CN212868675U - 一种手自一体节流阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种手自一体节流阀，涉及节流阀技术领域，包括阀体、PLC控制器和中空伺服电机，所述阀体上设有丝杆状的阀杆，所述中空伺服电机的输出轴内设有环形螺母，所述环形螺母内侧设有和阀杆的螺纹相配合的卡扣，所述丝杆螺栓套设在阀杆外侧，所述阀杆上固定套设有手轮，所述中空伺服电机位于手轮和阀体之间，所述PLC控制器的输入端电连接有阀杆位置检测机构和压力检测机构，所述PLC控制器的输出端连接有中空伺服电机的驱动器；本实用新型具有结构简单，既能满足控压精度和速度要求，又便于实现紧急情况下的控制。

Description

一种手自一体节流阀

技术领域

本实用新型涉及节流阀技术领域，更具体的是涉及一种手自一体节流阀，用于油气井的节流控压。

背景技术

在石油天然气工程作业中，通常采用手动节流阀来控制节流装置或者油嘴，其存在下面几个主要问题：人工手动操作劳动强度大，容易疲劳导致误操作，增大了操作风险；开度不易控制，造成井口压力过低或过高，造成井筒憋漏或造成大量油气流外溢，不能满足石油天然气井筒的工程要求；

响应时间慢，一旦出现紧急情况不能立即按要求控制，存在井筒压力控制风险。

为了解决手动节流阀存在的问题，有企业设计了电控节流阀来控制节流装置或油嘴，但是现有的电控节流阀存在以下两个问题：响应速度快，但压力波动大，压力过冲情况突出；速度响应慢，但又不能满足突然停泵等特殊作业工况的快速响应和压力精确控制需求。

为了解决上述电控节流阀存在的问题，在电机和节流阀的丝杆之间加装蜗轮蜗杆和减速器，这种方式虽然满足控压精度和速度要求，但是当电控节流阀的电机及其控制系统出现故障时，对节流阀无法进行紧急手动控制，若把电控节流阀设计成手自一体节流阀，但因为蜗轮蜗杆和减速器的存在，节流阀的全开到全关的开关圈数由原始的几圈变为几十圈，不利于紧急情况下的控制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为了解决现有手自一体节流阀存在的不利于紧急情况下的控制的问题，本实用新型提供一种手自一体节流阀，既能满足控压精度和速度要求，又便于实现紧急情况下的控制。

本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种手自一体节流阀，包括阀体、PLC控制器和中空伺服电机，所述阀体上设有丝杆状的阀杆，所述中空伺服电机的输出轴内设有环形螺母，所述环形螺母内侧设有和阀杆的螺纹相配合的卡扣，所述卡扣卡在阀杆的螺纹缝隙中，所述环形螺母套设在阀杆外侧，所述阀杆上固定套设有手轮，所述中空伺服电机位于手轮和阀体之间，所述PLC控制器的输入端电连接有阀杆位置检测机构和压力检测机构，所述PLC控制器的输出端连接有中空伺服电机的驱动器。

进一步地，所述阀杆位置检测机构包括设在阀杆一侧的两个位置传感器，两个位置传感器沿阀杆轴向设置且其中一个位置传感器和阀杆侧面相连接。

进一步地，还包括防爆控制箱，所述防爆控制箱内设有开关电源，所述开关电源和PLC 控制器电连接，所述PLC控制器和驱动器设在防爆控制箱内，所述防爆控制箱上设有交互式面板，所述交互式面板和PLC控制器电连接。

进一步地，所述压力检测机构包括设在节流阀前端管路的多个压力传感器，所述压力传感器和PLC控制器的输入端电连接。

一种手自一体节流阀的使用方法，PLC控制器实时接收压力检测机构检测到的压力信号，当检测到的压力Pci<设定压力Pct-控压精度ΔPc时，PLC控制器给驱动器发出指令，驱动器控制中空伺服电机正向旋转，中空伺服电机带动阀杆下降，节流阀的阀位减小；当Pci> 设定压力Pct+控压精度ΔPc时，PLC控制器给驱动器发出指令，驱动器控制中空伺服电机反向旋转，中空伺服电机带动阀杆上升，节流阀的阀位增大；当电机和PLC控制器失效时，手动旋转手轮，可以快速实现节流阀的阀位的调节；PLC控制器实时接收阀杆检测机构检测到的位置信号，当检测到阀杆处于起始或终止位置时，PLC控制器给驱动器发出指令，驱动器控制中空伺服电机停止旋转。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型结构简单，PLC控制器根据压力检测机构的信号，通过驱动器控制中空伺服电机旋转，中空伺服电机带动阀杆下降或上升，从而实现阀位的调整，当中空伺服电机和PLC控制器失效时，通过旋转手轮能够快速调节节流阀的阀位，并且节流阀从全开到全关的圈数较少，便于实现紧急情况下的控制；

2、本实用新型的位置检测机构便于检测阀杆的位置，避免阀杆旋转过度，造成阀杆的损坏。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

附图标记：1-阀体、2-中空伺服电机、3-阀杆、4-手轮、5-位置传感器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种手自一体节流阀，包括阀体1、PLC控制器和中空伺服电机2，所述阀体1上设有丝杆状的阀杆3，所述中空伺服电机2的输出轴内设有丝杆螺母，所述环形螺母套设在阀杆3外侧，所述阀杆3上固定套设有手轮4，所述中空伺服电机2位于手轮4和阀体1之间，所述PLC控制器的输入端电连接有阀杆3位置检测机构和压力检测机构，所述PLC控制器的输出端连接有中空伺服电机2的驱动器。

工作原理：LC控制器根据压力检测机构的信号，通过驱动器控制中空伺服电机2旋转，中空伺服电机2带动阀杆3下降或上升，从而实现阀位的调整，当中空伺服电机2和PLC控制器失效时，通过旋转手轮4能够快速调节节流阀的阀位，并且节流阀从全开到全关的圈数较少，便于实现紧急情况下的控制。

实施例2

如图1所示，本实施例在实施例1的基础上做了进一步改进，具体为所述阀杆3位置检测机构包括设在阀杆3一侧的两个位置传感器5，两个位置传感器5沿阀杆3轴向设置且其中一个位置传感器5和阀杆3侧面相连接。

实施例3

如图1所示，本实施例在实施例1的基础上做了进一步改进，具体为还包括防爆控制箱，所述防爆控制箱内设有开关电源，所述开关电源和PLC控制器电连接，所述PLC控制器和驱动器设在防爆控制箱内，所述防爆控制箱上设有交互式面板，所述交互式面板和PLC控制器电连接。

实施例4

如图1所示，本实施例提供一种手自一体节流阀的使用方法，PLC控制器实时接收压力检测机构检测到的压力信号，当检测到的压力Pci<设定压力Pct-控压精度ΔPc时，PLC控制器给驱动器发出指令，驱动器控制中空伺服电机2正向旋转，中空伺服电机2带动阀杆3下降，节流阀的阀位减小；当Pci>设定压力Pct+控压精度ΔPc时，PLC控制器给驱动器发出指令，驱动器控制中空伺服电机2反向旋转，中空伺服电机2带动阀杆3上升，节流阀的阀位增大；当电机和PLC控制器失效时，手动旋转手轮4，可以快速实现节流阀的阀位的调节；PLC控制器实时接收阀杆3检测机构检测到的位置信号，当检测到阀杆3处于起始或终止位置时， PLC控制器给驱动器发出指令，驱动器控制中空伺服电机2停止旋转。

Claims (3)

1.一种手自一体节流阀，其特征在于，包括阀体(1)、PLC控制器和中空伺服电机(2)，所述阀体(1)上设有丝杆状的阀杆(3)，所述中空伺服电机(2)的输出轴内设有环形螺母，所述环形螺母内侧设有和阀杆(3)的螺纹相配合的卡扣，所述环形螺母套设在阀杆(3)外侧，所述阀杆(3)上固定套设有手轮(4)，所述中空伺服电机(2)位于手轮(4)和阀体(1)之间，所述PLC控制器的输入端电连接有阀杆(3)位置检测机构和压力检测机构，所述PLC控制器的输出端连接有中空伺服电机(2)的驱动器。

2.根据权利要求1所述的一种手自一体节流阀，其特征在于，所述阀杆(3)位置检测机构包括设在阀杆(3)一侧的两个位置传感器(5)，两个位置传感器(5)沿阀杆(3)轴向设置且其中一个位置传感器(5)和阀杆(3)侧面相连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种手自一体节流阀，其特征在于，还包括防爆控制箱，所述防爆控制箱内设有开关电源，所述开关电源和PLC控制器电连接，所述PLC控制器和驱动器设在防爆控制箱内，所述防爆控制箱上设有交互式面板，所述交互式面板和PLC控制器电连接。

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