本發(fā)明涉及石油鉆采設(shè)備安全，具體涉及一種機(jī)械式閥門開關(guān)狀態(tài)在線感知監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)：

1、石油鉆采作業(yè)中的應(yīng)用的各種裝備和管線上通常會使用大量閥門對管線中的流體流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而滿足鉆井作業(yè)中的工藝要求，目前在服役年限較長的管線及設(shè)備上使用的閥門大多為手動閥，只能依靠人工目視檢測閥位和手動調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行閥門的開關(guān)操作，其缺點在于依靠人工進(jìn)行閥位監(jiān)測和手動調(diào)節(jié)工作效率低，且對于閥門數(shù)量較多的管線及設(shè)備很難做到對所有閥門進(jìn)行有效監(jiān)測和調(diào)節(jié)，很容易發(fā)生漏檢，也無法及時對漏檢的閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而極大地影響閥門的使用壽命。另外無法實現(xiàn)對手動閥的實時監(jiān)測也進(jìn)而無法及時掌握鉆井作業(yè)設(shè)備及管線的運(yùn)行狀態(tài)和工況，也很容易帶來安全隱患并在井控作業(yè)中造成事故危害，基于此，亟需研發(fā)新的裝置對鉆井作業(yè)中的手動閥的閥位狀態(tài)進(jìn)行實時感應(yīng)監(jiān)測并進(jìn)行信息的傳輸匯總，以解決無法實時獲取閥位狀態(tài)的技術(shù)難題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中大量閥門的閥位監(jiān)測問題，提出一種機(jī)械式閥門開關(guān)狀態(tài)在線感知監(jiān)測裝置，該裝置結(jié)合閥門絲杠的開合動作，設(shè)計了相應(yīng)的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)和上下極限感知機(jī)構(gòu)，可以實現(xiàn)對閥門閥位狀態(tài)的監(jiān)測。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種機(jī)械式閥門開關(guān)狀態(tài)在線感知監(jiān)測裝置，其特征在于，包括機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)、下極限感知機(jī)構(gòu)和上極限感知機(jī)構(gòu)；所述機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)設(shè)置在閥門絲杠的運(yùn)動路徑一側(cè)，受閥門絲杠的行程驅(qū)動觸發(fā)下極限感知機(jī)構(gòu)發(fā)出位置信號一；上極限感知機(jī)構(gòu)設(shè)置在閥門絲杠的行程路徑上，受閥門絲杠的動作末端觸發(fā)發(fā)出位置信號二。

4、進(jìn)一步的，在某一實施例中，所述機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)設(shè)置在一中空的圓柱殼體上；所述圓柱殼體與閥門絲杠連接，其底部設(shè)置有與閥門絲杠匹配的內(nèi)螺紋。

5、進(jìn)一步的，在某一實施例中，所述機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)包括連桿固定結(jié)構(gòu)、第一連桿、彈簧支撐鉸鏈和下極限支撐彈簧；下極限支撐彈簧套設(shè)在彈簧支撐鉸鏈的頂桿上，頂桿上端與下極限感知機(jī)構(gòu)接觸；第一連桿兩端分別與彈簧支撐鉸鏈和連桿固定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動連接。

6、進(jìn)一步的，在某一實施例中，所述彈簧支撐鉸鏈兩側(cè)對稱設(shè)置有滑塊槽，彈簧支撐鉸鏈包括鉸座和連接在鉸座上的頂桿，滑動軸穿過第一連桿和鉸座上的通孔將彈簧支撐鉸鏈與第一連桿連接，滑動軸的兩端伸入兩側(cè)的滑塊槽中起到導(dǎo)向作用。

7、進(jìn)一步的，在某一實施例中，所述連桿固定結(jié)構(gòu)朝向閥門絲杠一側(cè)設(shè)置有導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽內(nèi)轉(zhuǎn)動連接有第二連桿，所述第二連桿與第一連桿鉸接，閥門絲杠運(yùn)動使得第二連桿在導(dǎo)向槽中偏擺，從而改變第二連桿與第一連桿在豎直方向上的連接長度，進(jìn)而觸發(fā)下極限感知機(jī)構(gòu)。

8、進(jìn)一步的，在某一實施例中，所述下極限感知機(jī)構(gòu)包括下極限位微調(diào)螺釘、下極限點觸發(fā)器和下極限點檢測傳感器；所述下極限位微調(diào)螺釘可動連接在傳感信號感知倉內(nèi)，下極限位微調(diào)螺釘與下極限點觸發(fā)器固定連接，隨下極限位微調(diào)螺釘同步運(yùn)動，將機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)觸發(fā)動作傳遞給下極限點檢測傳感器。

9、進(jìn)一步的，在某一實施例中，所述上極限感知機(jī)構(gòu)包括上極限位微調(diào)螺釘、上極限點觸發(fā)器和上極限點檢測傳感器；上極限位微調(diào)螺釘可動連接在傳感信號感知倉內(nèi)，上極限點觸發(fā)器設(shè)置在上極限位微調(diào)螺釘?shù)耐鈧?cè)，隨上極限位微調(diào)螺釘同步運(yùn)動，將閥門絲杠末端的觸發(fā)動作傳遞給上極限點檢測傳感器。

10、進(jìn)一步的，在某一實施例中，所述傳感信號感知倉內(nèi)設(shè)置有傳感器固定機(jī)構(gòu)，上極限點檢測傳感器采用固定支架連接在傳感器固定機(jī)構(gòu)上；傳感器固定機(jī)構(gòu)上設(shè)置有用于安裝上極限位微調(diào)螺釘?shù)耐住?/p>

11、進(jìn)一步的，在某一實施例中，所述上極限位微調(diào)螺釘與上極限點觸發(fā)器之間設(shè)置有復(fù)位彈簧。

12、進(jìn)一步的，在某一實施例中，還包括主板倉和供電與傳輸倉，主板倉內(nèi)設(shè)置有主控單元模塊，主控單元模塊與下極限感知機(jī)構(gòu)和上極限感知機(jī)構(gòu)中的感知元件電性連接；供電與傳輸倉內(nèi)設(shè)置有天線內(nèi)接口和供電電源，天線內(nèi)接口對應(yīng)連接有天線。

13、進(jìn)一步的，設(shè)上極限位微調(diào)螺釘?shù)穆菁y配合長度為l，彈簧系數(shù)為k1，彈簧所受的力為f1，下部圓柱機(jī)構(gòu)的長度為l0；為了實現(xiàn)觸發(fā)上極限點檢測傳感器，適用于閥門開啟的絲桿長度范圍δl如下：

14、l0+f1/k1≤δl≤l0+l+f1/k1。

15、進(jìn)一步的，設(shè)下極限位微調(diào)螺釘?shù)穆菁y配合長度為h，彈簧系數(shù)為k2，彈簧所受的力為f2；為了實現(xiàn)觸發(fā)下極限點檢測傳感器，則適用于閥門關(guān)閉的絲桿長度范圍δg如下：

16、f2/k2≤δg≤h+f2/k2。

17、本發(fā)明的工作原理如下：

18、當(dāng)閥門打開時，閥門絲杠向上移動，轉(zhuǎn)動過程中推動連桿固定結(jié)構(gòu)中的第二連桿，第二連桿沿導(dǎo)向槽內(nèi)側(cè)偏擺，頂推第一連桿沿著滑塊槽向上移動，促使彈簧支撐鉸鏈向上移動，從而推動下極限支撐彈簧，彈簧內(nèi)的頂桿將向上頂?shù)较聵O限位微調(diào)螺釘，下極限位微調(diào)螺釘帶動下極限點觸發(fā)器，使得下極限點檢測傳感器被觸發(fā)，此時觸發(fā)的位置信號一不被發(fā)送；

19、當(dāng)閥門絲杠繼續(xù)向上移動，推動上極限位微調(diào)螺釘時，上極限點檢測傳感器將被觸發(fā)，此時將觸發(fā)的位置信號二發(fā)送；操作人員根據(jù)上極限點檢測傳感器的發(fā)射信號可以判斷閥門絲杠開啟到位；

20、當(dāng)閥門關(guān)閉時，閥門絲杠逐漸向下移動，上極限位微調(diào)螺釘通過復(fù)位彈簧將回位，回位過程中上極限點檢測傳感器被觸發(fā)發(fā)出位置信號一，此時觸發(fā)的信息不被發(fā)送；

21、當(dāng)閥門絲杠繼續(xù)向下移動到下極限位時，上極限位微調(diào)螺釘將會在下極限支撐彈簧的作用下，釋放彈簧的壓縮力，促使彈簧支撐鉸鏈向下移動，第一連桿將沿著滑塊槽向下移動，連桿固定結(jié)構(gòu)中的第二連桿回位，同時下極限點觸發(fā)器觸發(fā)下極限點檢測傳感器，發(fā)出位置信號一；操作人員根據(jù)下極限點檢測傳感器的發(fā)射信號可以判斷閥門絲杠開啟到位。

22、綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

23、1.本發(fā)明的閥門狀態(tài)監(jiān)測裝置，通過機(jī)械連接方式與閥門絲杠螺旋連接，通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)將閥門的開關(guān)行程分別傳遞給上極限感知機(jī)構(gòu)和下極限感知機(jī)構(gòu)，通過二者的觸發(fā)信號可以得知閥門開關(guān)的到位情況，從而實現(xiàn)閥門狀態(tài)的檢測；

24、2.本發(fā)明的閥門狀態(tài)監(jiān)測裝置，檢測信號可通過天線遠(yuǎn)程傳輸至監(jiān)控室，實現(xiàn)閥門狀態(tài)的遠(yuǎn)程查看，實時掌握閥門的動態(tài)開關(guān)情況，從而判斷閥門所處狀態(tài)是否正常，提高在應(yīng)急搶險過程中及時準(zhǔn)確的判斷閥門的位置和狀態(tài)，快速處理緊急復(fù)雜情況。同時，也可以自動記錄閥門定期的演練過程中動作頻次，加強(qiáng)現(xiàn)場安全管理水平，提高閥門的使用壽命，保障閥門的安全使用，也可以為事后調(diào)查提供歷史數(shù)據(jù)支持；

25、3.本發(fā)明的閥門狀態(tài)監(jiān)測裝置上部采用整體式集成模塊，下部采用圓柱式連接體，構(gòu)成t型機(jī)械結(jié)構(gòu)，整機(jī)監(jiān)測設(shè)備體積小、重量輕、安裝方便，且不影響現(xiàn)場人員操作閥門；

26、4.本發(fā)明的閥門狀態(tài)監(jiān)測裝置，現(xiàn)場人員可以通過圓柱殼體上的觀察孔實現(xiàn)現(xiàn)場閥門狀態(tài)的辨識，也可以通過遠(yuǎn)程無線傳輸?shù)姆绞綄崿F(xiàn)閥門狀態(tài)查看。

技術(shù)特征：

1.一種機(jī)械式閥門開關(guān)狀態(tài)在線感知監(jiān)測裝置，其特征在于，包括機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)、下極限感知機(jī)構(gòu)和上極限感知機(jī)構(gòu)；所述機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)設(shè)置在閥門絲杠(24)的運(yùn)動路徑一側(cè)，受閥門絲杠(24)的行程驅(qū)動觸發(fā)下極限感知機(jī)構(gòu)發(fā)出位置信號一；上極限感知機(jī)構(gòu)設(shè)置在閥門絲杠(24)的行程路徑上，受閥門絲杠(24)的動作末端觸發(fā)發(fā)出位置信號二。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械式閥門開關(guān)狀態(tài)在線感知監(jiān)測裝置，其特征在于，所述機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)設(shè)置在一中空的圓柱殼體上；所述圓柱殼體與閥門絲杠(24)連接，其底部設(shè)置有與閥門絲杠(24)匹配的內(nèi)螺紋。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種機(jī)械式閥門開關(guān)狀態(tài)在線感知監(jiān)測裝置，其特征在于，所述機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)包括連桿固定結(jié)構(gòu)(6)、第一連桿(5)、彈簧支撐鉸鏈(3)和下極限支撐彈簧(2)；下極限支撐彈簧(2)套設(shè)在彈簧支撐鉸鏈(3)的頂桿上，頂桿上端與下極限感知機(jī)構(gòu)接觸；第一連桿(5)兩端分別與彈簧支撐鉸鏈(3)和連桿固定結(jié)構(gòu)(6)轉(zhuǎn)動連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種機(jī)械式閥門開關(guān)狀態(tài)在線感知監(jiān)測裝置，其特征在于，所述彈簧支撐鉸鏈(3)兩側(cè)對稱設(shè)置有滑塊槽(4)，彈簧支撐鉸鏈(3)包括鉸座和連接在鉸座上的頂桿，滑動軸穿過第一連桿(5)和鉸座上的通孔將彈簧支撐鉸鏈(3)與第一連桿(5)連接，滑動軸的兩端伸入兩側(cè)的滑塊槽(4)中起到導(dǎo)向作用。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種機(jī)械式閥門開關(guān)狀態(tài)在線感知監(jiān)測裝置，其特征在于，所述連桿固定結(jié)構(gòu)(6)朝向閥門絲杠(24)一側(cè)設(shè)置有導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽內(nèi)轉(zhuǎn)動連接有第二連桿(27)，所述第二連桿(27)與第一連桿(5)鉸接，閥門絲杠(24)運(yùn)動使得第二連桿(27)在導(dǎo)向槽中偏擺，從而改變第二連桿(27)與第一連桿(5)在豎直方向上的連接長度，進(jìn)而觸發(fā)下極限感知機(jī)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械式閥門開關(guān)狀態(tài)在線感知監(jiān)測裝置，其特征在于，所述下極限感知機(jī)構(gòu)包括下極限位微調(diào)螺釘(16)、下極限點觸發(fā)器(14)和下極限點檢測傳感器(15)；所述下極限位微調(diào)螺釘(16)可動連接在傳感信號感知倉(13)內(nèi)，下極限位微調(diào)螺釘(16)與下極限點觸發(fā)器(14)固定連接，隨下極限位微調(diào)螺釘(16)同步運(yùn)動，將機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)觸發(fā)動作傳遞給下極限點檢測傳感器(15)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械式閥門開關(guān)狀態(tài)在線感知監(jiān)測裝置，其特征在于，所述上極限感知機(jī)構(gòu)包括上極限位微調(diào)螺釘(17)、上極限點觸發(fā)器(26)和上極限點檢測傳感器(18)；上極限位微調(diào)螺釘(17)可動連接在傳感信號感知倉(13)內(nèi)，上極限點觸發(fā)器(26)設(shè)置在上極限位微調(diào)螺釘(17)的外側(cè)，隨上極限位微調(diào)螺釘(17)同步運(yùn)動，將閥門絲杠(24)末端的觸發(fā)動作傳遞給上極限點檢測傳感器(18)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種機(jī)械式閥門開關(guān)狀態(tài)在線感知監(jiān)測裝置，其特征在于，所述傳感信號感知倉(13)內(nèi)設(shè)置有傳感器固定機(jī)構(gòu)，上極限點檢測傳感器(18)采用固定支架(22)連接在傳感器固定機(jī)構(gòu)上；傳感器固定機(jī)構(gòu)上設(shè)置有用于安裝上極限位微調(diào)螺釘(17)的通孔。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種機(jī)械式閥門開關(guān)狀態(tài)在線感知監(jiān)測裝置，其特征在于，所述上極限位微調(diào)螺釘(17)與上極限點觸發(fā)器(26)之間設(shè)置有復(fù)位彈簧。

10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任意一項所述的一種機(jī)械式閥門開關(guān)狀態(tài)在線感知監(jiān)測裝置，其特征在于，還包括主板倉(20)和供電與傳輸倉(10)，主板倉(20)內(nèi)設(shè)置有主控單元模塊(19)，主控單元模塊(19)與下極限感知機(jī)構(gòu)和上極限感知機(jī)構(gòu)中的感知元件電性連接；供電與傳輸倉(10)內(nèi)設(shè)置有天線內(nèi)接口(11)和供電電源，天線內(nèi)接口(11)對應(yīng)連接有天線(1)。

11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種機(jī)械式閥門開關(guān)狀態(tài)在線感知監(jiān)測裝置，其特征在于，設(shè)上極限位微調(diào)螺釘?shù)穆菁y配合長度為l，彈簧系數(shù)為k1，彈簧所受的力為f1，下部圓柱機(jī)構(gòu)的長度為l0；為了實現(xiàn)觸發(fā)上極限點檢測傳感器，適用于閥門開啟的絲桿長度范圍δl如下：

12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種機(jī)械式閥門開關(guān)狀態(tài)在線感知監(jiān)測裝置，其特征在于，設(shè)下極限位微調(diào)螺釘?shù)穆菁y配合長度為h，彈簧系數(shù)為k2，彈簧所受的力為f2；為了實現(xiàn)觸發(fā)下極限點檢測傳感器，則適用于閥門關(guān)閉的絲桿長度范圍δg如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種機(jī)械式閥門開關(guān)狀態(tài)在線感知監(jiān)測裝置，屬于閥控技術(shù)領(lǐng)域，包括機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)、下極限感知機(jī)構(gòu)和上極限感知機(jī)構(gòu)；所述機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)設(shè)置在閥門絲杠的運(yùn)動路徑一側(cè)，受閥門絲杠的行程驅(qū)動觸發(fā)下極限感知機(jī)構(gòu)發(fā)出位置信號一；上極限感知機(jī)構(gòu)設(shè)置在閥門絲杠的行程路徑上，受閥門絲杠的動作末端觸發(fā)發(fā)出位置信號二。本發(fā)明裝置結(jié)合閥門絲杠的開合動作，設(shè)計了相應(yīng)的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)和上下極限感知機(jī)構(gòu)，可以實現(xiàn)對閥門閥位狀態(tài)的監(jiān)測。

技術(shù)研發(fā)人員：王仕強(qiáng),何莎,徐強(qiáng),俞嘉敏,晏琰,劉映雪,劉毅超,蔡科濤,趙琪月,侯曉梅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國石油天然氣集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15