高压旋塞阀远程控制系统的制作方法

本发明涉及石油设备领域，具体地，涉及一种用于压裂施工现场地面高压管汇卸压的高压旋塞阀远程控制系统。

背景技术：

现有技术的压裂施工中，通常有一组地面高压管汇系统，高压管汇系统中有一组高压旋塞阀，目前是由人工到现场操作，由于现场属高压区域，存在着严重的安全隐患，因而提出了高压旋塞阀的远程控制。目前存在有高压旋塞阀液压远程控制和气动远程控制系统，然而液压远程控制系统存在着系统复杂、环境污染严重等问题，气动控制系统也存在着系统复杂，而且随动性差，难于精确控制阀门的开启度等问题。且两者都存在着制造成本高，结构复杂，可控性差等问题。

技术实现要素：

针对以上现有技术的不足，本发明提出一种高压旋塞阀远程控制系统，其具有结构简单、制造成本低、使用安全环保、操作方便简单、控制精度高等的优点。

为达到上述目的，本发明提供一种高压旋塞阀远程控制系统，包括控制单元和执行单元两部分，控制单元设置有一操作系统，操作人员通过该操作系统来设定一阀开口度，并且将一阀开口度给定信号传送给PLC；

执行单元与高压旋塞阀固定连接，所述PLC将所述阀开口度给定信号传送给所述执行单元以控制高压旋塞阀阀芯的动作；

同时，所述执行单元将一阀开口度位置信号反馈给所述PLC，PLC再传送给所述操作系统，供操作人员监视。

进一步地，所述操作系统为触摸屏。

进一步地，在所述执行单元将所述阀开口度位置信号反馈给所述PLC的步骤中，所述执行单行内部设置有角位移传感器，所述角位移传感器与高压旋塞阀阀芯同步转动，所述角位移传感器经转动产生一模拟信号，所述模拟信号经模拟转换器转换成数字并与所述操作系统上设定的阀开度的输入值进行比较，并将比较结果传送至所述PLC。

进一步地，所述设定阀开口度的方式包括固定开口度设定和任意开口度设定两种。

进一步地，所述执行单元由大减速比的齿轮传动机构和蜗轮蜗杆副组成。

进一步地，所述执行单元与所述控制单元之间通过中间连接电缆连接。

进一步地，所述中间连接电缆由5芯带屏蔽的信号电缆和3芯电源电缆构成。

本发明的技术原理如下：

本发明的旋塞阀远程控制系统分为控制单元和执行单元两部分。控制单元中，操作人员通过触摸屏设置阀开度给定信号给PLC，PLC控制执行单元的阀动作；同时，执行单元的阀开度位置信号反馈给PLC，PLC再传送给触摸屏，提供给操作人员监视。

本发明的有益效果如下：

与现有技术相比，本发明的高压旋塞阀电控远程控制系统远比液动或气动控制系统先进，具有操作容易，制作简单，制造成本低，安全环保，低耗能，维护便捷等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的其中两幅，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的高压旋塞阀远程控制系统总原理与外部接线的结构示意图；

图2为本发明实施例的高压旋塞阀远程控制系统的控制单元原理及内部接线示意图；

图3为本发明实施例的高压旋塞阀远程控制系统的执行单元原理及内部接线示意图。

附图标记

100 控制单元；110 触摸屏；120 3芯电源电缆；130 5芯信号电缆；140 整流器；200 执行单元；

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明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的较佳实施例，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。

本发明的高压旋塞阀远程控制系统，包括控制单元和执行单元两部分，控制单元搁置在控制箱内，控制单元设置有一触摸屏操作系统，操作人员通过触摸屏来设定一阀开口度，并且将一阀开口度给定信号传送给PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)；执行单元与高压旋塞阀固定连接，具体地，执行单元通过执行单元支架而与高压旋塞阀装配在一起，PLC将阀开口度给定信号传送给执行单元以控制高压旋塞阀阀芯的动作；同时，执行单元将一阀开口度位置信号反馈给PLC，PLC再传送给触摸屏，供操作人员监视。

在具体实施例中，在执行单元将阀开口度位置信号反馈给PLC的步骤中，执行单行内部设置有角位移传感器(未示出)，角位移传感器与高压旋塞阀阀芯同步转动，角位移传感器经转动可产生一模拟信号，模拟信号经模拟转换器转换成数字并与所述触摸屏上设定的阀开度的输入值进行比较，并将比较结果传送至PLC，通过控制执行单元中电机的转动来驱动高压旋塞阀阀芯的转动。当该数字小于该输入值时，则PLC将继续传送信号至执行单元来控制高压旋塞阀阀芯的动作；当该数字等于输入值时，则PLC将停止信号传送，从而执行单元停止转动高压旋塞阀阀芯。

参考图1-图3，图1为高压旋塞阀远程控制系统总原理与外部接线的结构示意图；图2为控制单元原理及内部接线示意图；以及图3为执行单元原理及内部接线示意图。在图1中，通过3芯电源电缆120和5芯信号电缆130将控制单元与执行单元电性连接，其中5芯信号电缆中的1号线为开度反馈+，2号线为开度给定+，3号线为开度反馈-，4号线为开度给定-，5号线未用。在图2中，通过整流器140，可以将220VAC电流转换成24VDC，从而提供至触摸屏110和PLC所需的电流。在图3中，5芯信号电缆中的1号线为开度反馈+，2号线为开度给定+，3号线为开度反馈-，4号线为开度给定-，5号线未用。因而根据这种线路布置，可以远程控制高压旋塞阀阀芯的开度大小。

在另一具体实施例中，操作人员通过触摸屏设定阀开口度的方式有两种，一种为固定开口度设定，另一种为任意开口度设定。在固定开口度设定中，控制单元的触摸屏上显示有高压旋塞阀固定开口度大小：

0…………高压旋塞阀处于关闭状态

25％………高压旋塞阀开口角度25°

50％………高压旋塞阀开口角度45°

75％………高压旋塞阀开口角度75°

100％………高压旋塞阀开口角度90°

操作者根据施工要求，用手去触摸这些位置点，高压旋塞阀开口位置就会向这些位置点移动，到位时会自动停止。

在任意开口度设定中，点击触摸屏上的“任意开口度设定”按钮，屏幕上会弹出数字键盘，点击数字键盘上的数字(1～2位数字)，点击确认键，该数字即为高压旋塞阀开口位置，如输入15，高压旋塞阀开口度为15％，如输入35，高压旋塞阀开口度为35％。高压旋塞阀开口位置就会向这些位置点移动，到位时会自动停止。

在一具体实施例中，本发明的高压旋塞阀远程控制系统的执行单元由大减速比的齿轮传动机构和蜗轮蜗杆副组成。该结构中，使高压旋塞阀的最终转速为4转/分；执行单元中电机的输入功率小于300瓦，其输出扭矩为2000NM，该扭矩足以使高压旋塞阀阀芯转动(高压旋塞阀阀芯在满负荷下的转动扭矩为300NM)。

通过以上描述的本发明的高压旋塞阀远程控制系统，高旋塞阀启闭开口度控制精度：±0.5°。

此外，本发明的高压旋塞阀远程控制系统中的执行单元属自然环境冷却，不需要专门的冷却系统。具体地说，远程控制系统执行单元的润滑油在出厂前已加好，一般情况下不需加注润滑油，仅在维修减速机构后才加注润滑油脂，润滑油脂采用高速、耐高温、低粘度的润滑脂。

本发明的高压旋塞阀远程控制系统具有比较广泛的适应性，能够适合不同规格的旋塞阀启闭的自动控制。

此外，本系统的具体安装和操作过程中的注意事项如下：

1高压旋塞阀与主管汇连接时，应有足够的操作空间。

2在接通电源之前，确保高压旋塞阀与主管汇连接可靠。

3除非绝对必要，决不要拆除执行单元外部的防护罩。

4在任何安全装置拆除的情况下请不要启动本控制系统。

5当高压旋塞阀与管汇连接好后，操作者不要近距离观察高压旋塞阀的工作状态，应该通过视频观察高压旋塞阀的工作状态。

6为了防止操作出错，操作者应熟悉所有开关和按钮的准确位置。

7不要用湿手去去接触开关和按钮，否则会引起短路或其它电气故障。

8本系统的操作与设置均采用“高彩.宽屏幕.友好人机界面”触摸屏，操作时请保持手指干净。

9本系统的远程控制箱属非密封结构，须在避雨、避腐蚀性气体环境下使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。