一种智能安全截断装置的制作方法

本发明属于天然气管道安全设备技术领域，具体涉及一种智能安全截断装置。

背景技术：

随着我国天然气大力推广应用，带动了管路输送控制元件市场需求的快速增长，目前气井井口使用的紧急截断闸阀大都采用液动控制系统，油温变化引起油粘度变化很大程度上影响了控制的精度；另一部分采用先导结构，降低阀座作用于闸板的介质力，但先导节流小孔易低温冻堵，且介质中含砂易堵塞节流孔，从而导致截断功能失效。

市场上紧急切断阀主体采用截止阀，密封采用软密封，结构选用金属锥面加工环槽，并安装橡胶密封件进行挤压密封；同时驱动控制部分采用先导结构，通过节流孔在主阀芯上下腔建立压差，通过主阀芯压差力进行开关阀操作。

采用上述方案，锥面软密封结构易于密封，但介质中含有硫化氢及压裂砂，容易造成非金属密封面的损坏，从而产生天然气泄漏；考虑现场冬季温度低(零下20度左右)，同时天然气介质中伴有水分，低温下易结冰，导致先导结构冻堵无法打开，阀门无法正常开关；产品性能不稳定，需经常维护返修，成本增加。

现场远控紧急切断球阀，由弹簧及驱动气缸组成，通过控制驱动气源推动气缸作往复运动，从而控制主弹簧，同时通过齿轮齿条进行转换作用于球体上进行开关阀。其采用现场空压机进行增压提供动力源，手动通过自带氮气增压装置进行控制。

采用上述方案，因气泵增压过程较慢，造成阀门开启时间过长；紧急切断功能完全依赖外界电源以及气源，如遇新井数传不到位或电力不足的情况，势必造成紧急切断功能失效，不能有效保护管线的正常生产。同时采用外界气源作为动力源使用条件局限，手动氮气装置需重复充气，使用不方便且成本高昂。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种智能安全截断装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能安全截断装置，包括手动控制模块、气缸控制模块和本体组件模块，所述手动控制模块与智能控制模块相连接，所述智能控制模块与电机储能模块相连接，所述气缸控制模块与锁定控制模块相连接，所述本体组件模块的上方设有阀位指示器。

进一步地，所述气缸控制模块包括气缸活塞和气源接头，所述气缸活塞位于气缸腔体内的部分套有高压弹簧，所述气源接头通过气源通道与气缸的腔体相连通。

进一步地，所述电机储能模块包括电机，所述电机与棘轮棘爪组件转动连接，所述棘轮棘爪组件与涡卷弹簧组相连接。

进一步地，所述锁定控制模块包括冲程式电磁铁、气缸转向块和锁定套，所述冲程式电磁铁与锁定平衡杆连接，所述气缸转向块设置于锁定平衡杆的前端，所述锁定平衡杆与锁定滚珠丝杠副连接，所述锁定滚珠丝杆副的底端设有阀位指示标，所述锁定套的围面槽口设有锁定拨杆，且锁定拨杆与锁定滚珠丝杠副的丝杠相卡接。

进一步地，所述本体组件模块包括本体和提升丝杠螺母副，所述本体上设有阀座，所述阀座上设有闸板，所述提升丝杠螺母副从上至下依次设有齿轮盘、双推力轴承和阀盖，所述阀盖与提升丝杠螺母副之间通过密封材料密封，阀盖的两侧设有压力变送器。

本发明的技术效果和优点：该智能安全截断装置，完善了天然气、石油管线安全装置的应用功能，实现了集紧急截断、自动控制等功能的独立产品，对气田安全生产应用更可靠，更经济。对于进一步提高气田安全生产、丰富阀门的技术理论、拓宽研发技术的市场等都具有一定的理论和应用价值。同时降低了人员的出行率，节约成本；提高天然气井的利用率，尤其在新井数传不到位的情况下可放心使用，减少了现场安全生产的风险，节约了劳动成本，经济效益明显提高，一次投入，长期受益。大大减少了井口工作人员的安全风险，同时在劳动组织优化、生产管理组织优化方面也取得较好的效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的气缸控制模块结构示意图；

图3为本发明的电机储能模块结构示意图；

图4为本发明的锁定控制模块结构示意图；

图5为本发明的本体组件模块结构示意图。

图中：1本体组件模块、2阀位指示器、3气缸控制模块、4锁定控制模块、5手动控制模块、6智能控制模块、7电机储能模块、8高压弹簧、9气缸、10气源接头、11气缸活塞、12涡卷弹簧组、13棘轮棘爪组件、14锁定套、15锁定拨杆、16气缸转向块、17锁定滚珠丝杠副、18阀位指示标、19锁定平衡杆、20冲程式电磁铁、21提升丝杠螺母副、22阀盖、23压力变送器、24闸板、25本体、26阀座、27双推力轴承、28齿轮盘。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-5所示的一种智能安全截断装置，包括手动控制模块5、气缸控制模块3和本体组件模块1，所述手动控制模块5与智能控制模块6相连接，所述智能控制模块6与电机储能模块7相连接，所述气缸控制模块3与锁定控制模块4相连接，所述本体组件模块1的上方设有阀位指示器2。

所述气缸控制模块3包括气缸活塞11和气源接头10，所述气缸活塞11位于气缸腔体内的部分套有高压弹簧8，所述气源接头10通过气源通道与气缸9的腔体相连通。

所述电机储能模块7包括电机，所述电机与棘轮棘爪组件13转动连接，所述棘轮棘爪组件13与涡卷弹簧组12相连接。设有电气和机械式双重高低压保护单元，两种控制单元相互独立，互不干涉；增加紧急阶段的可靠性及稳定性。

电气控制单元通过压力变送器检测管线压力，当压力值异常超过或低于程序预设值时，控制程序发出命令信号关闭阀门，截断管线介质，保证安全生产。

机械式控制单元即气缸控制模块，气缸设有一组高低压调节弹簧，相互独立调节，互不影响，调高调节精度；当管线压力异常时推动活塞解锁锁定模块，关闭阀门，保证安全生产。

所述锁定控制模块4包括冲程式电磁铁20、气缸转向块16和锁定套14，所述冲程式电磁铁20与锁定平衡杆19连接，所述气缸转向块16设置于锁定平衡杆19的前端，所述锁定平衡杆19与锁定滚珠丝杠副17连接，所述锁定滚珠丝杆副17的底端设有阀位指示标18，所述锁定套14的围面槽口设有锁定拨杆15，且锁定拨杆15与锁定滚珠丝杠副17的丝杠相卡接。通过DC24V直流电机，电机扭矩12N·m，行星减速器减速比1:64，电机顺时针旋转带动棘轮棘爪组件，进而带动涡卷弹簧组旋转储能；当需关阀时，涡卷弹簧释放能量反转，带动棘轮棘爪处齿轮盘旋转，传递至提升机构——滚珠丝杠，从而将旋转运动转化为直线运动，关闭阀门；同时涡卷弹簧反转时，由棘轮棘爪离合电机组件，避免电机反转。

所述本体组件模块1包括本体25和提升丝杠螺母副21，所述本体25上设有阀座26，所述阀座26上设有闸板24，所述提升丝杠螺母副21从上至下依次设有齿轮盘28、双推力轴承27和阀盖22，所述阀盖22与提升丝杠螺母副21之间通过密封材料密封，阀盖22的两侧设有压力变送器23。闸板与阀杆(主丝杠)通过T型槽连接，开关阀传动通过滚珠丝杠，减小驱动力矩，降低涡卷弹簧力以及电机功率；闸板与阀座表面对焊司太立硬质合金，保证其耐磨性和抗冲蚀以及防腐蚀能力；保证该装置在恶劣的工作环境下，工作可靠稳定；阀体底部设有排污孔，定期关阀状态下排出介质堆积砂砾以及杂质，避免堆积影响闸板运动不到位。

开阀

关阀状态下，在介质密封力和预紧弹簧力的共同作用下，将阀座压紧在闸板上，阀门关闭密封严实；正常生产开阀时，给主电机通电，通过滚珠丝杠传递，克服摩擦力并对涡卷弹簧储能，提升到开位时，锁定模块锁止阀杆，阀门处于开启位置，电机断电。

远程关阀

正常生产中，需要远程电控关闭阀门时，通过远程操作命令给冲程式电磁铁通电，推动平衡杆破坏锁定机构的支撑，闸板在涡卷弹簧的作用下迅速向下回位至关阀位置，阀门完全关闭，将井口与后续管线完全隔绝。

紧急截断

日常生产中，当管线压力异常时以及其它突发状况，需要紧急自动关闭阀门时，通过程序自动检测，给冲程式电磁铁通电，或者气缸控制组件检测推动转向块，从而带动平衡杆破坏锁定机构的支撑，闸板在涡卷弹簧的作用下迅速向下回位至关阀位置，阀门完全关闭，将井口与后续管线完全隔绝。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。