅油排出阀和硅油填充阀，并拧紧功能密封堵头。
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- 2021-03-10 CN CN202110261060.9A patent/CN113049748B/zh active Active
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