CN117989382A - 手自一体平板闸阀开关显示系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手自一体平板闸阀开关显示系统，属于油气勘探开发领域，包括：机械显示模块和电子显示模块；机械显示模块和电子显示模块相互配合，兼备对闸阀开关的错误显示状态进行报警的功能，能够有效解决工人容易误操作、平板闸阀开关显示不可靠等问题。同步采用物理限位开关实现平板闸阀开关的电、光显示，避免了单一显示方式时，传感器失效导致无法准确判断并显示开关状态的情况。且机械显示模块包括：显示杆、透明塑钢和显示外罩；显示外罩将显示杆完全罩住，避免进入固体颗粒等杂物；且通过显示杆和透明塑钢的配合，可以直观的观察到“开”或“关”的状态。

Description

手自一体平板闸阀开关显示系统及其使用方法

技术领域

本发明属于油气勘探开发领域，具体涉及一种手自一体平板闸阀开关显示系统及其使用方法。

背景技术

在石油工业中，平板闸阀是开启和截止管线通道的关键设备，在作业中起到开、关、切换流动通道的重要作用。目前，石油钻井现场在用平板闸阀多为暗杆手动平板阀，手动为主，存在操作时间长、易出现误操作、高压工况下开关困难等问题。远程自动以及手自一体开关平板闸阀的研发与使用，有助于解决以上问题。

能实现远程自动控制与现场手自一体化控制开关的平板闸阀在使用过程中，正确判断平板闸阀开关状态是进行安全开关操作的前提，错误的判断将导致错误的操作，进而引发事故。现有的暗杆手动平板闸阀通过旋转闸阀手轮实现闸板的开关，在旋转手轮过程中，由于阀杆不能直接观察到是否到位，主要依靠顺时针旋转至无法转动时人工判断平板闸阀关闭，逆时针旋转至无法转动人工判定为开启。因为现场作业时有对平板闸阀开关完成后再回轮1/4—1/2圈的操作规程要求，紧急情况下手工切换开关状态操作时，初始闸阀的开关状态由于手轮顺时针和逆时针都能转动，很容易判断出错。从而导致出现想要打开时却出现了关的动作，或想要关闭时却出现了开的动作，关键时刻会引发重大井控事故。

现有手自一体平板闸阀上使用的开关状态判断，是通过安装在平板闸阀阀杆上的位移传感器，在阀杆计算阀杆顺时针或逆时针旋转的圈数进行闸阀开关的判断，只有单一的判断方式，若位移传感器出现故障或阀杆出现故障，则会导致实际开关状态与显示的开关状态不一致，导致错误判断、操作错误。因此，手自一体开关平板闸阀需要更可靠的开关状态判断和发现错误时报警的技术方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种手自一体平板闸阀开关显示系统，以解决现有技术中人工判断是否开关到位、判断开关状态方法单一、开关状态故障时不能自动报警的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种手自一体平板闸阀开关显示系统，包括：机械显示模块和电子显示模块；机械显示模块和电子显示模块连接，且机械显示模块包括：显示杆、透明塑钢和显示外罩；显示杆和电子显示模块连接，显示外罩设置在显示杆外部，透明塑钢设置在显示外罩上。

优选地，所述电子显示模块包括：限位开关、三极管、指示灯、电流表、AD转换器、信号识别芯片、光电码盘、开关显示电子屏幕和声光报警器；光电码盘设置在显示杆一端，信号识别芯片与光电码盘连接，限位开关设置在显示外罩上并分别连接电源及三极管，三极管连接指示灯，指示灯连接电流表，电流表连接AD转换器，AD转换器与信号识别芯片连接，且信号识别芯片还分别连接开关显示电子屏幕和声光报警器。

优选地，所述指示灯包括：关指示灯和开指示灯，开指示灯连接三极管的引脚C，关指示灯连接三极管的引脚A。

优选地，所述电流表包括：“开”电流表和“关”电流表；“开”电流表的端口分别连接开指示灯、电源和信号识别芯片；“关”电流表的端口分别连接关指示灯、电源和信号识别芯片。

优选地，所述三极管为NPN三极管。

优选地，所述显示杆上设置有开显示和关显示；且开显示和关显示位于显示杆同侧。

优选地，所述透明塑钢通过固定螺钉设置在显示外罩上。

本发明还公开一种手自一体平板闸阀开关显示系统的使用方法，所述电子显示模块包括：限位开关、三极管、指示灯、电流表、AD转换器、信号识别芯片、光电码盘、开关显示电子屏幕和声光报警器；且显示杆上设置有开显示和关显示；其使用方法包括：

S1：顺时针旋转平板闸阀手轮，显示杆下移；逆时针旋转平板闸阀手轮，显示杆上移；

S2：当显示杆上的关显示下移至透明塑钢处时，阀杆全关，且限位开关打开，AD转换器输出高电平至信号识别芯片，信号识别芯片输出信号至开关显示电子屏幕，开关显示屏幕显示手自一体平板闸阀处于“关”的状态；

S3：当显示杆上的开显示上移至透明塑钢处时，阀杆全开，且阀杆全开；同时，限位开关关闭，AD转换器输出高电平至信号识别芯片，信号识别芯片输出信号至开关显示电子屏幕，开关显示屏幕显示手自一体平板闸阀处于“开”的状态。

优选地，电流表包括：“开”电流表和“关”电流表；所述“开”电流表和“关”电流表测试的通电电流设置为高电平，即发送信号“1”至信号识别芯片，断电电流设置为低电平，即发送信号“0”至信号识别芯片。

优选地，信号识别芯片实时比对“关”电流表、“开”电流表信号和光电码盘信号，若信号识别芯片判定“关”电流表、“开”电流表信号和光电码盘信号均判断“全开”或“全关”，则声光报警器断电不报警；

若信号识别芯片判定“关”电流表、“开”电流表信号和光电码盘信号无法判断“全开”或“全关”，则声光报警器通电报警。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种手自一体平板闸阀开关显示系统，包括：机械显示模块和电子显示模块；机械显示模块和电子显示模块相互配合，兼备对闸阀开关的错误显示状态进行报警的功能，能够有效解决工人容易误操作、平板闸阀开关显示不可靠等问题。同步采用物理限位开关实现平板闸阀开关的电、光显示，避免了单一显示方式时，传感器失效导致无法准确判断并显示开关状态的情况。且机械显示模块包括：显示杆、透明塑钢和显示外罩；显示外罩将显示杆完全罩住，避免进入固体颗粒等杂物；且通过显示杆和透明塑钢的配合，可以直观的观察到“开”或“关”的状态。

进一步地，电子显示模块包括：限位开关、三极管、指示灯、电流表、AD转换器、信号识别芯片、光电码盘、开关显示电子屏幕和声光报警器；电子显示模块设置了逻辑电路，可以实现当平板闸阀开关状态错误时，自动进行声光报警。提供了手自一体平板闸阀开关状态的数字信号，可以匹配对手自一体平板闸阀的远程开关状态监控和远程控制需要。

附图说明

图1为本发明在“关”状态下的示意图；

图2为本发明在“开”状态下的示意图；

图3为本发明的显示杆结构示意图；

图4为本发明的显示外罩示意图；

图5为三极管6的引脚示意图。

其中：1-显示杆；101-开显示；102-关显示；2-透明塑钢；201-观察孔；3-固定螺钉；4-显示外罩；5-限位开关；6-三极管；7-关指示灯；8-开指示灯；9-开关显示电子屏幕；10-声光报警器；11-信号识别芯片；12-AD转换器；13-“开”电流表；14-“关”电流表；15-机械显示模块；16-电子显示模块；17-光电码盘；601-引脚A；602-引脚B；603-引脚C。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

本发明提出了一种手自一体平板闸阀开关显示系统，兼备对闸阀开关的错误显示状态进行报警的功能，能够有效解决工人容易误操作、平板闸阀开关显示不可靠等问题。本发明解决3个技术问题：

解决现有方法依靠阀杆旋转到底或到顶后旋转不动，只能人工判断是否开关到位的问题，采用更直观的机械显示方式，可以直观显示平板闸阀的开关状态。

解决现有单一方法判断平板闸阀开关状态，无对照显示与判断的技术问题。

解决平板闸阀开关状态出现故障或实际开关状态与显示不一致的错误时不能自动报警的技术问题。

为了实现上述目的，本发明通过以下方案来实现：

参见图1～图5，一种手自一体平板闸阀开关显示系统由机械显示模块15和电子显示模块16组成；机械显示模块15由显示杆1、透明塑钢2、固定螺钉3和显示外罩4组成，所述：显示杆1装配在显示外罩4里面，透明塑钢2由固定螺钉3固定在显示外罩4上，显示外罩4将显示杆1完全罩住，避免进入固体颗粒等杂物；

电子显示模块16由限位开关5、三极管6、关指示灯7、开指示灯8、关电流表14、开电流表13、AD转换器12、信号识别芯片11、开关显示电子屏幕9、声光报警器10、光电码盘17组成，所述：限位开关5固定在显示外罩4内表面，限位开关5上部与三极管6连接，限位开关5下部与电池正极连接，三极管6的引脚A601依次与关指示灯7和电池负极串联，三极管6的引脚C603依次与开指示灯8和电池负极串联，三极管6的引脚B602与电池的正极连接；所述：关电流表14串联在关指示灯7和电池负极之间，开电流表13串联在开指示灯8和电池负极之间，开电流表14和关电流表13数据线与AD转换器12连接，AD转换器12、光电码盘17、电子屏幕9和声光报警器10均连接在信号识别芯片11上，实现手自一体平板闸阀开/关的机-光-电一体化显示和报警。

所述显示杆1上下分别雕刻关显示102和开显示101，并在关显示102的上面涂抹红色，在开显示101的上面涂抹绿色。

所述三极管6为NPN三极管。

本发明还公开一种手自一体平板闸阀开关显示系统的使用方法，包括：

S1：顺时针旋转平板闸阀手轮，显示杆1下移；逆时针旋转平板闸阀手轮，显示杆1上移；

S2：当显示杆1上的关显示102下移至透明塑钢2处时，阀杆全关，且限位开关5打开，AD转换器12输出高电平至信号识别芯片11，信号识别芯片11输出信号至开关显示电子屏幕9，开关显示屏幕9显示手自一体平板闸阀处于“关”的状态；

S3：当显示杆1上的开显示101上移至透明塑钢2处时，阀杆全开，且阀杆全开；同时，限位开关5关闭，AD转换器12输出高电平至信号识别芯片11，信号识别芯片11输出信号至开关显示电子屏幕9，开关显示屏幕9显示手自一体平板闸阀处于“开”的状态。

所述信号识别芯片11将开/关的信号通过无线wifi传输方式传递到开关显示电子屏幕9上。

所述“开”电流表13和“关”电流表14测试的通电电流设置为高电平，即发送信号“1”至信号识别芯片11，断电电流设置为低电平，即发送信号“0”至信号识别芯片11。

所述信号识别芯片11提前烧录显示杆1全开和全关的旋转圈数极限值，信号识别芯片11实时采集光电码盘17的信号，若光电码盘17测量的显示杆1旋转圈数达到全开和全关的90％-100％，则判定“全开”或“全关”；

信号识别芯片11实时比对“关”电流表14、“开”电流表13信号和光电码盘17信号，若信号识别芯片11判定“关”电流表14、“开”电流表13信号和光电码盘17信号均判断“全开”或“全关”，则声光报警器10断电不报警；

信号识别芯片11实时比对“关”电流表14、“开”电流表13信号和光电码盘17信号，若信号识别芯片11判定关电流表14、开电流表13信号和光电码盘17信号无法判断“全开”或“全关”，则声光报警器10通电报警。

【实施例】

本实施例提供一种手自一体平板闸阀开关显示系统，如图1所示，由机械显示模块15和电子显示模块16组成；

机械显示模块15由显示杆1、透明塑钢2、固定螺钉3和显示外罩4组成，显示外罩4将显示杆1完全罩住，避免进入固体颗粒等杂物；

电子显示模块16由限位开关5、三极管6、“关”指示灯7、“开”指示灯8、“关”电流表14、“开”电流表13、AD转换器12、信号识别芯片11、开关显示电子屏幕9组成，可实现手自一体平板闸阀开/关的机-光-电一体化显示。

如图1所示，关闭闸阀操作时，当操作者顺时针旋转平板闸阀手轮或自动控制平板闸阀系统驱动闸杆顺时针旋转时，相应的联动机构带动显示杆1下移，当下移至“关”102出现在观察孔201时，阀杆全关；同时，限位开关5打开，在NPN三极管6的作用下“开”显示灯8熄灭，“关”显示灯7点亮；并且，“关”电流表14测得电流，AD转换器12输出高电平至信号识别芯片11，信号识别芯片11输出信号至开关显示电子屏幕9，开关显示屏幕9显示相应的手自一体平板闸阀处于“关”的状态，实现机、光、电一体化显示。

如图2和图1所示，打开闸阀操作时，当操作者逆时针旋转平板闸阀手轮或自动控制平板闸阀系统驱动闸杆逆时针旋转时，相应的联动机构带动显示杆1上移，当“开”102出现在观察孔201时，阀杆全开；同时，限位开关5关闭，在NPN三极管6的作用下“开”显示灯8点亮，“关”显示灯7熄灭；并且，”开”电流表13测得电流，AD转换器12输出高电平至信号识别芯片11，信号识别芯片11输出信号至开关显示电子屏幕9，开关显示屏幕9显示相应的手自一体平板闸阀处于“开”的状态，实现机、光、电一体化显示。

如图1和图2所示，信号识别芯片11提前烧录显示杆1全开和全关的旋转圈数极限值，信号识别芯片11实时采集光电码盘17的信号，若光电码盘17测量的显示杆1旋转圈数达到全开和全关的90％-100％，则判定“全开”或“全关”；

信号识别芯片11实时比对“关”电流表14、“开”电流表13信号和光电码盘17信号，若信号识别芯片11判定“关”电流表14或“开”电流表13信号和光电码盘17信号判断全开或全关，则声光报警器10断电不报警；

信号识别芯片11实时比对“关”电流表14、“开”电流表13信号和光电码盘17信号，若信号识别芯片11判定“关”电流表14或“开”电流表13信号和光电码盘17信号无法判断全开或全关，则声光报警器10通电报警。

综上所述，本发明公开了一种手自一体平板闸阀开关显示系统，包括：机械显示模块15和电子显示模块16；机械显示模块15和电子显示模块16相互配合，兼备对闸阀开关的错误显示状态进行报警的功能，能够有效解决工人容易误操作、平板闸阀开关显示不可靠等问题。同步采用物理限位开关5实现平板闸阀开关的电、光显示，避免了单一显示方式时，传感器失效导致无法准确判断并显示开关状态的情况。且机械显示模块15包括：显示杆1、透明塑钢2和显示外4罩；显示外罩4将显示杆1完全罩住，避免进入固体颗粒等杂物；且通过显示杆1和透明塑钢2的配合，可以直观的观察到“开”或“关”的状态。电子显示模块17包括：限位开关5、三极管6、指示灯、电流表、AD转换器12、信号识别芯片11、光电码盘17、开关显示电子屏幕9和声光报警器10；电子显示模块16设置了逻辑电路，可以实现当平板闸阀开关状态错误时，自动进行声光报警。提供了手自一体平板闸阀开关状态的数字信号，可以匹配对手自一体平板闸阀的远程开关状态监控和远程控制需要。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种手自一体平板闸阀开关显示系统，其特征在于，包括：机械显示模块(15)和电子显示模块(16)；机械显示模块(15)和电子显示模块(16)连接，且机械显示模块(15)包括：显示杆(1)、透明塑钢(2)和显示外罩(4)；显示杆(1)和电子显示模块(16)连接，显示外罩(4)设置在显示杆(1)外部，透明塑钢(2)设置在显示外罩(4)上。

2.根据权利要求1所述的一种手自一体平板闸阀开关显示系统，其特征在于，所述电子显示模块(16)包括：限位开关(5)、三极管(6)、指示灯、电流表、AD转换器(12)、信号识别芯片(11)、光电码盘(17)、开关显示电子屏幕(9)和声光报警器(10)；光电码盘(17)设置在显示杆(1)一端，信号识别芯片(11)与光电码盘(17)连接，限位开关(5)设置在显示外罩(4)上并分别连接电源及三极管(6)，三极管(6)连接指示灯，指示灯连接电流表，电流表连接AD转换器(12)，AD转换器(12)与信号识别芯片(11)连接，且信号识别芯片(11)还分别连接开关显示电子屏幕(9)和声光报警器(10)。

3.根据权利要求2所述的一种手自一体平板闸阀开关显示系统，其特征在于，所述指示灯包括：关指示灯(7)和开指示灯(8)，开指示灯(8)连接三极管(6)的引脚C(603)，关指示灯(7)连接三极管(6)的引脚A(601)。

4.根据权利要求3所述的一种手自一体平板闸阀开关显示系统，其特征在于，所述电流表包括：“开”电流表(13)和“关”电流表(14)；“开”电流表(13)的端口分别连接开指示灯(8)、电源和信号识别芯片(11)；“关”电流表(14)的端口分别连接关指示灯(7)、电源和信号识别芯片(11)。

5.根据权利要求2所述的一种手自一体平板闸阀开关显示系统，其特征在于，所述三极管(6)为NPN三极管。

6.根据权利要求1所述的一种手自一体平板闸阀开关显示系统，其特征在于，所述显示杆(1)上设置有开显示(101)和关显示(102)；且开显示(101)和关显示(102)位于显示杆(1)同侧。

7.根据权利要求1所述的一种手自一体平板闸阀开关显示系统，其特征在于，所述透明塑钢(2)通过固定螺钉(3)设置在显示外罩(4)上。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种手自一体平板闸阀开关显示系统的使用方法，其特征在于，所述电子显示模块(16)包括：限位开关(5)、三极管(6)、指示灯、电流表、AD转换器(12)、信号识别芯片(11)、光电码盘(17)、开关显示电子屏幕(9)和声光报警器(10)；且显示杆(1)上设置有开显示(101)和关显示(102)；其使用方法包括：

S1：顺时针旋转平板闸阀手轮，显示杆(1)下移；逆时针旋转平板闸阀手轮，显示杆(1)上移；

S2：当显示杆(1)上的关显示(102)下移至透明塑钢(2)处时，阀杆全关，且限位开关(5)打开，AD转换器(12)输出高电平至信号识别芯片(11)，信号识别芯片(11)输出信号至开关显示电子屏幕(9)，开关显示屏幕(9)显示手自一体平板闸阀处于“关”的状态；

S3：当显示杆(1)上的开显示(101)上移至透明塑钢(2)处时，阀杆全开，且阀杆全开；同时，限位开关(5)关闭，AD转换器(12)输出高电平至信号识别芯片(11)，信号识别芯片(11)输出信号至开关显示电子屏幕(9)，开关显示屏幕(9)显示手自一体平板闸阀处于“开”的状态。

9.根据权利要求8所述的一种手自一体平板闸阀开关显示系统的使用方法，其特征在于，电流表包括：“开”电流表(13)和“关”电流表(14)；所述“开”电流表(13)和“关”电流表(14)测试的通电电流设置为高电平，即发送信号“1”至信号识别芯片(11)，断电电流设置为低电平，即发送信号“0”至信号识别芯片(11)。

10.根据权利要求9所述的一种手自一体平板闸阀开关显示系统的使用方法，其特征在于，信号识别芯片(11)实时比对“关”电流表(14)、“开”电流表(13)信号和光电码盘(17)信号，若信号识别芯片(11)判定“关”电流表(14)、“开”电流表(13)信号和光电码盘(17)信号均判断“全开”或“全关”，则声光报警器(10)断电不报警；

若信号识别芯片(11)判定“关”电流表(14)、“开”电流表(13)信号和光电码盘(17)信号无法判断“全开”或“全关”，则声光报警器(10)通电报警。