一种具备高可靠性和内置冗余功能的SCM液压系统的制作方法

本发明涉及一种海洋石油开采技术领域，特别是关于一种具备高可靠性和内置冗余功能的scm液压系统。

背景技术：

水下控制模块(subseacontrolmodule)又称scm，是深海油气开采系统的重要组成部分，通过接收水上设施主控系统mcs控制信号来控制scm内部dcv的启闭，实现对安装于采油树及流程中各种功能阀的启闭，其担负着控制水下阀门开启和关闭、收集和发送流体的温度、压力等数据信息的功能。

而现有设计中对于scm液压系统中过滤器的设置一般为scm内置过滤器，使得过滤器滤芯在因为堵死或其他原因而失去过滤作用的时候，往往需要将整个scm进行回收，在陆地上进行过滤器的维修或替换，工作难度大、不利于提高工作效率。dcv阀是scm最核心的关键部件，dcv阀的可靠性对整个系统影响非常大，且在scm液压系统中，dcv阀会出现打不开或者关不上等常见故障，这对于scm液压系统在控制关键回路时都带来极大的影响。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种具备高可靠性和内置冗余功能的scm液压系统，其能对控制关键液压回路的dcv阀设置冗余可使整个系统的可靠性提高，并能有效降低工作难度和维修成本，提高工作效率。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种具备高可靠性和内置冗余功能的scm液压系统，其包括：输入阀块、可拆卸过滤器组块、dcv阀组块和液压油排海阀组；所述输入阀块的输出端与所述可拆卸过滤器组块的输入端通过管道连接，所述可拆卸过滤器组块的输出端与所述dcv阀组块的输入端通过管道连接；所述dcv阀组块与所述液压油排海阀组之间通过管道连接，所述输入阀块作为液压油的输入端，所述可拆卸过滤器组块用于过滤液压油中的杂质、且便于拆卸更换，通过控制所述dcv阀组块中dcv阀门的启闭来控制安装于采油树及各种流程功能阀的启闭。

进一步，所述输入阀块包括高压输入管路、低压输入管路、第一梭阀和第二梭阀；所述高压输入管路的输出端与第一梭阀的输入端连接，所述第一梭阀的输出端与所述可拆卸过滤器组块通过快速连接液压接头连接，所述低压输入管路的输出端与第二梭阀的输入端连接，所述第二梭阀的输出端与所述可拆卸过滤器组块通过快速连接液压接头连接。

进一步，所述高压输入管路和低压输入管路的管路数均设置为2条，分别对应所述第一梭阀和所述第二梭阀的两个输入端。

进一步，所述第一梭阀的输出端通过管道并联连接高压蓄能器，所述第二梭阀的输出端通过管道并联连接低压蓄能器。

进一步，所述可拆卸过滤器组块通过所述快速连接液压接头管道连接在scm主体框架外；所述可拆卸过滤器组块包括高压过滤器和低压过滤器；所述高压过滤器的输入端与所述第一梭阀的输出端通过管道连接，所述高压过滤器与所述dcv阀组块之间设置高压管路并经高压管路连通，所述低压过滤器与所述dcv阀组块之间设置第一低压管路并经第一低压管路连通。

进一步，所述高压管路上设置有高压流量计预留安装位，所述低压管路上设置有低压流量计预留安装位；所述第一低压管路上还并联设置有所述第二低压管路，作为先导液压输入管路，将先导液压输入各个dcv阀；所述第二低压管路的输入端安装有滤压过滤器滤芯。

进一步，所述dcv阀组块包括主阀块、第二阀块、第三阀块、第四阀块、第五阀块和第六阀块；所述主阀块包括第一双电磁阀dcv阀、第二双电磁阀dcv阀、第一两位两通电磁阀和第二两位两通电磁阀；所述第一双电磁阀dcv阀的输入端连接所述第一低压管路，所述第一双电磁阀dcv阀的输出端连接所述第一两位两通电磁阀的输入端，所述第一两位两通电磁阀的输出端连接所述快速连接液压接头；所述第二双电磁阀dcv阀和第二两位两通电磁阀的连接方式与所述第一两位两通电磁阀和第一双电磁阀dcv阀的连接方式相同；所述第一两位两通电磁阀和第二两位两通电磁阀的输出端并联与所述快速连接液压接头通过管道连接；

所述第二阀块包括第三双电磁阀dcv阀、第四双电磁阀dcv阀、第五双电磁阀dcv阀和第六双电磁阀dcv阀；所述第三双电磁阀dcv阀的输入端与所述第一低压管路连接，所述第三双电磁阀dcv阀的输出端与所述快速连接液压接头通过管道连接；所述第四双电磁阀dcv阀的输入端与高压管路连接，所述第四双电磁阀dcv阀的输出端与所述快速连接液压接头通过管道连接；所述第五双电磁阀dcv阀和第六双电磁阀dcv阀的连接方式与所述第三双电磁阀dcv阀和第四双电磁阀dcv阀的连接方式相同；

所述第三阀块包括第七双电磁阀dcv阀、第八双电磁阀dcv阀、第九双电磁阀dcv阀和第十双电磁阀dcv阀；所述第七双电磁阀dcv阀的输入端与所述第一低压管路连接，所述第七双电磁阀dcv阀的输出端与所述快速连接液压接头通过管道连接；所述第八双电磁阀dcv阀的输入端与所述第一低压管路连接，所述第八双电磁阀dcv阀的输出端与所述快速连接液压接头通过管道连接；所述第九双电磁阀dcv阀和第十双电磁阀dcv阀的连接方式与所述第七双电磁阀dcv阀和第八双电磁阀dcv阀的连接方式相同；

所述第四阀块包括第十一双电磁阀dcv阀、第十二双电磁阀dcv阀、第十三双电磁阀dcv阀和第十四双电磁阀dcv阀；所述第十一双电磁阀dcv阀的输入端与所述第一低压管路连接，所述第十一双电磁阀dcv阀的输出端与所述快速连接液压接头通过管道连接，所述第十二双电磁阀dcv阀的输入端与高压管路连接，所述第十二双电磁阀dcv阀的输出端与所述快速连接液压接头通过管道连接；所述第十三双电磁阀dcv阀和第十四双电磁阀dcv阀的连接方式与所述第十一双电磁阀dcv阀和第十二双电磁阀dcv阀的连接方式相同；

所述第五阀块包括第十五双电磁阀dcv阀、第十六双电磁阀dcv阀、第十七双电磁阀dcv阀和第十八双电磁阀dcv阀；所述第十五双电磁阀dcv阀的输入端与所述第一低压管路连接，所述第十五双电磁阀dcv阀的输出端与所述快速连接液压接头通过管道连接，所述第十六双电磁阀dcv阀的输入端与所述第一低压管路连接，所述第十六双电磁阀dcv阀的输出端与所述快速连接液压接头通过管道连接；所述第十七双电磁阀dcv阀和第十八双电磁阀dcv阀的连接方式与所述第十五双电磁阀dcv阀和第十六双电磁阀dcv阀的连接方式相同；

所述第六阀块包括第十九双电磁阀dcv阀、单电磁阀dcv阀、第二十双电磁阀dcv阀和第二十一双电磁阀dcv阀；所述第十九双电磁阀dcv阀的输入端与所述第一低压管路连接，所述第十九双电磁阀dcv阀的输出端与所述快速连接液压接头通过管道连接，所述单电磁阀dcv阀的输入端与所述第一低压管路连接，所述单电磁阀dcv阀的输出端与所述快速连接液压接头通过管道连接；所述第二十双电磁阀dcv阀和第二十一双电磁阀dcv阀的连接方式与所述第十九双电磁阀dcv阀的连接方式相同。

进一步，所述液压油排海阀组包括低压回流排海阀和高压回流排海阀；所述低压回流排海阀通过并联设置的低压排海管路与低压回流管路连通，所述高压回流排海阀通过并联设置的高压排海管路与高压回流管路连通。

进一步，所述第四双电磁阀dcv阀、第六双电磁阀dcv阀、第十二双电磁阀dcv阀和第十四双电磁阀dcv阀的回流端都与所述高压回流管路连接，其余所有双电磁阀dcv阀和单电磁阀dcv阀的回流端均与所述低压回流管路连接。

进一步，所述输入阀块所提供的液压油为水基液压油，所述高压输入管路的液压油压力为0-10000psi，所述低压输入管路的液压油压力为0-5000psi。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明的dcv阀组块中的主阀块的冗余设计可以在第一双电磁阀dcv阀出现故障的时候立刻关闭第一两位两通电磁阀，然后切换到第二双电磁阀dcv阀和第二两位两通电磁阀，保证scm液压系统的正常运行。dcv阀是scm最核心的关键部件，其可靠性对整个系统影响非常大。对控制关键液压回路的dcv阀设置冗余可使整个系统的可靠性提高。2、本发明把高压及低压过滤器外置，过滤器在工作过程中因为堵死或者其他原因而失去过滤作用时可以直接拔开过滤器与梭阀之间的快速连接液压接头，将过滤器连壳拆下并回收，在陆上进行滤芯更换或者过滤器的维修，而不需要将整个scm回收。降低工作难度和维修成本，提高工作效率。3、本发明的高压输入管路和低压输入管路都是双路设计，可以有效提高scm液压系统供油的可靠性。

附图说明

图1是本发明的scm液压系统整体结构示意图。

附图标记：1-第一双电磁阀dcv阀，2-第二双电磁阀dcv阀，3-第三双电磁阀dcv阀，4-第四双电磁阀dcv阀，5-第五双电磁阀dcv阀，6-第六双电磁阀dcv阀，7-第七双电磁阀dcv阀，8-第八双电磁阀dcv阀，9-第九双电磁阀dcv阀，10-第十双电磁阀dcv阀，11-第十一双电磁阀dcv阀，12-第十二双电磁阀dcv阀，13-第十三双电磁阀dcv阀，14-第十四双电磁阀dcv阀，15-第十五双电磁阀dcv阀，16-第十六双电磁阀dcv阀，17-第十七双电磁阀dcv阀，18-第十八双电磁阀dcv阀，19-第十九双电磁阀dcv阀，20-第二十双电磁阀dcv阀，21-第二十一双电磁阀dcv阀，22-单电磁阀dcv阀，23-第一两位两通电磁阀，24-第二两位两通电磁阀，25-低压回流排海阀，26-高压回流排海阀，27-第一梭阀，28-第二梭阀，29-低压过滤器，30-高压过滤器，31-高压蓄能器，32-低压蓄能器，33-滤压过滤器滤芯，34-低压流量计预留安装位，35-高压流量计预留安装位。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。除非另有明确的规定和限定，术语“管道”、“管路”应做广义理解，例如，可以是液压管，也可以是机械加工的液压流道。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

如图1所示，本发明提供一种具备高可靠性和内置冗余功能的scm液压系统，其包括输入阀块、可拆卸过滤器组块、dcv阀组块和液压油排海阀组。输入阀块的输出端与可拆卸过滤器组块的输入端通过管道连接，可拆卸过滤器组块的输出端与dcv阀组块的输入端通过管道连接。dcv阀组块与液压油排海阀组之间通过管道连接，输入阀块作为液压油的输入端，可拆卸过滤器组块用于过滤液压油中的杂质、且便于拆卸更换，通过控制dcv阀组块中dcv阀门的启闭来控制安装于采油树及各种流程功能阀的启闭。

在一个优选的实施例中，输入阀块包括高压输入管路、低压输入管路、第一梭阀27和第二梭阀28。高压输入管路的输出端与第一梭阀27的输入端连接，第一梭阀27的输出端与可拆卸过滤器组块通过快速连接液压接头连接。低压输入管路的输出端与第二梭阀28的输入端连接，第二梭阀28的输出端与可拆卸过滤器组块通过快速连接液压接头连接。

上述实施例中，高压输入管路和低压输入管路的管路数均设置为2条，分别对应第一梭阀27和第二梭阀28的两个输入端。

上述实施例中，第一梭阀27的输出端通过管道并联连接高压蓄能器31，第二梭阀28的输出端通过管道并联连接低压蓄能器32。

在一个优选的实施例中，可拆卸过滤器组块是通过快速连接液压接头管道连接在scm主体框架外，实现可拆卸连接。可拆卸过滤器组块包括高压过滤器30和低压过滤器29。高压过滤器30的输入端与第一梭阀27的输出端通过管道连接，高压过滤器30与dcv阀组块之间设置高压管路并经高压管路连通；低压过滤器29与dcv阀组块之间设置第一低压管路并经第一低压管路连通。

其中，高压管路上设置有高压流量计预留安装位35，低压管路上设置有低压流量计预留安装位34。第一低压管路上还并联设置有第二低压管路，作为先导液压输入管路，将先导液压输入各个dcv阀；第二低压管路的输入端安装有滤压过滤器滤芯33。

在一个优选的实施例中，dcv阀组块包括主阀块、第二阀块、第三阀块、第四阀块、第五阀块和第六阀块。其中：

主阀块包括第一双电磁阀dcv阀1、第二双电磁阀dcv阀2、第一两位两通电磁阀23和第二两位两通电磁阀24。第一双电磁阀dcv阀1的输入端连接第一低压管路，第一双电磁阀dcv阀1的输出端连接第一两位两通电磁阀23的输入端，第一两位两通电磁阀23的输出端连接快速连接液压接头。第二双电磁阀dcv阀2和第二两位两通电磁阀24的连接方式与第一两位两通电磁阀23和第一双电磁阀dcv阀1的连接方式相同。第一两位两通电磁阀23和第二两位两通电磁阀24的输出端并联与快速连接液压接头通过管道连接。

第二阀块包括第三双电磁阀dcv阀3、第四双电磁阀dcv阀4、第五双电磁阀dcv阀5和第六双电磁阀dcv阀6。第三双电磁阀dcv阀3的输入端与第一低压管路连接，第三双电磁阀dcv阀3的输出端与快速连接液压接头通过管道连接；第四双电磁阀dcv阀4的输入端与高压管路连接，第四双电磁阀dcv阀4的输出端与快速连接液压接头通过管道连接。第五双电磁阀dcv阀5和第六双电磁阀dcv阀6的连接方式与第三双电磁阀dcv阀3和第四双电磁阀dcv阀4的连接方式相同。

第三阀块包括第七双电磁阀dcv阀7、第八双电磁阀dcv阀8、第九双电磁阀dcv阀9和第十双电磁阀dcv阀10。第七双电磁阀dcv阀7的输入端与第一低压管路连接，第七双电磁阀dcv阀7的输出端与快速连接液压接头通过管道连接；第八双电磁阀dcv阀8的输入端与第一低压管路连接，第八双电磁阀dcv阀8的输出端与快速连接液压接头通过管道连接。第九双电磁阀dcv阀9和第十双电磁阀dcv阀10的连接方式与第七双电磁阀dcv阀7和第八双电磁阀dcv阀8的连接方式相同。

第四阀块包括第十一双电磁阀dcv阀11、第十二双电磁阀dcv阀12、第十三双电磁阀dcv阀13和第十四双电磁阀dcv阀14。第十一双电磁阀dcv阀11的输入端与第一低压管路连接，第十一双电磁阀dcv阀11的输出端与快速连接液压接头通过管道连接，第十二双电磁阀dcv阀12的输入端与高压管路连接，第十二双电磁阀dcv阀12的输出端与快速连接液压接头通过管道连接。第十三双电磁阀dcv阀13和第十四双电磁阀dcv阀14的连接方式与第十一双电磁阀dcv阀11和第十二双电磁阀dcv阀12的连接方式相同。

第五阀块包括第十五双电磁阀dcv阀15、第十六双电磁阀dcv阀16、第十七双电磁阀dcv阀17和第十八双电磁阀dcv阀18。第十五双电磁阀dcv阀15的输入端与第一低压管路连接，第十五双电磁阀dcv阀15的输出端与快速连接液压接头通过管道连接，第十六双电磁阀dcv阀16的输入端与第一低压管路连接，第十六双电磁阀dcv阀16的输出端与快速连接液压接头通过管道连接。第十七双电磁阀dcv阀17和第十八双电磁阀dcv阀18的连接方式与第十五双电磁阀dcv阀15和第十六双电磁阀dcv阀16的连接方式相同。

第六阀块包括第十九双电磁阀dcv阀19、单电磁阀dcv阀22、第二十双电磁阀dcv阀20和第二十一双电磁阀dcv阀21。第十九双电磁阀dcv阀19的输入端与第一低压管路连接，第十九双电磁阀dcv阀19的输出端与快速连接液压接头通过管道连接，单电磁阀dcv阀22的输入端与第一低压管路连接，单电磁阀dcv阀22的输出端与快速连接液压接头通过管道连接。第二十双电磁阀dcv阀20和第二十一双电磁阀dcv阀21的连接方式与第十九双电磁阀dcv阀19的连接方式相同。

使用时，对主阀块上的dcv阀设置冗余，当scm液压系统开始工作时，通过水上主控系统mcs控制第一双电磁阀dcv阀1和第一两位两通电磁阀23正常开启，第二双电磁阀dcv阀2和第二两位两通电磁阀24保持关闭，scm液压系统保压正常工作。当第一双电磁阀dcv阀1发生故障时，例如dcv阀门突然关闭而打不开时，主控系统收到信号立即关闭第一两位两通电磁阀23，自动打开第二双电磁阀dcv阀24和第二两位两通电磁阀2，实现冗余控制回路的自动切换，维持scm液压系统对相应执行阀的液压控制。当scm液压系统进行泄压时，第一双电磁阀dcv阀1发生故障关不上时，主控系统收到信号立即关闭第一两位两通电磁阀23，液压油通过关闭着的第二双电磁阀dcv阀2和第二两位两通电磁阀24泄放。由此，实现了冗余dcv阀的互锁联动机制。

在一个优选的实施例中，液压油排海阀组包括低压回流排海阀25和高压回流排海阀26。低压回流排海阀25通过并联设置的低压排海管路与低压回流管路连通，高压回流排海阀26通过并联设置的高压排海管路与高压回流管路连通。

上述各实施例中，第四双电磁阀dcv阀4、第六双电磁阀dcv阀6、第十二双电磁阀dcv阀12和第十四双电磁阀dcv阀14的回流端都与高压回流管路连接，其余所有双电磁阀dcv阀和单电磁阀dcv阀22的回流端均与低压回流管路连接。

上述各实施例中，输入阀块所提供的液压油为水基液压油，高压输入管路的液压油压力为0-10000psi，低压输入管路的液压油压力为0-5000psi。

综上，本发明在使用时，以高压液压管路为例，高压液压油同时经由2个快速连接液压接头进入所述高压液压输入管路，利用第一梭阀27的快速切换作用，选择其中一路液压输入，进入外置的高压过滤器30进行过滤，在第一梭阀27与高压过滤器30连接的管路上还并联设置有高压蓄能器31，主要起保压、吸收并储蓄多余的液压能的作用。经过高压过滤器30后的高压液压油进入dcv阀组块，dcv阀组块共有六大阀块，高压液压油借由高压管路分别进入每一个包含高压dcv的阀块中，通过开启的dcv，进入输出管路，最后经由快速连接液压接头输出；同样的，低压液压回路的工作流程与高压液回路的工作流程基本一致，不同的是低压液压油经由低压过滤器29过滤处理后沿第一低压管路输入dcv阀组块，高压液压油经由高压过滤器30过滤处理后沿高压管路输入dcv阀组块。

由于高压回路和低压回路上均设置有流量计的预留安装位，可以随时监控管路压力，外置的高、低压过滤器30、29在滤芯损坏或故障时可以将其从快速连接液压接头处拔出进行修理或更换，而不必对整个scm液压系统进行停机修正，加强了系统工作的可靠性和稳定性，对dcv阀组块上关键控制回路会进行加装第二双电磁阀dcv阀和第二两位两通电磁阀的冗余设计，保证在一条功能回路上出现故障时可以及时切换到另一条功能回路而保证系统的继续运行，对于液压输入管路亦进行双路共存的冗余设计，在各方各面对scm液压系统的高可靠性提供保障。

上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。