CN207093808U - 一种智能泥浆闸阀及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能泥浆闸阀及系统。所述智能泥浆闸阀包括电动执行器(60)与阀门(70)，所述电动执行器(60)与阀门(70)连接。所述阀门(70)包括阀体(1)、阀板(2)、阀座(3)、阀杆(8)以及阀杆螺母(19)；所述阀座(3)设置于所述阀体(1)内部的圆形通道上；所述阀板(2)与所述阀座(3)配合，且能够沿与阀体(1)内部圆形通道垂直的方向浮动；所述阀杆(8)的一端与阀板(2)固定连接，另一端与所述电动执行器(60)固定连接；所述阀杆(8)穿过阀杆螺母(19)并与所述阀杆螺母(19)螺纹连接。本实用新型所述智能泥浆闸阀及系统能够实现泥浆闸阀的远程自动开启和关闭，大大提高了工作效率。

Description

一种智能泥浆闸阀及系统

技术领域

本实用新型涉及阀门技术领域，特别是指一种智能泥浆闸阀及系统。

背景技术

泥浆闸阀主要用于控制钻井液循环管汇及其它设备介质的接通和切断，是钻井液管汇重要配套件，阀门质量的好坏直接影响钻井效率。目前，国内外钻井时管汇系统所用阀门几乎全部是手动控制型的，通过人为的控制闸板与阀座之间的结合与分开，来实现泥浆闸阀的打开和关闭。但是手动操作增加了工人的劳动强度，一方面要占用人员，造成人工的浪费；另一方面工人可能会出现误操作导致出现憋泵安全事故，造成设备的损坏，甚至会影响到人身的安全。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种智能泥浆闸阀及系统，用于泥浆闸阀的自动开启和关闭，提高了工作效率。

基于上述目的本实用新型提供的一种智能泥浆闸阀，包括电动执行器与阀门，所述电动执行器与阀门连接，所述电动执行器用于控制所述阀门的工作状态；

所述阀门包括阀体、阀板、阀座、阀杆以及阀杆螺母；所述阀座设置于所述阀体内部的圆形通道上；所述阀板与所述阀座配合，且能够沿与阀体内部圆形通道垂直的方向浮动；所述阀杆的一端与阀板固定连接，另一端与所述电动执行器固定连接；所述阀杆穿过阀杆螺母并与所述阀杆螺母螺纹连接。

优选的，所述智能泥浆闸阀包括轴承座与推力球轴承，所述轴承座位于所述阀杆螺母外部，所述推力球轴承位于所述轴承座内部并与所述阀杆螺母连接，所述推力球轴承用于支撑所述阀杆螺母。

优选的，所述智能泥浆闸阀包括连接法兰，所述连接法兰设置于所述轴承座与阀体之间，所述连接法兰用于将所述电动执行器与所述智能泥浆闸阀连接。

优选的，所述阀座上设置拆卸槽，所述阀体内部以及阀体内部圆形通道外壁对应位置,与拆卸槽配合的凸起。

优选的，所述智能泥浆闸阀还包括阀盖与支架；所述阀盖一端与阀体连接，另一端与支架的一端连接；所述支架的另一端与所述连接法兰连接。

优选的，所述阀体与阀盖通过第一载丝螺栓以及第一螺母连接，所述阀盖与支架通过第二载丝螺栓以及第二螺母连接。

优选的，所述阀盖与阀杆之间设置密封填料，所述密封填料采用唇形形式，所述密封填料)下部设置填料垫，所述密封填料上部设置填料压盖，所述支架将所述填料压盖压紧。

优选的，所述电动执行器包括壳体、接线端子箱、电机、红外线设定装置、就地控制装置、手动操作装置、阀门控制装置以及阀门连接装置；所述接线端子箱用于现场接线；所述红外线设定装置用于对执行器进行全部设定和诊断；所述就地控制的现场控制开关和锁扣式现场/停止/远程选择器为无贯通轴的磁性开关；所述阀门控制采用霍尔增量式编码器；所述阀门连接装置用于与阀门的连接。

优选的，所述阀体与阀盖之间采用O型圈密封，所述O型圈材料为氟橡胶。

本实用新型还公开了一种智能泥浆闸阀系统，包括显示控制装置、现场主控箱、控制系统以及至少一个如权利要求1-9任意一项权利要求所述的智能泥浆闸阀；所述显示控制装置通过线缆与所述现场主控箱连接，所述现场主控箱通过线缆与各个智能泥浆闸阀连接；

所述显示控制装置包括触摸屏，用于显示各个智能泥浆闸阀的状态信息以及操作操作各个智能泥浆闸阀的开启、关闭与停止；

所述现场主控箱通过所述控制系统采集各个智能泥浆闸阀的状态信息并传递给所述显示控制装置，并根据所述显示控制装置的操作信息对智能泥浆闸阀进行操作。

从上面所述可以看出，本实用新型提供的智能泥浆闸阀及系统，通过显示控制装置、现场主控箱、控制系统以及通讯电缆的配合实现了智能泥浆闸阀的远程智能控制，减轻了工人的操作强度，提高了工作的效率；同时保留了手动操作的功能，使得在智能控制失效的情况下，可以通过手动操作完成；此外，该智能泥浆闸阀密封性好，结构坚固，且便于维修。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种智能泥浆闸阀结构示意图；

图2为本实用新型实施例一种智能泥浆闸阀的阀座结构示意图；

图3为本实用新型实施例一种智能泥浆闸阀的电动执行器结构示意图；

图4为本实用新型实施例一种智能泥浆闸阀系统结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

需要说明的是，本实用新型实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本实用新型实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

附图1为本实用新型实施例一种智能泥浆闸阀结构示意图。在本实用新型的一个实施例中，所述智能泥浆闸阀包括电动执行器60与阀门70，所述电动执行器60与阀门70连接，所述电动执行器60用于控制阀门70的工作状态，包括阀门70的开启、关闭以及停止等。使用时，可以远程对电动执行器60 进行智能控制，从而实现阀门70的开启、关闭以及停止。

所述阀门70包括阀体1、阀板2、阀座3、阀杆8以及阀杆螺母19；所述阀座3设置于所述阀体1内部的圆形通道上；所述阀板2与所述阀座3配合，且能够沿与阀体1内部圆形通道垂直的方向浮动；所述阀杆8的一端与阀板2 固定连接，另一端与所述电动执行器60固定连接；所述阀杆8穿过阀杆螺母 19并与所述阀杆螺母19螺纹连接。使用时，电动执行器60的力作用于阀杆8 上，在阀杆螺母19的配合下，阀杆8带动阀板2沿与阀体1内部圆形通道垂直的方向浮动，从而实现阀门70的开启、关闭。

优选的，所述阀座3采用浮动形式，它依靠金属阀板2与金属阀座3平面之间的自由贴合，借助密封脂并在介质的作用下实现密封，且阀板2与阀座3 所形成的密封副表面均超音速喷涂了碳化钨WC，并经镜面抛光处理，其表面光亮如镜，硬度值为58～62HRC，与传统的喷焊镍基合金相比，光洁度提高，抗冲蚀、耐磨损性能大大提高，产品的使用寿命可提高1.5倍以上，往往阀门的阀体失效，经解体后发现阀板2和阀座3还完好。

优选的，所述智能泥浆闸阀包括轴承座20与推力球轴承21，所述轴承座 20位于所述阀杆螺母19外部，所述推力球轴承21位于所述轴承座20内部并与所述阀杆螺母19连接，所述推力球轴承21用于支撑所述阀杆螺母19。由于推力球轴承21运转的灵活性将直接影响到阀门启闭力矩的大小，因此在使用时应定期通过轴承座上的油杯，向推力球轴承21内注射黄油。

附图2为本实用新型实施例一种智能泥浆闸阀的阀座结构示意图。在本实用新型的一个实施例中，所述阀体1内设置阀座3，所述阀座3上设置拆卸槽 23，所述阀体1内部以及阀体1内部圆形通道外壁对应位置，与拆卸槽23配合的凸起。维修时，便于工具伸入槽内拆卸阀座3，无需将阀门从设备上拆开就可以直接维护，满足了在线维修的需要，大大减轻了工人的劳动强度，而且还能够提高工作效率。

在本实用新型的另一个实施例中，所述智能泥浆闸阀还包括阀盖9与支架 17；所述阀盖9一端与阀体1连接，另一端与支架17的一端连接；所述支架 17的另一端与所述连接法兰18连接。可选的，所述阀体1与阀盖9螺栓连接，所述阀盖9与支架17螺栓连接。优选的，所述阀体1与阀盖9通过第一载丝螺栓10以及第一螺母11连接，所述阀盖9与支架17通过第二载丝螺栓15以及第二螺母16连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述阀盖9与阀杆8之间设置密封填料 13，所述密封填料13采用唇形形式，用于保证常压加及高压的正常密封。优选的，所述密封填料13下部设置填料垫12，所述密封填料13上部设置填料压盖14，所述支架17将所述填料压盖14压紧。

优选的，所述阀杆8表面采用软氮化处理，加强其硬度以减小密封填料 13与阀杆8的摩擦力。

优选的，所述阀盖9上设置有铭牌23，所述铭牌23通过铆钉24固定在阀盖上。

附图3为本实用新型实施例一种智能泥浆闸阀的电动执行器结构示意图。在本实用新型的另一个实施例中，所述电动执行器60包括壳体61、接线端子箱62、电机63、红外线设定装置64、就地控制装置65、手动操作装置66、阀门控制装置67以及阀门连接装置68。

其中，所述接线端子箱62用于进行现场接线。双密封保护设计的端子箱在打开接线端子箱盖进行现场接线时，单独密封的端子箱也保证电动装置内电器部分的密封完整性。

所述电机63为特殊设计的高启扭矩电机，可以频繁地把阀门从全关位置开启。除了通常使用的三相交流电机外，单相交流电机和直流电机可分别适用于不同系列的执行器。

所述红外线设定装置64用于对执行器进行全部设定和诊断。使用时，无需在现场打开电气箱盖而暴露内部的控制电路，设定器与窗口的有效对话距离为1-1.5米，通过软件，可利用手机、PDA、笔记本电脑的红外功能和执行器通信。

所述就地控制65的现场控制开关和锁扣式现场/停止/远程选择器为无贯通轴的磁性开关，通过作用执行器的内部磁簧片进行控制，保证了执行器的密封防潮要求。

所述手动操作66用于在试运转或紧急条件下可使用手轮操作多回转执行器，通过操作红色转换手柄使电机与执行器连接断开，启动手动操作；因为电机和操作轴之间的自锁式涡轮分离，即使执行器在最大扭矩值下运行也很容易转为手动操作；在启动电机后，自动脱离手动操作；在执行电机操作时手轮不工作。使用时，逆时针方向旋转手轮，阀门运行打开动作，当阀杆进入密封时，闸板导流孔与阀座孔完全接通，此时阀门完全打开；顺时针方向旋转手轮，阀门运行关闭动作，当关闭到位后，将手轮倒旋约1/4圈时，使闸板处于浮动状态，从而实现密封副的密封。

所述阀门控制67采用霍尔增量式编码，提供了位置精度，作为选配的24 位光电绝对编码器在执行器停电时不需要电池就可精度可靠的记录阀位。

所述阀门连接装置68用于与阀门的连接，所述安装法兰符合ENISO 5210 或DIN3210标准，可选择多种型号的输出套件类型，可适用于不同类型的阀门。

在本实用新型的另一个实施例中，所述阀体1与阀盖9之间采用O型圈7 密封，所述阀座3与阀体1通过O型圈5密封，所述阀座3与阀体1内部圆形通过O型圈4密封，所述阀体1两端与管道连接时，通过O型圈7密封。优选的，所述O型圈7材料为FKM(氟橡胶)，相比于以前采用的丁腈橡胶，密封性能更安全可靠。

优选的，所述阀门70的关键密封表面零部件本体均采用不锈钢制造而成，能满足各种工况的要求，尤其是在H2S环境下，适应范围广。

所述智能型泥浆闸阀主要用于控制钻井液管汇及其它设备介质的接通和切断，适用于额定工作压力为35Mpa，通径要求为100mm，工作温度为-29℃～+121℃，介质为石油、天然气等酸性和非酸性环境。

本实用新型还公开了一种智能泥浆闸阀系统，参照附图4所示，所述智能泥浆闸阀系统包括显示控制装置101、现场主控箱102、控制系统以及至少一个如上述所述的智能泥浆闸阀103；所述显示控制装置101通过线缆与所述现场主控箱102连接，所述现场主控箱102通过线缆与各个智能泥浆闸阀103 连接。

所述显示控制装置101包括触摸屏，用于显示各个智能泥浆闸阀103的状态信息以及操作操作各个智能泥浆闸阀103的开启、关闭与停止。优选的，所述智能泥浆闸阀103的状态信息包括阀门开度信息、故障报警信息、本地或远程控制状态信息等。

所述现场主控箱102通过所述控制系统采集各个智能泥浆闸阀103的状态信息并传递给所述显示控制装置101，并根据所述显示控制装置101的操作信息对智能泥浆闸阀103进行操作。

部署时，现场主控箱102需根据现场使用区域要求，采用隔爆形式安装在现场橇块内，显示控制装置101的触摸屏安装在司钻房内，控制信号通过二者之间的通讯电缆传输，结构简单，利于现场布线。

使用时，所述显示控制装置101的触摸屏，显示各个智能泥浆闸阀103 的阀门开度信息、故障报警信息、本地或远程控制状态等信息，并操作各个智能泥浆闸阀103的开启、关闭与停止。现场主控箱102通过PLC控制各个阀门的电动执行器，控制每一个阀门需采集开到位、关到位、报警、本地/远程4 个开关信号；1路阀门开度模拟信号，1路AI；输出启、停、关，3个开关信号。本系统共控制19台闸阀，共计需要76个DI点，57个DO点，19个AI 点。

所述显示控制装置101的触摸屏页面可以根据各个阀门的编号，在各自的区块内显示相应的信息，包括：故障状态指示灯为红色，当阀门出现某故障状态时予以闪亮；本地远程控制状态指示灯为绿色，本地控制时绿色指示灯亮；阀门开度状态条为黄色，进度条越长表示阀门开度越大0～100％；开阀门按钮为绿色，表示开启阀门；停阀门按钮为黄色，表示到某个开度的时候停止阀门；关阀门按钮为红色，表示关闭阀门。此外，还可以根据各个阀门在撬块的位置，模拟现场布置图。

此外，该智能泥浆闸阀系统可以与司钻房控制系统建立共享，阀门的开关控制与泥浆泵开关控制系统建立互锁关系，当某个阀门或某几个阀门处于关闭状态，钻井液管汇的通道被截断不畅通，按下泥浆泵的启动键时，泥浆泵不能启动，避免了蹩泵现象的发生。

本发明所述智能泥浆闸阀及系统，通过显示控制装置、现场主控箱、控制系统以及通讯电缆的配合实现了智能泥浆闸阀的远程智能控制，减轻了工人的操作强度，提高了工作的效率；同时保留了手动操作的功能，使得在智能控制失效的情况下，可以通过手动操作完成；此外，通过该智能泥浆闸阀系统与司钻房控制系统建立共享，阀门的开关控制与泥浆泵开关控制系统建立互锁关系，避免了蹩泵现象的发生。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能泥浆闸阀，其特征在于，包括电动执行器(60)与阀门(70)，所述电动执行器(60)与阀门(70)连接，所述电动执行器(60)用于控制所述阀门(70)的工作状态；

所述阀门(70)包括阀体(1)、阀板(2)、阀座(3)、阀杆(8)以及阀杆螺母(19)；所述阀座(3)设置于所述阀体(1)内部的圆形通道上；所述阀板(2)与所述阀座(3)配合，且能够沿与阀体(1)内部圆形通道垂直的方向浮动；所述阀杆(8)的一端与阀板(2)固定连接，另一端与所述电动执行器(60)固定连接；所述阀杆(8)穿过阀杆螺母(19)并与所述阀杆螺母(19)螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的智能泥浆闸阀，其特征在于，所述智能泥浆闸阀包括轴承座(20)与推力球轴承(21)，所述轴承座(20)位于所述阀杆螺母(19)外部，所述推力球轴承(21)位于所述轴承座(20)内部并与所述阀杆螺母(19)连接，所述推力球轴承(21)用于支撑所述阀杆螺母(19)。

3.根据权利要求2所述的智能泥浆闸阀，其特征在于，所述智能泥浆闸阀包括连接法兰(18)，所述连接法兰(18)设置于所述轴承座(20)与阀体(1)之间，所述连接法兰(18)用于将所述电动执行器(60)与所述智能泥浆闸阀连接。

4.根据权利要求1所述的智能泥浆闸阀，其特征在于，所述阀座(3)上设置拆卸槽(23)，所述阀体(1)内部以及阀体(1)内部圆形通道外壁对应位置，与拆卸槽(23)配合的凸起。

5.根据权利要求3所述的智能泥浆闸阀，其特征在于，所述智能泥浆闸阀还包括阀盖(9)与支架(17)；所述阀盖(9)一端与阀体(1)连接，另一端与支架(17)的一端连接；所述支架(17)的另一端与所述连接法兰(18)连接。

6.根据权利要求5所述的智能泥浆闸阀，其特征在于，所述阀体(1)与阀盖(9)通过第一载丝螺栓(10)以及第一螺母(11)连接，所述阀盖(9)与支架(17)通过第二载丝螺栓(15)以及第二螺母(16)连接。

7.根据权利要求5所述的智能泥浆闸阀，其特征在于，所述阀盖(9)与阀杆(8)之间设置密封填料(13)，所述密封填料(13)采用唇形形式，所述密封填料(13)下部设置填料垫(12)，所述密封填料(13)上部设置填料压盖(14)，所述支架(17)将所述填料压盖(14)压紧。

8.根据权利要求1所述的智能泥浆闸阀，其特征在于，所述电动执行器(60)包括壳体(61)、接线端子箱(62)、电机(63)、红外线设定装置(64)、就地控制装置(65)、手动操作装置(66)、阀门控制装置(67)以及阀门连接装置(78)；所述接线端子箱(62)用于现场接线；所述红外线设定装置(64)用于对执行器进行全部设定和诊断；所述就地控制的现场控制开关和锁扣式现场/停止/远程选择器为无贯通轴的磁性开关；所述阀门控制采用霍尔增量式编码器；所述阀门连接装置用于与阀门的连接。

9.根据权利要求1所述的智能泥浆闸阀，其特征在于，所述阀体(1)与阀盖(9)之间采用O型圈(7)密封，所述O型圈(7)材料为氟橡胶。

10.一种智能泥浆闸阀系统，其特征在于，包括显示控制装置、现场主控箱、控制系统以及至少一个如权利要求1-9任意一项权利要求所述的智能泥浆闸阀；所述显示控制装置通过线缆与所述现场主控箱连接，所述现场主控箱通过线缆与各个智能泥浆闸阀连接；

所述显示控制装置包括触摸屏，用于显示各个智能泥浆闸阀的状态信息以及操作操作各个智能泥浆闸阀的开启、关闭与停止；

所述现场主控箱通过所述控制系统采集各个智能泥浆闸阀的状态信息并传递给所述显示控制装置，并根据所述显示控制装置的操作信息对智能泥浆闸阀进行操作。