CN116291311A

CN116291311A - 一种井口安全阀控制系统

Info

Publication number: CN116291311A
Application number: CN202310164125.7A
Authority: CN
Inventors: 裴春来; 翁建东; 裴岸杰
Original assignee: Nantong Huaxing Petroleum Instruments Co ltd
Current assignee: Nantong Huaxing Petroleum Instruments Co ltd
Priority date: 2023-02-24
Filing date: 2023-02-24
Publication date: 2023-06-23

Abstract

本发明公开了一种井口安全阀控制系统，涉及安全系统技术领域，包括机箱、高压液压控制系统、低压液压控制系统、温控系统和PLC控制系统，其中温控系统包括保温控制模块以及与之配合连接设置的低温加热模块和高温去热模块。其中所述温控系统与PLC控制系统相连接，在自运行的同时受到PLC控制系统的实时监控，且PLC控制系统所发送的命令要优先于温控系统的自定命令；所述机箱内壁设置有一层保温防火材料层；所述高压液压控制系统包括油箱、井上高压控制支路和井下高压控制支路，其中所述井上高压控制支路和井下高压控制支路的输入端连接油箱。本发明可对控制系统整体进行实时温度监测以及控制调整，以避免内部温度过高、过低对元件、介质流通造成影响。

Description

一种井口安全阀控制系统

技术领域

本发明涉及安全系统技术领域，具体为一种井口安全阀控制系统。

背景技术

井口安全阀是采气井及处理站的管道安全保障，主要用于保护管道系统安全。当系统压力超过规定的高限压力时，本阀自动关闭，防止系统设备因受过载压力而破坏；当系统压力低于规定的低限压力时，系统设备可能已因某种因素而被破坏，本阀也会自动关闭，防止介质外泄。井口安全阀控制系统是按照井口控制盘技术规范，结合实际工况条件进行设计、制造、试验的ESD紧急关闭系统，用于对油/气井地面安全阀、井下安全阀及旁翼阀有效控制，达到相应的防护及防爆等级，保证油/气井口安全生产。

井口安全阀控制系统一般集合在多个控制箱内，输出端连接安全阀，介质在管道内流通。在井口安全阀控制系统工作时，外部温度一定程度上影响了内部介质的流通，温度过低会减缓介质的流速，降低平均流量；温度过高则会给控制系统整体增加负荷，甚至引发安全隐患。传统的井口安全阀控制系统偏重液压系统的控制以及火情防护，例如专利CN111720093A提供了一种带流量监测的智能井口安全控制系统，可以根据实时检测各支路的流量情况以控制闸门的开闭即液压系统的控制，但是缺乏对系统整体的温控管理，忽略了低温保暖、高温去热的重要性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种井口安全阀控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种井口安全阀控制系统，包括机箱、高压液压控制系统、低压液压控制系统、温控系统和PLC控制系统，其中温控系统包括保温控制模块以及与之配合连接设置的低温加热模块和高温去热模块。其中所述温控系统与PLC控制系统相连接，在自运行的同时受到PLC控制系统的实时监控，且PLC控制系统所发送的命令要优先于温控系统的自定命令。

进一步的，所述机箱内壁设置有一层保温防火材料层。

进一步的，所述高压液压控制系统包括油箱、井上高压控制支路和井下高压控制支路，其中所述井上高压控制支路和井下高压控制支路的输入端连接油箱。

进一步的，所述井上高压控制支路依次包括第一过滤器、第一球阀、第一电动泵、第一手动泵、第一蓄能器、第一测温表、第一溢流阀以及井上安全阀，其中所述第一电动泵和第一手动泵为并联设置且两端还并联有第一压力表和第一压力变送器，所述第一蓄能器的输出端设置有第一卸荷阀，所述第一测温表与第一溢流阀连接设置，所述第一电动泵和第一手动泵的输出侧以及井上安全阀的输入侧设置有单向阀。

进一步的，所述井下高压控制支路依次包括第二过滤器、第二球阀、第二电动泵、第二手动泵、第二蓄能器、第二测温表、第二溢流阀以及井下安全阀，其中所述第二电动泵和第二手动泵为并联设置且两端还并联有第二压力表和第二压力变送器，所述第二蓄能器的输出端设置有第二卸荷阀，所述第二测温表与第二溢流阀连接设置，所述第二电动泵和第二手动泵的输出侧以及井下安全阀的输入侧设置有单向阀。

进一步的，所述低压液压控制系统的输入端设置在第一蓄能器的输入侧，依次包括调压阀、第三测温表、第三溢流阀、第三压力变送器以及输出端连接的易熔塞支路、井上低压控制支路和井下低压控制支路。

进一步的，所述易熔塞支路包括充气阀、导向阀、限流阀以及易熔塞，其中所述充气阀、导向阀、限流阀三者之间形成自锁回路，所述易熔塞的输入侧设置有单向阀。

进一步的，所述井上低压控制支路包括第一电磁阀以及与井上高压控制支路连接处的第一三通阀。

进一步的，所述井下低压控制支路包括第二电磁阀以及与井下高压控制支路连接处的第二三通阀。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：设置有温控系统，在正常工作时通过保温控制模块以及与之配合连接设置的低温加热模块和高温去热模块可实现机箱内部实时温控监测，以避免内部温度过高、过低对元件、介质流通造成影响。通过机箱内壁设置的保温防火材料层，可避免内部温度变化幅度过大，同时在外部火情发生时起到隔离火源，保护内部元件的作用。通过各支路上所设置的测温表，可使PLC控制系统实时监测管道内的温度情况，并对温控系统进行指令调整。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的系统结构示意图；

图中：1、机箱；101、保温防火材料层；2、油箱；3、第一过滤器；4、第一球阀；5、第一电动泵；6、第一手动泵；7、第一蓄能器；8、第一测温表；9、第一溢流阀；10、井上安全阀；11、第一压力表；12、第一压力变送器；13、第一卸荷阀；14、单向阀；15、第二过滤器；16、第二球阀；17、第二电动泵；18、第二手动泵；19、第二蓄能器；20、第二测温表；21、第二溢流阀；22、井下安全阀；23、第二压力表；24、第二压力变送器；25、第二卸荷阀；26、调压阀；27、第三测温表；28、第三溢流阀；29、第三压力变送器；30、充气阀；31、导向阀；32、限流阀；33、易熔塞；34、第一电磁阀；35、第一三通阀；36、第二电磁阀；37、第二三通阀。

具体实施方式

以下结合较佳实施例及其附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供技术方案：一种井口安全阀控制系统，包括机箱1、高压液压控制系统、低压液压控制系统、温控系统和PLC控制系统，其中温控系统包括保温控制模块以及与之配合连接设置的低温加热模块和高温去热模块。需要补充说明的是：温控系统与PLC控制系统相连接，在自运行的同时受到PLC控制系统的实时监控，且PLC控制系统所发送的命令要优先于温控系统的自定命令。

保温控制模块用于温度检测和发送启闭命令至低温加热模块或高温去热模块，低温加热模块可以但不限于是电加热器，高温去热模块可以但不限于是制冷机。

作为本发明的一种实施方式，保温控制模块处于正常自运行状态时，实时监测机箱1内的温度情况，保温控制模块内部设定温度区间为0～40℃，同时记录当天气温情况。当检测到机箱1内温度T处于0～40℃内且当天气温也位于这一区间时，低温加热模块或高温去热模块为正常关闭状态；当检测到T<0℃时，保温控制模块发送开启命令至低温加热模块以提升机箱1内温度；当检测到T>40℃时，保温控制模块发送开启命令至高温去热模块以降低机箱1内温度。当所记录的当天温度>40℃时，保温控制模块控制高温去热模块始终为开启状态。当所记录的当天温度<0℃时，因机箱1内元件工作时会产生一定的热量，保温控制模块根据实际检测到温度情况控制低温加热模块的开闭。

机箱1内壁设置有一层例如石墨聚苯板等保温防火材料层101，可避免内部温度变化幅度过大的情况，同时若外部发生火情，保温防火材料层11能一定程度上隔绝外部火源，起到保护内部元件的作用。

高压液压控制系统包括油箱2、井上高压控制支路和井下高压控制支路，其中井上高压控制支路和井下高压控制支路的输入端连接油箱2。

井上高压控制支路依次包括第一过滤器3、第一球阀4、第一电动泵5、第一手动泵6、第一蓄能器7、第一测温表8、第一溢流阀9以及井上安全阀10，其中第一电动泵5和第一手动泵6为并联设置且两端还并联有第一压力表11和第一压力变送器12，第一蓄能器7的输出端设置有第一卸荷阀13，第一测温表8与第一溢流阀9连接设置。第一电动泵5和第一手动泵6的输出侧以及井上安全阀10的输入侧设置有单向阀14。

井下高压控制支路依次包括第二过滤器15、第二球阀16、第二电动泵17、第二手动泵18、第二蓄能器19、第二测温表20、第二溢流阀21以及井下安全阀22，其中第二电动泵17和第二手动泵18为并联设置且两端还并联有第二压力表23和第二压力变送器24，第二蓄能器19的输出端设置有第二卸荷阀25，第二测温表20与第二溢流阀21连接设置。第二电动泵17和第二手动泵18的输出侧以及井下安全阀22的输入侧设置有单向阀14。

在实际操作中，第一过滤器3和第二过滤器15适于分别过滤井上高压控制支路和井下高压控制支路的输入液压油；第一球阀4和第二球阀16为井上高压控制支路和井下高压控制支路的总阀；第一电动泵5和第二电动泵17受PLC控制系统控制，适于为井上高压控制支路和井下高压控制支路提供高压液压；第一手动泵6和第二手动泵18为备用泵，用于停电时手动开阀以继续提供高压液压；第一压力表11和第二压力表23方便停电时人为观察各支路上的电压情况决定第一手动泵6和第二手动泵18的启闭状态；第一压力变送器12和第二压力变送器24适于将各支路上检测的电压转化为电信号输送至PLC控制系统以实时监测管道内压力情况并以此为根据来控制第一电动泵5和第二电动泵17的启闭；第一蓄能器7和第二蓄能器19用于储存液压油即液体压力，能够起到稳定压力，减少功率消耗，补偿漏渗，吸收压力脉动和缓和冲击力等多种作用；第一卸荷阀13和第二卸荷阀25用于第一蓄能器7和第二蓄能器19的泄压；第一测温表8和第二测温表20用于检测各支路管道内的温度情况并转化为电信号发送至PLC控制系统，PLC控制系统会根据接收到的管道温度情况对箱内温度进行调整，具体表现为发送命令至保温控制模块以改变原设定的控制指令；第一溢流阀9和第二溢流阀21用于保护各支路上的液压不超过设定值（可自行泄压）；单向阀14用于保护所在支路上不会出现回流现象。

低压液压控制系统的输入端设置在第一蓄能器7的输入侧，依次包括调压阀26、第三测温表27、第三溢流阀28、第三压力变送器29以及输出端连接的易熔塞支路、井上低压控制支路和井下低压控制支路。具体的，调压阀26用于调整所在支路上的液压。

易熔塞支路包括充气阀30、导向阀31、限流阀32以及易熔塞33，其中充气阀30、导向阀31、限流阀32三者之间形成自锁回路，易熔塞33的输入侧设置有单向阀14。

井上低压控制支路包括第一电磁阀34以及与井上高压控制支路连接处的第一三通阀35；井下低压控制支路包括第二电磁阀36以及与井下高压控制支路连接处的第二三通阀37。

在实际操作中，充气阀30在正常工作状态时可通过自锁回路对支路进行补压，若发生火情，易熔塞33内的低熔点合金在较高的温度下熔化，打开通道使介质从原来填充的易熔合金的孔中排出来泄放压力（易熔塞支路泄压），限流阀32通过改变通道截面积而达到调节流量和压力的作用，当泄压速率超过内部设定值时，限流阀32关闭通道以限制泄压（此时泄压通路由两条变为一条，泄压速率降低一半），同时第一电磁阀34和第二电磁阀36会控制关闭井上安全阀10和井下安全阀22。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“ 上”、“ 下”、“ 前”、“ 后”、“ 左”、“右”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，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。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种井口安全阀控制系统，包括：

机箱（1）、高压液压控制系统、低压液压控制系统、温控系统和PLC控制系统，其中温控系统包括保温控制模块以及与之配合连接设置的低温加热模块和高温去热模块；

其中所述温控系统与PLC控制系统相连接，在自运行的同时受到PLC控制系统的实时监控，且PLC控制系统所发送的命令要优先于温控系统的自定命令。

2.根据权利要求1所述的一种井口安全阀控制系统，其特征在于：

所述机箱（1）内壁设置有一层例如石墨聚苯板等保温防火材料层（101）。

3.根据权利要求1所述的一种井口安全阀控制系统，其特征在于：

所述高压液压控制系统包括油箱（2）、井上高压控制支路和井下高压控制支路，其中所述井上高压控制支路和井下高压控制支路的输入端与油箱（2）连接。

4.根据权利要求3所述的一种井口安全阀控制系统，其特征在于：

所述井上高压控制支路依次包括第一过滤器（3）、第一球阀（4）、第一电动泵（5）、第一手动泵（6）、第一蓄能器（7）、第一测温表（8）、第一溢流阀（9）以及井上安全阀（10）；

所述第一电动泵（5）和第一手动泵（6）为并联设置且两端还设置有第一压力表（11）和第一压力变送器（12），所述第一蓄能器（7）的输出端设置有第一卸荷阀（13），所述第一测温表（8）与第一溢流阀（9）连接设置；

所述第一电动泵（5）和第一手动泵（6）的输出侧以及井上安全阀（10）的输入侧设置有单向阀（14）。

5.根据权利要求3所述的一种井口安全阀控制系统，其特征在于：

所述井下高压控制支路依次包括第二过滤器（15）、第二球阀（16）、第二电动泵（17）、第二手动泵（18）、第二蓄能器（19）、第二测温表（20）、第二溢流阀（21）以及井下安全阀（22）；

所述第二电动泵（17）和第二手动泵（18）为并联设置且两端还设置有第二压力表（23）和第二压力变送器（24），所述第二蓄能器（19）的输出端设置有第二卸荷阀（25），所述第二测温表（20）与第二溢流阀（21）连接设置；

所述第二电动泵（17）和第二手动泵（18）的输出侧以及井下安全阀（22）的输入侧设置有单向阀（14）。

6.根据权利要求4所述的一种井口安全阀控制系统，其特征在于：

所述低压液压控制系统的输入端设置在所述第一蓄能器（7）的输入侧，依次包括调压阀（26）、第三测温表（27）、第三溢流阀（28）、第三压力变送器（29）以及输出端连接的易熔塞支路、井上低压控制支路和井下低压控制支路。

7.根据权利要求6所述的一种井口安全阀控制系统，其特征在于：

所述易熔塞支路包括充气阀（30）、导向阀（31）、限流阀（32）以及易熔塞（33），其中所述充气阀（30）、导向阀（31）、限流阀（32）三者之间形成自锁回路，所述易熔塞（33）的输入侧设置有单向阀（14）。

8.根据权利要求6所述的一种井口安全阀控制系统，其特征在于：

所述井上低压控制支路包括第一电磁阀（34）以及第一三通阀（37），其中所述第一三通阀（37）设置在井上低压控制支路与井上高压控制支路的连接处。

9.根据权利要求6所述的一种井口安全阀控制系统，其特征在于：

所述井下低压控制支路包括第二电磁阀（36）以及第二三通阀（37），其中所述第二三通阀（37）设置在井下低压控制支路与井下高压控制支路的连接处。