CN113374921A - 用于油田管路流体压力的转换器控制系统 - Google Patents

用于油田管路流体压力的转换器控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及流体压力执行技术领域，主要涉及油田流体压力转换器控制方面，具体为用于油田管路流体压力的转换器控制系统，以解决现有的液压控制阀和管路零部件相对较多，结构较复杂以及液压成本高的问题，包括用于驱动阀门启闭的转换器和用于输送和抽吸流体介质的流体控制模块；本发明将流体介质以流体输送压力通过流体管进入环形介质容腔内，通过流体管推动凸块转动，来带动转动盘及中心柱转动；通过中心柱带动阀门的阀芯转动，来实现阀门的开启关闭；通过流体介质以不同流体输送压力进行输送，并通过转换器进行压力机械转换，从而实现阀门不同角度的切换。

Description

用于油田管路流体压力的转换器控制系统
技术领域
本发明涉及流体压力执行技术领域，主要涉及油田流体压力转换器控制方面，具体为用于油田管路流体压力的转换器控制系统。
背景技术
石油又称原油，是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物，主要被用来作为燃油和汽油，通过油田管路进行输送，油田管路上都安装有阀门来控制管路的通断，现有的以压力为控制信号的紧急切断阀门控制系统，使用的是将管路流体压力转换为液压介质压力，形成液压控制系统，来控制阀门通断，但现有的液压控制阀和管路零部件相对较多，结构较复杂以及液压成本高；
因此，需要一款可以通过不同流体输送压力进行阀门控制的转换器控制系统。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决现有的液压控制阀和管路零部件相对较多，结构较复杂以及液压成本高的问题，而提出用于油田管路流体压力的转换器控制系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于油田管路流体压力的转换器控制系统，包括安装在油田管路上的阀门以及用于驱动阀门启闭的转换器和用于输送和抽吸流体介质的流体控制模块，还包括：分析端，与转换器和流体控制模块通信连接，接收转换器实时反馈的转换信息并存储；接收油田管路上阀门的阀门信息，对阀门信息进行分析得到阀门的执行信令和流体信令并分别将其发送至转换器和流体控制模块；转换器接收到执行信令后，控制内部阻隔块进行运动到对应位置；流体控制模块接收到流体信令后，将转换器内部的流体介质进行抽吸，然后以流体信令对应的流体输送压力输送至转换器内，以实现转换器驱动阀门内的阀芯转动；
作为本发明的一种优选实施方式，所述转换器包括壳体、壳盖及安装在壳盖上的电控盒；壳体的内部设置有容腔，容腔的底端面开设有中心孔；容腔的内部安装有转动盘，转动盘的一端侧壁设置有凸块，转动盘的底端面中心处安装有中心柱，中心柱穿过中心孔位于壳体外；中心柱位于壳体外的一端与阀门的阀芯传动连接，用于带动阀芯转动；壳体的一侧侧壁安装有流体管的一端，流体管的一端与容腔贯通连接，流体管的另一端与流体控制模块连接，用于输送流体介质；转动盘的外侧壁与容腔的内壁形成环形介质容腔，凸块的侧壁与凸块的面吻合，以便于凸块在环形介质容腔内转动；
壳体上安装有壳盖，壳盖上设置有两个对称设置的导向槽一和导向槽，导向槽一和导向槽内分别插接有阻隔块一和阻隔块二，阻隔块一和阻隔块二的一端位于环形介质容腔内，另一端位于电控盒内；
作为本发明的一种优选实施方式，所述电控盒内安装有驱动单元一、驱动单元二、采集单元和执行单元；驱动单元一与阻隔块一连接，用于带动阻隔块一直线往复运动；驱动单元二与阻隔块二连接，用于带动阻隔块二直线往复运动；采集单元用于实时采集凸块的位置反馈至分析端；执行单元用于接收分析端的执行指令并执行对应操作；
作为本发明的一种优选实施方式，所述阀门信息包括阀门的开启指令、开启角度或关闭指令；分析端对阀门信息进行分析的具体过程为：获取凸块的位置；
当凸块的位置处于阀门对应关闭位置时，当接收到阀门的开启指令、开启角度时，设定每个开启角度均对应一个开启信号，用符号XHi表示，i表示为开启信号的数量，取值为正整数；开启角度与所有开启角度进行匹配得到对应的开启信号XHi；将开启信号XHi标记为执行信令；设定每个开启信号对应一个流体输送压力YHi，XHi与YHi一一对应；将开启信号对应的流体输送压力YHi标记为流体信令；当接收到关闭指令时，不进行任何操作；
当凸块的位置处于阀门开启的位置时，对凸块的位置进行识别以得到阀门的当前角度，将阀门的当前角度与接收到的开启角度进行比对；当阀门的当前角度大于接收到的开启角度时，生成减小调节信号并将其标记为执行信令，计算两者之间的角度差得到调节角度值，设定所有调节角度值均对应一个流体输送压力，将调节角度值与所有调节角度值进行匹配得到对应的流体输送压力并标记为流体信令；当阀门的当前角度小于接收到的开启角度时，生成增大调节信号并将其标记为执行指令；计算两者之间的角度差得到调节角度值，将调节角度值与所有调节角度值进行匹配得到对应的流体输送压力并标记为流体信令；当接收到关闭指令时，生成关闭信号并标记为执行指令，计算阀门的当前角度至阀门关闭之间的角度差得到调节角度值，将调节角度值与所有调节角度值进行匹配得到对应的流体输送压力并标记为流体信令；
作为本发明的一种优选实施方式，所述执行单元接收到执行指令并执行对应操作的具体过程为：
当接收到开启信号XHi时，执行单元生成驱动单元一的开启指令并发送至驱动单元一，驱动单元一接收到开启指令后，驱动单元一带动阻隔块一向靠近电控盒顶端的方向运动；
当接收到减小调节信号或关闭指令时，执行单元生成驱动单元一的关闭指令、驱动单元二的开启指令并分别发送至驱动单元一和驱动单元二，驱动单元一接收到关闭指令后，带动阻隔块一向靠近容腔底壁方向运动；驱动单元二接收到开启指令后，带动阻隔块二向靠近电控盒的方向运动；
当接收到增大调节信号时，执行单元不进行任何操作；
作为本发明的一种优选实施方式，所述流体控制模块包括接收单元、抽吸单元和压力调节单元；接收单元用于接收流体信令并进行处理，具体处理过程为：
对流体信令进行解析以得到对应的流体输送压力，生成抽吸指令并反馈至抽吸单元，抽吸单元接收到抽吸指令后，对转换器内部的流体介质进行抽吸，完成后，将流体输送压力发送至压力调节单元，压力调节单元接收到流体输送压力后，将流体介质以流体输送压力通过流体管进入环形介质容腔内，通过流体管推动凸块转动，以带动转动盘及中心柱转动；
作为本发明的一种优选实施方式，所述驱动单元一和驱动单元二均为电动推杆，电动推杆的推杆顶端与阻隔块一或阻隔块二的顶端通过螺丝固定连接，所述壳体的底端面与中心柱连接处安装有密封圈。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
输入阀门信息至分析端，分析端对阀门信息进行分析以得到执行命令和流体输送压力，流体控制模块对转换器内部的流体介质进行抽吸，完成后，将流体介质以流体输送压力通过流体管进入环形介质容腔内，通过流体管推动凸块转动，以带动转动盘及中心柱转动，通过中心柱带动阀门的阀芯转动，以实现阀门的开启关闭，还通过流体介质以不同流体输送压力进行输送，并通过转换器进行压力机械转换，从而实现阀门不同角度的切换。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明的转换器整体结构示意图；
图3为本发明的转换器结构爆炸图；
图4为本发明的转换器主视图；
图5为本发明图4中D-D的剖视图；
图6为本发明的电控盒原理框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围；
应当理解，本披露的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和 “包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本披露说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本披露。如在本披露说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本披露说明书和权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合；
请参阅图1所示，用于油田管路流体压力的转换器控制系统，包括阀门、转换器、流体控制模块、分析端；
阀门安装在油田管路上，以实现油田管路的通断；
请参阅图2-6所示，转换器包括壳体101、容腔102、中心孔103、流体管104、阻隔块二105、阻隔块一106、转动盘107、凸块108、中心柱109、壳盖110、导向槽一111、导向槽112、电控盒113、密封圈114和环形介质容腔115；壳体101的内部设置有容腔102，容腔102的底端面开设有中心孔103；容腔102的内部安装有转动盘107，转动盘107的一端侧壁设置有凸块108，转动盘107的底端面中心处安装有中心柱109，中心柱109穿过中心孔103位于壳体101外；中心柱109位于壳体101外的一端与阀门的阀芯传动连接，用于带动阀芯转动；壳体101的一侧侧壁安装有流体管104的一端，流体管104的一端与容腔102贯通连接，流体管104的另一端与流体控制模块连接，用于输送流体介质；转动盘107的外侧壁与容腔102的内壁形成环形介质容腔115，凸块108的侧壁与凸块108的面吻合，以便于凸块108在环形介质容腔115内转动；
壳体101上安装有壳盖110，壳盖110上设置有两个对称设置的导向槽一111和导向槽112，导向槽一111和导向槽112内分别插接有阻隔块一106和阻隔块二105，阻隔块一106和阻隔块二105的一端位于环形介质容腔115内，另一端位于电控盒113内；壳体101的底端面与中心柱109连接处安装有密封圈114；
电控盒113内安装有驱动单元一、驱动单元二、采集单元和执行单元；驱动单元一与阻隔块一106连接，带动阻隔块一106直线往复运动；驱动单元二与阻隔块二105连接，用于带动阻隔块二105直线往复运动；采集单元用于实时采集凸块108的位置反馈至分析端；执行单元用于接收分析端的执行指令并执行对应操作，具体过程为：
当接收到开启信号XHi时，执行单元生成驱动单元一的开启指令并发送至驱动单元一，驱动单元一接收到开启指令后，驱动单元一带动阻隔块一106向靠近电控盒113顶端的方向运动；
当接收到减小调节信号或关闭指令时，执行单元生成驱动单元一的关闭指令、驱动单元二的开启指令并分别发送至驱动单元一和驱动单元二，驱动单元一接收到关闭指令后，带动阻隔块一106向靠近容腔102底壁方向运动；驱动单元二接收到开启指令后，带动阻隔块二105向靠近电控盒113的方向运动；
驱动单元一和驱动单元二可以是电动推杆或其它可以实现带动阻隔块往复运动的伸缩设备，电动推杆的推杆顶端与阻隔块一106或阻隔块二105的顶端通过螺丝固定连接，所述壳体101的底端面与中心柱109连接处安装有密封圈114；
当接收到增大调节信号时，执行单元不进行任何操作；
流体控制模块接收到流体信令后，将转换器内部的流体介质进行抽吸，然后以流体信令对应的流体输送压力输送至转换器内，以实现转换器驱动阀门内的阀芯转动；具体包括接收单元、抽吸单元和压力调节单元；接收单元用于接收流体信令并进行处理，对流体信令进行解析以得到对应的流体输送压力，生成抽吸指令并反馈至抽吸单元，抽吸单元接收到抽吸指令后，对转换器内部的流体介质进行抽吸，完成后，将流体输送压力发送至压力调节单元，压力调节单元接收到流体输送压力后，将流体介质以流体输送压力通过流体管104进入环形介质容腔115内，通过流体管104推动凸块108转动，以带动转动盘107及中心柱109转动；
分析端接收转换器实时反馈的转换信息并存储；接收油田管路上阀门的阀门信息，对阀门信息进行分析，获取凸块108的位置；
当凸块108的位置处于阀门对应关闭位置时，当接收到阀门的开启指令、开启角度时，设定每个开启角度均对应一个开启信号，用符号XHi表示，i表示为开启信号的数量，取值为正整数；开启角度与所有开启角度进行匹配得到对应的开启信号XHi；将开启信号XHi标记为执行信令；设定每个开启信号对应一个流体输送压力YHi，XHi与YHi一一对应；将开启信号对应的流体输送压力YHi标记为流体信令；当接收到关闭指令时，不进行任何操作；
当凸块108的位置处于阀门开启的位置时，对凸块108的位置进行识别以得到阀门的当前角度，将阀门的当前角度与接收到的开启角度进行比对；当阀门的当前角度大于接收到的开启角度时，生成减小调节信号并将其标记为执行信令，计算两者之间的角度差得到调节角度值，设定所有调节角度值均对应一个流体输送压力，将调节角度值与所有调节角度值进行匹配得到对应的流体输送压力并标记为流体信令；当阀门的当前角度小于接收到的开启角度时，生成增大调节信号并将其标记为执行指令；计算两者之间的角度差得到调节角度值，将调节角度值与所有调节角度值进行匹配得到对应的流体输送压力并标记为流体信令；当接收到关闭指令时，生成关闭信号并标记为执行指令，计算阀门的当前角度至阀门关闭之间的角度差得到调节角度值，将调节角度值与所有调节角度值进行匹配得到对应的流体输送压力并标记为流体信令；将阀门的执行信令和流体信令分别发送至转换器和流体控制模块；
本发明在使用时，输入阀门信息至分析端，分析端对阀门信息进行分析，对凸块108的位置进行识别分析，当凸块108的位置处于阀门对应关闭位置时，然后阀门信息为阀门的开启指令、开启角度时，将开启角度与所有开启角度进行匹配得到对应的开启信号XHi；将开启信号XHi标记为执行信令；将开启信号对应的流体输送压力YHi标记为流体信令；将执行信令和流体输送压力YHi分别发送至转换器和流体控制模块，流体控制模块对转换器内部的流体介质进行抽吸，完成后，将流体介质以流体输送压力通过流体管104进入环形介质容腔115内，通过流体管104推动凸块108转动，以带动转动盘107及中心柱109转动，通过中心柱109带动阀门的阀芯转动，以实现阀门的开启关闭；通过流体介质以不同流体输送压力进行输送，并通过转换器进行压力机械转换，从而实现阀门不同角度的切换。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.用于油田管路流体压力的转换器控制系统，包括安装在油田管路上的阀门以及用于驱动阀门启闭的转换器和用于输送和抽吸流体介质的流体控制模块，其特征在于，还包括：
分析端，用于接收转换器实时反馈的转换信息并存储；接收油田管路上阀门的阀门信息，对阀门信息进行分析得到阀门的执行信令和流体信令并分别将其发送至转换器和流体控制模块；转换器接收到执行信令后，控制内部阻隔块进行运动到对应位置；流体控制模块接收到流体信令后，将转换器内部的流体介质进行抽吸，然后以流体信令对应的流体输送压力输送至转换器内，以实现转换器驱动阀门内的阀芯转动。
2.根据权利要求1所述的用于油田管路流体压力的转换器控制系统，其特征在于，所述转换器包括壳体、壳盖及安装在壳盖上的电控盒；壳体的内部设置有容腔，容腔的底端面开设有中心孔；容腔的内部安装有转动盘，转动盘的一端侧壁设置有凸块，转动盘的底端面中心处安装有中心柱，中心柱穿过中心孔位于壳体外；中心柱位于壳体外的一端与阀门的阀芯传动连接，用于带动阀芯转动；壳体的一侧侧壁安装有流体管的一端，流体管的一端与容腔贯通连接，流体管的另一端与流体控制模块连接；转动盘的外侧壁与容腔的内壁形成环形介质容腔；
壳体上安装有壳盖，壳盖上设置有两个对称设置的导向槽一和导向槽，导向槽一和导向槽内分别插接有阻隔块一和阻隔块二，阻隔块一和阻隔块二的一端位于环形介质容腔内，另一端位于电控盒内。
3.根据权利要求2所述的用于油田管路流体压力的转换器控制系统，其特征在于，所述电控盒内安装有驱动单元一、驱动单元二、采集单元和执行单元；驱动单元一与阻隔块一连接，用于带动阻隔块一直线往复运动；驱动单元二与阻隔块二连接，用于带动阻隔块二直线往复运动；采集单元用于实时采集凸块的位置反馈至分析端；执行单元用于接收分析端的执行指令并执行对应操作。
4.根据权利要求3所述的用于油田管路流体压力的转换器控制系统，其特征在于，所述阀门信息包括阀门的开启指令、开启角度或关闭指令；分析端对阀门信息进行分析的具体过程为：获取凸块的位置；
当凸块的位置处于阀门对应关闭位置时，当接收到阀门的开启指令、开启角度时，设定每个开启角度均对应一个开启信号，用符号XHi表示，i表示为开启信号的数量；开启角度与所有开启角度进行匹配得到对应的开启信号XHi；将开启信号XHi标记为执行信令；设定每个开启信号对应一个流体输送压力YHi，XHi与YHi一一对应；将开启信号对应的流体输送压力YHi标记为流体信令；当接收到关闭指令时，不进行任何操作；
当凸块的位置处于阀门开启的位置时，对凸块的位置进行识别以得到阀门的当前角度，将阀门的当前角度与接收到的开启角度进行比对；当阀门的当前角度大于接收到的开启角度时，生成减小调节信号并将其标记为执行信令，计算两者之间的角度差得到调节角度值，设定所有调节角度值均对应一个流体输送压力，将调节角度值与所有调节角度值进行匹配得到对应的流体输送压力并标记为流体信令；当阀门的当前角度小于接收到的开启角度时，生成增大调节信号并将其标记为执行指令；计算两者之间的角度差得到调节角度值，将调节角度值与所有调节角度值进行匹配得到对应的流体输送压力并标记为流体信令；当接收到关闭指令时，生成关闭信号并标记为执行指令，计算阀门的当前角度至阀门关闭之间的角度差得到调节角度值，将调节角度值与所有调节角度值进行匹配得到对应的流体输送压力并标记为流体信令。
5.根据权利要求4所述的用于油田管路流体压力的转换器控制系统，其特征在于，所述执行单元接收到执行指令并执行对应操作的具体过程为：
当接收到开启信号XHi时，执行单元生成驱动单元一的开启指令并发送至驱动单元一，驱动单元一接收到开启指令后，驱动单元一带动阻隔块一向靠近电控盒顶端的方向运动；
当接收到减小调节信号或关闭指令时，执行单元生成驱动单元一的关闭指令、驱动单元二的开启指令并分别发送至驱动单元一和驱动单元二，驱动单元一接收到关闭指令后，带动阻隔块一向靠近容腔底壁方向运动；驱动单元二接收到开启指令后，带动阻隔块二向靠近电控盒的方向运动；
当接收到增大调节信号时，执行单元不进行任何操作。
6.根据权利要求5所述的用于油田管路流体压力的转换器控制系统，其特征在于，所述流体控制模块包括接收单元、抽吸单元和压力调节单元；接收单元用于接收流体信令并进行处理，具体处理过程为：
对流体信令进行解析以得到对应的流体输送压力，生成抽吸指令并反馈至抽吸单元，抽吸单元接收到抽吸指令后，对转换器内部的流体介质进行抽吸，完成后，将流体输送压力发送至压力调节单元，压力调节单元接收到流体输送压力后，将流体介质以流体输送压力通过流体管进入环形介质容腔内，通过流体管推动凸块转动，以带动转动盘及中心柱转动。
7.根据权利要求5所述的用于油田管路流体压力的转换器控制系统，其特征在于，所述驱动单元一和驱动单元二均为电动推杆，电动推杆的推杆顶端与阻隔块一或阻隔块二的顶端通过螺丝固定连接。
8.根据权利要求2所述的用于油田管路流体压力的转换器控制系统，其特征在于，所述壳体的底端面与中心柱连接处安装有密封圈。
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