SU1089240A1 - Гидравлическа система управлени подводным противовыбросовым оборудованием - Google Patents

Abstract

1. ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОДВОДНЬМ ПРОТИВОВЫБРОСОВШ ОБОРУДОВАНИЕМ, включающа  источник гидравлической энергии, пульт управлени  с блоками формировани  и гидравлического преобразовани  коммутационной команды, гидравлически сообщенный с пультом подводный коллектор , соединительные и управл ющие гидролинии с гидрораспределител мй, обратными клапанами и предохранительную гидроаппаратуру, отличающа с  тем, что, с целью повышени  надежности работы системы и осуществлени  варьируемой последовательности срабатывани  исполнительных механизмов , блок формировани  коммутационной команды выполнен в виде зубчатореечной передачи с возможностью установочного поворота зубчатого колеса , a подводный коллектор - в виде неподвижного блока размещенных по окружности приемных гнезд, поворотной обоймы и зубчйто-рычажного гидравлического механизма, причем рейка передачи и рычаг механизма кинематически св заны соответственно с блоком гидравлического преобразовани  ком .мутационной команды и цоворотной обоймбй, при этом угловой шаг между гнездами равен углу установочного поворота зубчатого колеса передачи. 2.Система поп.1 отличающа с  тем, что поворотна  обойма снабжена гидравлическими соединител ми , a часть обратных клапанов установлена в каждом из приемных гнезд и гидравлических соединителей. 3.Система по п.1 отличающа с  тем, что угол установочного поворота зубчатого колеса зубчато-реечной передачи равен 2Л/п, где п число команд. 4.Система по п.1 отличают щ a   с   тем, что блок гидравлического преобразовани  коммутационной команды выполнен в виде гидро цилиндра с двум  раздельньми штокаОС QD Ю 4i. ми переменного и посто нного ходов, гидроаккумул тора, который сообщен с гидроцилиндром, причем шток посто нного хода имеет регулировочное приспособление. 5.Система по п.1 отличающ a   с   тем, что с целью повьппени  скорости срабатывани  системы, пульт управлени  снабжен дополнительньми гидрораспределителём с гидроцилиндром его привода.

Description

Изобретение относитс  к горной промьшшенности, в частности к гидрав лическим системам управлени  противо выбросовым оборудованием, примен емым при бурении скважин с подводным расположением усть  скважины. Известна гидравлическа  система управлений подводным противовыбросовым оборудованием, включающа  источник гидравлической энергии, предохранительную аппаратуру и управл юще-регистрирующий клапанный блок ГЦ Недостатком гидравлической системы  вл етс  то, что при возрастании числа команд необходимо пропорциональное увеличение гидроклапанов, в результате чего снижаетс  надежность работы гидросистемы. i Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  гидравличес ка  система управлени  подводным противовыбросом, оборудованием, вклю ча1рща  источник гидравлической энергии , пульт управлени  с блоками форнировани  и гидравлического преобразованнц ко1«4утационной команды, гидравлически сообщенный с пультом подводный коллектор, соединительные и ущ авл ющие гидролинйи с гидрораспределител ми , обратнь1ми клапанами, и предохранительную гидроаппаратуру t2}. Недостатком гидравлической системы  вл етс  то, что затруднено осуществление варьируемой последователь нести подачи управл ющих сигналов и соответственно срабатывани  исполнительных механизмов. Кроме того, надежность гидросистемы снижаетс  при увеличении количества коммутационных команд, возрастают ее габариты и масса. Цель изобретени  - повышение надежности работы системы и осуществле ние варьируемой последовательности срабатывани  исполнительных меха .низмов. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в гидравлической системе управлени , включающей, источник гидравлической энергии, пульт управлени  с блоками формировани  и гидрав .лического преобразовани  коммутационной команды, гидравлически сообщенный с пультом подвижный коллектор , соединительные и управл ющие гидролинии с гидрораспределител ми, обратными клапанами, и предохрани1 0 тельную гидроаппаратуру, блок формировани  коммутационной команды выполнен Б виде зубчато-реечной передачи с возможностью усгановочного поворота зубчатого колеса, а подводный коллектор - в виде неподвижного блока размещенных по окружности приемных гнезд, поворотной обоймы и зубчато-рычажного гидравлического механизма, причем рейка передачи и рычаг механизма кинематически сообщены соответственно с блоком гидравлического преобразовани  коммутационной команды и поворотной обоймой, при этом угловой шаг между гнездами равен углу установочного поворота зубчатого колеса передачи. Кроме того, поворотна  обойма снабжена гидравлическими соединител ми , а часть обратных клапанов установлена в каждом из поиемных гнезд и гидравлических соединителей. Угол установочного поворота зубчатого колеса зубчато-реечной передачи равен 23Г/п, где п число команд. Блок гидравлического преобразовани  коммутационной команды выполнен в виде гидроцилиндра с двум  раздельными штоками переменного и посто нного ходов, гидроаккумул тора, который сообщен с гидроцилиндром, п)ичем шток посто нного хода имеет регулировочное приспособление. Пульт управлени  снабжен дополнительным гидрораспределителем с гидроцилиндром его привода. На фиг. 1 показана функциональна  схема гидросистемы, пульт управлени ; на фиг. 2 - функциональна  схема подводного коллектора и аккумул торной станции; на фиг. 3 - подводочный коллектор; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3. Гидравлическа  система управлени  подводным противовыбросовым оборудованием состоит из пульта 1 (4ffiir.1), подсоединенного к источнику гидравлической энергии в виде трубопровода 2, запитанного от насосно-аккумул торной станции, подводного коллектора 3 (фиг. 2), подводной аккумул торной станции 4 и св зываюпщх подводную и надводную части гидросистемы гидрокоммуникаций канала 5 управлени , силового канала 6 и контрольного канала 7 (фиг. 1 и 2). Блок формировани  коммутационной команды пульта 1 управлени  представлен зубчато-реечной передачей в виде руко тки 8 с фиксатором 9, взаимодействующим с гнездами 10, расположенными на пане |ПИ с угловым шагом 360°, рейки 11, котора  входит D зацепление с зубчатым венцом 12, жестко соединенным со-ступицей 13 обгонной муфты 14, на ружна  обойма которой выполнена заод но с руко ткой 8. Блок гидравлического преобразовател  коммутационной Команды пульта 1 управлени  выполнен в виде последова тельно гидравлически соединенных гидроцилйндра 15 с двум  раздельными штоками посто нного и переменного хо дов, гидрораспределител  16 и гидроаккумул тора 17. Дл  компенсации вли ни  внешних условий на шток 18 посто нного хода установлены регулировочные гайки 19. Шток 20 переменного хода взаимодействует с рейкой 11 Запоршнева  полость 21, образован на  поршн ми штоков 18 и 20, посредством гидрораспределител  16 с ручным управлением, поочередно подключаетс  или к гидроаккумул тору 17 пульта 1 или через дополнительный гидрораспределитель 22 и канал 5 управлени  гидрокоммуникаций, к подвод ному коллектору 3 (фиг. 2). Дл  увеличени  быстродействи  системы привод дополнительным гидрораспределителем 22 (фиг. 1) осуществл етс  . гидроцилиндром 23, соединенным через клапан 24 давлени , который в свою очередь соединен с запоршневой полостью 21 гидроцилиндра 15 и настроен на избыточное давление, создаваемое гидроаккумул тором 17 с тидрораспределителем 16 блока гидравлического преобразовател  коммутационной команды. Дл  управлени  подводными исполнительными механизмами, имеющими раз личное рабочее давление, например, универсальным превентором и плашечным превентором со срезными плашками , пульт содержит вспомогательный распределитель 25, регулируемый редукционный клапан 26 и манометр 27 Дл  осуществлени  операций контрол  за состо нием подводного коллектора 3 (фиг. 2) подводный аккумул торной станцией 4 и ее подзар дки, пульт содержит нормально открытый вентиль 28 (фиг. 1), расходомер 29, манометр 30, нормально закрытый вентиль 31, и посредством контрольного кана 10 0 ла 7 соединен с подводной частью системы управлени . Подводна  часть системы включает в себ  подводную аккумул торную станцию 4 (фиг. 2), содержащую группу гидроаккумул торов 32, обратный клапан 33, редукционный клапан 34 и управл емый обратный клапан 35, которые настроены на основное рабочее давление исполнительных механизмов , а также подводный коллектор, в виде неподвижного блока зубчато-рычажного гидравлического механизма в виде установленного на кронштейне 37 след щего гидроцилиндра 38, св занным посредством кинематической цепи с поворотной обоймой 39, центральный стержень 40 (фиг. 4), внутри которого просверлены каналы. Приемные гнезда 41 (фиг. .3 и 4), имеют заходную фаску и уплотнительные 42 (фиг. 4), причемгнезда расположены в неподвижном блоке 36 по одной окружности равномерно с угловым шагом, равным угловому шагу блока формировани  коммутационной команды. Центральные отверсти  гнезд 41 перокрыты обратным клапаном 43. Полости, перекрытые обратными клапанами 43, имеют выходные сверлени , с установленными в них посредством резьбовых втулок 44 кольцевыми уплотнени ми 45, служащих дл  герметизации стыковочной поверхности неподвижного блока приемных гнезд 41 подводного коллектора 3 с приемным гнездом блока превенторов (не показаны). В случае управлени  злементами, наход щимис  на направл ющей секции эти сверлени  могут заканчиватьс  штуцерами дл  подсоединени  гибких шламгов. Так, например, одно из приемных гнезд 41, мину  приемное гнездо блока превентора, посредством контрольного канала 7 св зано с пультом 1 управлени . На центральном стержне 40 Аосредством разрезного кольца 46, болтов 47 и шпонки 48 крепитс  кронштейн 37, на котором установлен след щий гидроцилиндр 38. Штокова  полость след щего гидроцилиндра 38 (фиг. 2) посредством силового канала 6 и дополнительного распределител  22 (фиг. 1) пульта 1 управлени  соединена или с напорной или сливной магистралью пульта, а Запоршнева  полость посредством канала управлени  5 (фиг. 1 и 2) через дополнительный гидрораспределитель 22 соединена или с гидроаккумул тором 17 или через гидрораспределител с запоршневой полостью 21 гидроцилиндра 15 соответственно. Посредством кронштейна 37 (фиг. и А) подводный коллектор 3 св зан с направл ющей секцией подводного про тивыбросового оборудовй -и  и осуществл етс  его стыковка с приемным гнездом блока превенторов.След щий гидроцилинДр 38 св зан с поворотной обоймой 39 подводного коллектора 3 рейкой 49 (фиг. 3 и 4), котора  перемещаетс  по Т-образному пазу, выполненному .на корпусе 50 гидроцилиндра 39 и св зана с его штоком 51 посредством реи 52. Рейка 49 вхо , дит в зацепление с зубчатым венцом, выполненным за одно целое со ступицей 53 (фиг. 4) обгонной муфты, при этом наружной обоймой обгонной муфты  вл етс  центральна  втулка 5 поворотной обоймы 39. От осевого перемещени  ступица 53 фиксируетс  разрезным кольцом 55. Поворотна  обо ма выполнена в виде герметизирующего устройства .с уплотнени ми 56 и 57, которые герметизируют кольцевое пространство над приемными гнездами и установленными на нем двум  диамет рально расположенными вьщвижными гид равлическими соединител ми 58 и 59 (фиг./2-4). Поворотна  обойма 39 (фиг. 4) посредством центральной вту ки 54, опирающейс  на опорный подшипник 60, воспринимающий усилие гидростатического давлени , имеет во можность вращени  вокруг центрально го стержн  40 неподвижного блока 36 приемных гнезд 4. Вунтренн   полость подшипника 60 загерметизирована уплотнением 61. Гидралические соедииители 58 и 59 посредством трубопроводов 62 и 63 и кольцевых расточек центральной стволки 54, уплотненных резиновыми кольцами 64, соединена с подвод щими каналами, просверленными с центральным стержнем 40. Оба гидравлических соединител  58 и 59 содержат заходной конус, узел 65 уплот нени  (фиг. 2 и 4) стыковочной поверхности и центральное отверстие, перекрытое обратными клапанами 66 и 67 соответственно. Причем, соединитель 58, установленньпЧ в напорной магистрали, выполнен с односторонним штоком 68, а его обратный клапан 66, установленный в полости, ограниченно гайкой 69, св зан посредством стержн  и гайки 7, с отжимным диском 71 и имеет возможность взаимодействи  в конце кода стыковки с фланцем 72 расточки корпуса соединител . Соединитель 59, установленный в сливной магистрали, выполнен с двухсторонним штоком 73, и в крышке 74 имеет сквозное отверстие. Верхние запоршневые полости обоих соединителей 58 и 59 посредством трубопровода 62, кольцевой расточки центральной втулки 54, подвод щего канала центрального стержн  40, силового канала 6 Хфиг.1 и 2) через дополнительный гидрораспределитель 22 (фиг. 1) пульта 1 управлени  соединены или с напорной 3 или сливной 75 магистралью пульта 2. Нижние штоковые полости обоих соединителей 58 и 59 (фиг. 2-4) посредством трубопровода 63 (фиг,4), кольцевой расточки центральной втулки 54, подвод щего ,канала центрального стержн  40, канала управлени  5 (фиг. 1) через дополнительный гидрораспределитель 22 соединены или с гидроаккумул тором 17 или через гидрораспределитель 16 с запоршневой полостью 21 гидроцилиндра 15 блока гидравлического преобразовател  коммутационной команды. Работа гидравлической системы управлени  подводным противовесовым оборудованием осуществл етс  следующим образом. Команды управлени  задаютс  в виде угла поворота руко тки 8 от исходного положени  до требуемого гнезда 10, соответствующего определенной функции определенного исполнительного механизма. При повороте руко тки. 8 от требуемого гнезда 10 и ее фиксации в ней гидрораспределитель 16 установлен в положении, при котором запоршнева  полость 21 гидроцилиндра 15 соединена с гидроаккумул тором 17, а штоковые полости - со сливной магистралью 75. Под действием избыточного давлени  гидроаккумул тора 17 штоки 18 и 20 перемещаютс . Причем, шток 18 перемещаетс  на посто нный ход, а шток 20 на ход, величина которого определена углом поворота руко тки 8. Таким образом , в .полости 21 создаетс  объем, имеющий посто нную и переменную составл ющие , т.е. происходит преобразование формы коммутационной команы . При переключении гидрораспределител  16 во второе положение, запоршнева  полость 21 соедин етс  через дополнительный гидрораспределитель 22, который установлен в соот ветствующее положение, и через ка- . нал 5 управлени  - с подводным коллектором 3, а ш- -ковые полости - с напорной магистралью пульта 1 управ лени . В дополнение к этому, давление также подаетс  к клапану давлени  24. При этом, поршни штоков 18 и 20 вытесн ют объем жидкости, наход щейс  в полости 21, который подаетс  в штоковые полости соединителей 58 и 59 и в запоршневую полость след щего гидроцилиндра 38. Причем, объем жидкости, затрачиваемый на выдвижение штоков 68 и 73 соединителей из приемных гнезд 41 равен посто нной составл ющей передаваемого объема , а диаметр штока 51 след щего гидроцилиндра и передаточное число реечного зацеплени  имеют такие характеристики , при которых происходит преобразование переменной составл ющей передаваемого объема в уго поворота поворотной обоймы 39, равной углу поворота руко тки 8 пульта 1 управлени . Таким образом, первоначально происходит вьщвижение штоков 68 и 73 из приемных гнезд 41 . а затем разворот поворотной части 39 на заданный угол, при этом заходные конусы штоков 68 и 73 оказываютс  на соответствующими приемными гнездами соединенными с исполнительным механизмом . После полного вытеснени  поршн ми штоков 18 и 20 заданного объема жидкости.из полости 21 давление в ней падает, срабатывает клапан 24 давлени  и давление напорной магистрали подаетс  в гидроцилиндр 23 привода дополнительного гидрораспределител  22, который устанавливаетс  во второе положение, при этом запорш невые полости соединителей 58 и 59 и штокова  полость след щего гидроцилиндра 38 соедин ютс  через силово канал 6 с напорной магистралью, а штоковые полости соединителей и запоршнева  полость гидроцилиндра 38 через канал 5 управлени  с гидроаккумул тором 17. Происходит вьщвижение штоков 68 и 73, которые, взаимо действу  заходным конусом с заходной фаской приемного гнезда 41, обеспечивают механическую ориентацию поло жени  соединителей 58 и 59 по отноше нию к приемным гнездам. В конце ход стыковки, когда утсл уплотнени  65 вошел в приемное гнездо 41, герметизиру  стыковочную поверхность, отжимной диск 71 взаимодействует с фланцем 72 расточки корпуса соединител  58, а заходные конуса штоков 68 и 73 Взаимодействуют с обратными клапанами 43 приемных гнезд, при этом происходит принудительное открытие обратных клапанов 66 и 43, в результате чего давление жидкости может подаватьс  к исполнительному механизму , а отработанна  жидкость выбрасываетс  из исполнительного механизма через соответствующее приемное гнездо, центральное отверстие штока 73, обратный клапан 67 и отверстие крышки 74 в море (предполагаетс  использование нетоксичной жидкости). При подаче давлени  в штоковую полость след щего гидроцилиндра 38, шток 51, поскольку он св зан с поворотной обоймой 39 посредство обгонной муфты, перемещаетс  в исходное положение. Вс  жидкость, вытесненна  из штоковых полостей соединителей 58 и 59 и запоршневого пространства след щего гидроцилиндра 38, подаетс  по каналу 5 управлени  через распределитель 22 и гидроаккумул тор 17. Таким образом, эта гидравлическа  цепь образует замкнутую гидравлическую систему. Окончание сра батывани  исполнительного механизма определ етс  по расходомеру 29, причем гидрораспределитель 16 вручную переводитс  в исходное положение. ,При этом,, возвратна  пружина гидроцилиндра 23 вытесн ет жидкость из-за поршневого пространства, создава  давление, открывающее клапан 24 давлени , поскольку давление, подводимое к этому клапану из поршневого пространства 21 гидроцилиндра 15, св занного в этот момент с гидроаккумул тором 17, меньше давлени , развиваемогр возЬратной пружиной. При перемещении штока гидроцилйндра 23 гидрораспределитель 22 устанавливаетс  в исходное положение. Система готова к пертедаче новой коммутационной команды. Дл  управлени  элементами подводного оборудовани , имеющего разные рабочие давлени , напорна  магистраль Пульта посредством вспомогательного гидрораспределител  25 подключаетс  к силовому каналу 6 или напр мую м.чи через управл емый редукционный клапан 26. Дл  обеспечени  совместимое .у10 ти работы подводной аккумул торной станции А с системой передачи команд имеющий вышеописанную логику, она со един етс  с силовым каналом 6 через редукционный 34 и управл емый обратнь 35 клапана, которые настроены на основное рабочее давление исполнительных механизмов, дл  экстренного оперативного срабатывани , например, плашечных превенторов, соединител  сто к-превентор, задвижек манифольда. Запитывание аккумул торной станции происходит через обратный клапан 33 по контрольному каналу.7 при открытом вентиле 23. При осуществлении операции Контроль при которой провер етс  работоспособ ность узла 65 уплотнени  и герметичность каналов 6 и 7 гидрокоммуникаций , вентиль 28 должен находитьс  в закрытом положении, а контроль давлени  производитс  по манометру 30, показани  которого должны совпадать с пokaзaни ми манометра 27. При управлении универсальным превентором регулирование давлени  ниже основного осуществл етс  редукционным кла0 паном 26, а контроль ведетс  по манометру 27. При этом, управл емый обратный клапан отсекает подводную аккумул торную станцию 4 от силового канала 6, поскольку в этом режиме больших расходов не требуетс . При изменении температуры окружающей среды, а также первоначальной настройки с целью компенсации посто нных зазоров в обгонных муфтах и реечных зацеплени х, ход штока 18 регулируетс  посредством гаек 19, а правильность регулировки провер етс  по совпадению приемного гнезда Контроль подводного коллектора со штоком 68 при подаче команды Контроль из любого промежуточного положени  руко тки 8. При этом вентиль 28 перекрываетс ,а контроль совпадени  ведетс  по манометру 30. При использовании предлагаемого изобретени  обеспечиваетс  упрощение. надводной и подводной частей аппаратур , обеспечиваетс  относительно высока  технологичность изготовлени  и надежность работы конструкции.

32

/

J

(Риг.з

Claims (5)

1. ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОДВОДНЫМ ПРОТИВОВЫБРОСОВЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ, включающая источник гидравлической энергии, пульт управления с блоками формирования и гидравлического преобразования коммутационной команды, гидравлически сообщенный с пультом подводный коллектор, соединительные и управляющие гидролинии с гидрораспределителямй, ' обратными клапанами и предохранительную гидроаппаратуру, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы системы и осуществления варьируемой последовательности срабатывания исполнительных механизмов, блок формирования коммутационной команды выполнен в виде зубчатореечной передачи с возможностью установочного поворота зубчатого колеса, а подводный коллектор - в виде неподвижного блока размещенных по окружности приемных гнезд, поворотной обоймы и зубчато-рычажного гидравлического механизма, причем рейка передачи и рычаг механизма кинематически связаны соответственно с блоком гидравлического преобразования коммутационной команды и поворотной обоймой, при этом угловой шаг между гнездами равен углу установочного поворота зубчатого колеса передачи.

2. Система по п.1 отличающаяся тем, что поворотная обойма снабжена гидравлическими соединителями, а часть обратных клапанов установлена в кавдом из приемных гнезд и гидравлических соединителей.

3. Система по п.1 отличающаяся тем, что угол установочного поворота зубчатого колеса зубчато-реечной передачи равен 2Л/п, где η число команд.

4. Система по п.1 отличающаяся тем, что блок гидравлического преобразования коммутационной команды выполнен в виде гидро- !цилиндра с двумя раздельными штоками переменного и постоянного ходов, гидроаккумулятора, который сообщен с гидроцилиндром, причем шток постоянного хода имеет регулировочное приспособление.

5. Система по п.1 отличающ а яс я тем, что с целью повышения скорости срабатывания системы, пульт управления снабжен дополнительными гидрораспределителём' с гидроцилиндром его привода.