一种液控阀门控制装置的制作方法

本技术涉及阀门控制，具体涉及一种用于井工厂拉链式压裂施工高压液控阀门控制装置。

背景技术：

1、井工厂拉链式压裂施工是一种新型的水力压裂技术，通过对井工厂多口井同时分别交叉进行压裂、泵送、co2注入等施工，大大提高了施工效率，实现更高效的破岩和更大的破裂面积，从而提高油气井的产量。然而，这种技术的实施需要安全、可靠、精确的高压阀门控制，以确保施工安全和压裂液的准确输送。而在页岩油井及探井实施拉链式压裂施工中，还存在以下问题：

2、1、管路内工作压力一般在70兆帕以上，有些井压力甚至在100兆帕以上。压裂泵车（橇）与主管汇控制阀门、井口的分流闸板阀、投球阀、泵送阀、放压阀等，在操作阀门期间工作人员全部采用手动作业，人员近距离接触高压系统时存在高压刺漏伤人的风险，有较大的安全生产隐患。

3、2、控制阀门数量多，没有集中显示开关的平台。每口井需要控制的阀门超过9个（一般根据每个井场不同地理条件，采用移动式布置），主管汇控制阀门（其控制装置一般安装在主管汇橇上）超过24个；如果4口井拉链式施工，高压管汇中将使用近60多个控制阀门，有的达到5-6口井同时施工。目前只能凭借人工逐个检查开关状态，人工记录开关状态难免存在疏漏，存在该开的未开，该关的未关的可能性，有较大的安全生产隐患。

4、3、在压裂施工中如遇单机突发故障，控制阀门不能远程关闭，单机停机后还处在高压中，造成了不必要的磨损与消耗，如单机高压部分出现刺漏，此时只能关井放压后人员进入对刺漏的单机控制阀门进行关闭，若此时施工正在高砂比加砂阶段，未进行顶替直接关井后极易造成管线沉砂和该井砂堵，有较大的生产质量隐患。

5、4、液动闸板阀由于注脂过量等原因，会导致阀开启或者关闭到位后，脂被压缩致使阀位回弹、电磁换向阀内泄原因等造成阀位开启或关闭不到位，有较大的生产质量隐患和阀板损坏隐患。

技术实现思路

1、针对以上现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种液控阀门控制装置，能够解决以上技术问题。

2、为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

3、一种液控阀门控制装置，包括：

4、至少一台上位机，所述上位机用于远距离控制；

5、液控主站，通过网络电缆与上位机连接，用于接收上位机的控制指令；

6、至少一台固定式液控分站，固定式液控分站通过提供低压直流电源和can通讯的控制线缆与液控主站连接，所述固定式液控分站之间通过控制线缆串联或并联；

7、至少一台移动式液控分站，移动式液控分站通过控制线缆与液控主站或固定式液控分站连接，所述移动式液控分站之间通过控制线缆串联或并联；

8、至少一个液动执行器，所述液动执行器采用油缸或螺旋线摆动马达，安装在需要控制的阀门上，对阀门进行控制，液动执行器通过液压管线与固定式液控分站或移动式液控分站连接，所述固定式液控分站和移动式液控分站通过液压管线向液动执行器提供电源和控制信号。

9、至少一个阀位传感器，阀位传感器通过信号反馈电缆与固定式液控分站或移动式液控分站连接，所述阀位传感器通过所述信号反馈电缆将阀位开、关状态实时反馈给所述液控主站上的触摸屏和指示灯以及所述上位机。

10、动力电缆，用于为液控主站提供380vac的动力电源；由所述液控主站上的开关电源输出低压直流电源给所述固定式液控分站和所述移动式液控分站上的开关电源，其再输出低压直流电源给所述固定式液控分站和所述移动式液控分站上的运动控制器及电磁换向阀供电。

11、还包括进油管线和回油管线，所述进油管线和回油管线用于为液控主站、固定式液控分站和移动式液控分站提供液压源。

12、优选地，所述液控主站设置两台，两台液控主站可以相互备用，也可以在控制距离过远时由两台所述液控主站分成两部分进行控制，所述上位机可对两部分同时控制。

13、优选地，所述液控主站设置一个can通讯及低压直流电源出口，所述can通讯及低压直流电源出口通过控制线缆将所述固定式液控分站和所述移动式液控分站串联在一起组网；或所述液控主站设置多个can通讯及低压直流电源出口，多个can通讯及低压直流电源出口通过控制线缆将所述固定式液控分站和所述移动式液控分站按多条支线进行组网；所述固定式液控分站和所述移动式液控分站上至少设置两个can通讯及低压直流电源出口，用于相邻分站的串接，多出的两个can通讯及低压直流电源出口用于所述固定式液控分站和所述移动式液控分站的分支组网，大大增加了组网站点数量，可实现复杂环境灵活组网，同时也可以有效减轻串联距离过长、低压直流电源线损过大。

14、优选地，所述液控主站包括开关电源、运动控制器、网络交换机、控制面板、指示灯和液压站；所述运动控制器通过网络交换机采用网络电缆与一台或多台上位机通讯，实现在一个或多个区域进行远程控制；或将液控主站内的网络交换机网口接入压裂车的网口，通过压裂机组网线接入到仪表车内，在压裂仪表车内与上位机通讯。所述上位机可以采用1台集中在仪表车（橇）上集中控制，也可以采用多台所述上位机分布在co2仪表车（橇）、压裂施工仪表车（橇）等多处，进行不同区域阀门的远程控制；所述上位机通过以太网线接入网络交换机、采用modbus tcp通讯协议与运动控制器通讯；所述上位机通过控制软件发出指令给所述液控主站的运动控制器，其再通过can总线通讯与液控分站的运动控制器或扩展模块通讯，并输出开关量控制信号给液压电动换向阀，液压电动换向阀控制液动执行器，实现阀门的开、关。

15、优选地，所述固定式液控分站和移动式液控分站结构相同，均包括开关电源、运动控制器和多路电磁换向阀；所述固定式液控分站安装在固定式安装架上，所述移动式液控分站安装在移动式安装架上；所述液控主站的运动控制器与固定式液控分站或移动式液控分站的运动控制器之间、所述固定式液控分站的运动控制器与移动式液控分站的运动控制器之间、所述固定式液控分站的运动控制器之间、所述移动式液控分站的运动控制器之间均采用can总线通讯；所述液控主站内的can总线与低压直流电源通过所述控制线缆传输至所述固定式液控分站和所述移动式液控分站上的运动控制器和电磁换向阀。所述固定式液控分站和所述移动式液控分站根据所需控制的阀门数量配置相应数量的电磁换向阀，也可以通过增加所述固定式液控分站或者所述移动式液控分站的数量增加控制阀门的数量。

16、优选地，所述液控主站和/或固定式液控分站和/或移动式液控分站内设有扩展模块，所述液控主站、固定式液控分站、移动式液控分站内的扩展模块分别与对应的运动控制器采用can总线通讯，当运动控制器的输入输出点不足时，通过增加扩展模块与运动控制器通过can总线通讯，扩展模块的作用是增加输入输出点。

17、优选地，所述液控主站控制液压站并通过所述进油管线和所述回油管线将所述固定式液控分站和所述移动式液控分站内的电磁换向阀串接，所述固定式液控分站和所述移动式液控分站内的电磁换向阀通过所述液压管线与所述液动执行器连接，所述液控主站通过接受来自所述上位机的控制指令实现远距离阀门控制、通过接受来自所述液控主站上的开关按钮信号或者触摸屏指令实现本地阀门控制。

18、优选地，所述液控主站的控制面板上设置有功能键，所述功能键与开关按钮联动，只有功能键与开关按钮同时按下时方能给所述液控主站的运动控制器发送指令，防止发生误操作。

19、优选地，所述液控主站的控制面板上设置有选择键，所述选择键用于选择需要控制的所述固定式液控分站和所述移动式液控分站，这样可以减少开关按钮的数量。当按下阀门的开（或关）按钮式，按钮指示灯闪烁，表示阀门正在开启（或关闭）过程中，当阀位开到位（或关到位）时，所述阀位传感器给移运动控制器发送指令，按钮指示灯变成常亮，表示阀门开（关）到位，状态表达直观清晰。

20、本实用新型中，当电磁阀开关到位后断开电磁阀线圈电源后，由于电磁阀会有非常轻微的内泄，会造成所述液动执行器轻微缓慢的动作，时间较长时会引起阀门的误开启。如果保持电磁阀线圈电源，且所需控制的阀门过多，则要求低压直流电源功率很大。因此，液控主站上的运动控制器具有按照一定时间间隔、分批次循环重复最近一次开关指令，防止内泄引起的误动作并减少对低压直流电源功率的要求。

21、与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

22、1、本实用新型能将参与压裂施工的所有阀门全部进行远程液压控制，大大提高了现阶段国内压裂施工阀门控制的水平，并可与压裂机组控制系统通讯或结合，通过“先开阀后启泵、先停泵后关阀”、“每口井预先设定的阀门控制策略”等控制保护逻辑，提升设备运行和阀门群控联动的安全性能。

23、2、本实用新型通过增加固定式液控分站或者移动式液控分站内电磁换向阀数量来增加每台分站的阀门控制数量、也可以通过增加固定式液控分站或者移动式液控分站数量来增加总的阀门控制数量，组态灵活多变，特别适合井工厂压裂施工时的多井口交叉施工作业的复杂工况条件。

24、3、本实用新型中安装井场控制区域的液控分站采用低压直流电源安全可靠。

25、4、本实用新型可依据不同施工流程提前设定阀门控制策略防止误操作。

26、5、可采用串联组网或不同分支组网，理论上最大可以组网256个站点，可实现复杂环境灵活组网，同时也可以有效减轻串联距离过长、低压直流电源线损过大。

27、6、具有按照一定时间间隔、分批次循环重复最近一次开关指令，防止内泄引起的误动作并减少对低压直流电源功率的要求。

28、7、采用两台液控主站作为互相备用；也可以在控制距离过远时由两台所述液控主站分成两部分进行控制，用上位机可对两部分同时控制。