专利名称：采油井口设备自动试压装置及试压控制方法
技术领域：
本发明涉及设备耐压测试技术，具体是一种用于采油井口设备的自动试压装置及试压控制方法。
背景技术：
采油井口设备如采油树、防喷器等要承受来自井内油压的作用，属于高压设备。在井场，这些设备根据使用情况要定期进行耐压测试检验，从而保证设备及人身安全。采油井口设备试压装置主要由试压泵、试压管线、压力传感器构成，试压装置一般通过管汇工具车运到井场进行试压操作。试压时，试压管线与采油井口设备连接，压力传感器安装试压管线上。试压泵通过试压管线对采油井口设备注水加压，压力传感器采集的数据通过操作台上的压力表显示，达到试压设定压力值后，停止试压泵，在一定时间内观察压力值，根据压力值变化情况，判断是否存在泄漏、爆破等情况，进而评定采油井口设备耐压能力。由于试压压力可高达140MPa，试压时，通常一人在操作台操作，其余工作人员要远离试压场所。 一旦井口设备出现泄漏、爆破等情况时，需要立即手动关闭试压泵，而高压下采油井口设备出现泄漏、爆破是非常危险的。
发明内容
本发明的目的是提供一种采油井口设备自动试压装置及试压控制方法，实现采油井口设备试压过程的自动控制功能和安全防护功能。
为实现上述目的，本发明采油井口设备自动试压装置，包括试压泵、试压管线、压力传感器，试压管线与采油井口设备连接，压力传感器安装试压管线上，还包括控制箱、电磁阀，所述控制箱内安装有一PLC控制器，控制箱面板上安装有压力设定旋钮、复位按钮、液晶显示屏，所述压力传感器信号输出端与PLC控制器模拟量输入端连接，所述压力设定旋钮、复位按钮信号输出端分别与PLC控制器数字量输入端连接，液晶显示屏信号输入端与PLC控制器模拟量输出端连接，电磁阀信号输入端与PLC控制器数字量输出端连接，电磁阀控制试压泵运行。
还包括蜂鸣报警器，所述蜂鸣报警器信号输入端与PLC控制器数字量输出端连接，所述控制箱面板上还安装有打压运行指示灯、稳压运行指示灯、蜂鸣报警指示灯，打压运行指示灯、稳压运行指示灯、蜂鸣报警指示灯的信号输入端分别与PLC控制器数字量输出端连接。所述控制箱面板上还安装有紧急按钮，紧急按钮信号输出端与PLC控制器数字量输入端连接。
本发明应用上述采油井口设备自动试压装置的试压控制方法，采取下述步骤
1、 将试压管线与采油井口设备连接；
2、 PLC控制器通电，系统初始化；
3、 通过压力设定旋钮输入试验压力设定值X1;
4、 PLC控制器控制电磁阀通电打开，电磁阀控制试压泵运行，试压泵通过试压管线对采油井口设备注水打压，PLC控制器接收、处理压力传感器采集的压力数据信号后，输出控
制信号控制液晶显示屏实时显示压力数值X;
5、 打压过程
PLC控制器控制打压运行指示灯亮；
若X值同上一时刻值对比下降超出设定范围内时，PLC控制器控制电磁阀断电关闭，试压泵停止运行，PLC控制器控制蜂鸣报警器报警及蜂鸣报警指示灯闪烁，操作人员对采油井
口设备及试压管线进行检査维修，检査维修完成后，按下复位按钮，回到步骤4重新运行；
若x值同上一时刻值对比下降在规定范围内时，试压继续，继续打压至压力数值X二X1
时，PLC控制器控制电磁阀断电关闭，试压泵停止运行，进入稳压过程；
6、 稳压过程；
PLC控制器控制稳压运行指示灯亮；
稳压时间若干分钟，稳压过程中，若x值同上一时刻值对比下降超出设定范围内时，
PLC控制器控制蜂鸣报警器报警及蜂鸣报警指示灯闪烁，操作人员对采油井口设备及试压管
线进行检査维修，检査维修完成后，按下复位按钮，回到步骤4重新运行；
至稳压时间到，若X值同上一时刻值对比下降在设定范围内时，试压结束，PLC控制器控制蜂鸣报警器报警提示，系统停止工作；
7、 打压及稳压的任何阶段，如果中途需要停止工作，直接按紧急按钮，PLC控制器电
磁阀断电关闭，试压泵停止运行，系统停止工作。
本发明控制原理应用PLC控制器实现自动控制。通过压力设定旋钮给PLC控制器的中央处理器CPU输入试验压力设定值X1，通过压力传感器实时采集试压过程中压力数值，压力传感器采集的压力数据通过电流信号传输给CPU， CPU接收压力数据信号并进行存储、运算、分析、比较处理后，发出相应控制信号，控制电磁阀打开或闭合，电磁阀控制试压泵运行。在试压过程中，试压泵首先对试压管线及井口设备 水加压，又称为打压，打压至试验压力设定值X1后，稳压若干分钟，检验采油井口设备的耐压能力。在打压过程中，若出现压力下降超出设定范围时，说明采油井口设备或试压管线存在泄漏或爆破等情况，CPU接收压力传
感器送来的电流信号，通过运算、分析、比较处理后，输出指令控制电磁阀断电关闭，控制试压泵停止运行，同时控制蜂鸣报警器报警及蜂鸣报警指示灯闪烁，指示操作人员进行检査
维修；若压力下降在设定范围内时，继续打压。在稳压过程中，若出现压力下降超出设定范围时，说明采油井口设备或试压管线存在泄漏或爆破等情况，PLC控制器控制蜂鸣报警器报警，指示操作人员进行检査维修；至稳压时间到，若压力下降在设定范围内时，试压结束。综上所述，本发明具有以下功能和优点
一、 应用PLC控制技术，实现了试压过程控制自动化。
二、 打压过程中，打压运行指示灯亮；稳压过程中，稳压运行指示灯亮。如果出现采油井口设备或试压管线泄压或者爆破情况，蜂鸣报警蜂报警，同时PLC控制电磁阀断电关闭
，控制试压泵停止运行。操作人员在确定无危险后开始对采油井口设备及试压管线进行检査、维修，问题解决后，按复位按钮，试压装置才可以重新工作，从而保证设备及人身安全。
三、 控制箱面板上设置液晶显示屏，实时显示所测得的压力数据，便于观察。
四、 如果试压中途需要停止工作，直接按紧急按钮，PLC控制电磁阀断电关闭，控制试压泵停止运行，系统停止工作。
图l是本发明采油井口设备自动试压装置结构示意图；图2是本发明采油井口设备自动试压装置电路原理框图；图3是本发明试压控制方法流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步说明
如图1所示，本实施例对采油井口设备采油树7进行耐压测试检验。自动试压装置包括试压泵l、电磁阀2、控制箱3、试压管线4、压力传感器5、蜂鸣报警器6。试压管线4与采油树7进行连接，压力传感器5安装试压管线4上，蜂鸣报警器6安装在井场适当位置。
如图l、图2所示，控制箱3内安装有PLC控制器、控制箱面板上安装有压力设定旋钮、复位按钮、紧急按钮、液晶显示屏、打压运行指示灯、稳压运行指示灯、蜂鸣报警指示灯。PLC控制器主要由中央处理器CPU模块、UPS电源模块、输入输出I/0模块组成，1/0模块分为数字量输入、数字量输出、模拟量输入、模拟量输出模块，UPS电源模块为PLC各模块的集成电路提供工作电源。压力传感器由外接直流24V电源供电。压力传感器信号输出端与PLC控制器模拟量输入端连接，压力传感器输出4 20mA电流信号传送给CPU;压力设定旋钮、复位按 钮、紧急按钮的信号输出端分别与PLC控制器数字量输入端连接，压力设定旋钮、复位按钮 、紧急按钮构成控制箱的设置区；液晶显示屏信号输入端与PLC控制器模拟量输出端连接， 电磁阀信号输入端与PLC控制器数字量输出端连接，电磁阀控制试压泵运行或停止。蜂鸣报 警器信号输入端与PLC控制器数字量输出端连接；打压运行指示灯、稳压运行指示灯、蜂鸣 报警指示灯的信号输入端分别与PLC控制器数字量输出端连接，液晶显示屏、打压运行指示 灯、稳压运行指示灯、蜂鸣报警指示灯构成控制箱的显示区。压力传感器、电磁阀、试压泵 、试压管线等构成试压装置的工况区。
参照图3，本发明试压控制方法，采取下述步骤
1、 将试压管线与采油树进行连接；
2、 PLC控制器通电，系统初始化；
3、 通过压力设定旋钮输入试验压力设定值X1 =90MPa;
4、 PLC控制器控制电磁阀通电打开，控制试压泵运行，通过试压管线对采油井口设备 内注水打压，PLC控制器接收、处理压力传感器传输的数据，进而输出控制信号控制液晶显 示器实时显示压力数值X;
5、 打压过程
PLC控制器控制打压运行指示灯亮；
若X值同上一时刻值Xm (时刻设定为10秒)对比下降超出设定的Xm2。/。时，PLC控制器控 制电磁阀断电关闭，控制试压泵停止运行，PLC控制器控制蜂鸣报警器报警及蜂鸣报警指示 灯闪烁，操作人员对采油井口设备及试压管线进行检査维修，检査维修完成后，按下复位按 钮，回到步骤4重新运行；
若X值同上一时刻值Xm(时刻设定为10秒)对比下降在设定的Xm 2%以内时，试压运行， 继续打压至压力数值X二X1时，PLC控制器控制电磁阀断电关闭，控制试压泵停止运行，进入 稳压状态；
6、 稳压过程
PLC控制器控制稳压运行指示灯亮；
设定稳压时间5分钟。稳压过程中，若X值同上一时刻值Xn (时刻设定为10秒)对比下降 超出设定的Xn2"/。时，PLC控制器控制蜂鸣报警器报警及蜂鸣报警指示灯闪烁，操作人员对采 油井口设备及试压管线进行检査维修，检査维修完成后，按下复位按钮，回到步骤4重新运 行；至稳压时间到，若X值同上一时刻值Xn(时刻设定为10秒)对比下降在设定的Xn2。/。以内时 ，试压结束，PLC控制器控制蜂鸣报警器报警提示，系统停止工作。
权利要求
1.一种采油井口设备自动试压装置，包括试压泵、试压管线、压力传感器，试压管线与采油井口设备连接，压力传感器安装试压管线上，其特征在于还包括控制箱、电磁阀，所述控制箱内安装有一PLC控制器，控制箱面板上安装有压力设定旋钮、复位按钮、液晶显示屏，所述压力传感器信号输出端与PLC控制器模拟量输入端连接，所述压力设定旋钮、复位按钮信号输出端分别与PLC控制器数字量输入端连接，液晶显示屏信号输入端与PLC控制器模拟量输出端连接，电磁阀信号输入端与PLC控制器数字量输出端连接，电磁阀控制试压泵运行。
2 如权利要求l所述采油井口设备自动试压装置，其特征在于还包 括蜂鸣报警器，所述蜂鸣报警器信号输入端与PLC控制器数字量输出端连接，所述控制箱面 板上还安装有打压运行指示灯、稳压运行指示灯、蜂鸣报警指示灯，打压运行指示灯、稳压 运行指示灯、蜂鸣报警指示灯的信号输入端分别与PLC控制器数字量输出端连接。
3 如权利要求l所述采油井口设备自动试压装置，其特征在于所述 控制箱面板上还安装有紧急按钮，紧急按钮信号输出端与PLC控制器数字量输入端连接。
4 一种应用权利要求l所述采油井口设备自动试压装置的试压控制方 法，其特征在于采取下述步骤(1) 将试压管线与采油井口设备连接；(2) PLC控制器通电，系统初始化；(3) 通过压力设定旋钮输入试验压力设定值X1;(4) PLC控制器控制电磁阀通电打开，电磁阀控制试压泵运行，试压泵通过试压管线 对采油井口设备注水打压，PLC控制器接收、处理压力传感器采集的压力数据信号后，输出控制信号控制液晶显示屏实时显示压力数值X;(5) 打压过程 PLC控制器控制打压运行指示灯亮；若X值同上一时刻值对比下降超出设定范围内时，PLC控制器控制电磁阀断电关闭，试压泵停止运行，PLC控制器控制蜂鸣报警器报警及蜂鸣报警指示灯闪烁，操作人员对采油井口设备及试压管线进行检査维修，检査维修完成后，按下复位按钮，回到步骤4重新运行；若X值同上一时刻值对比下降在规定范围内时，试压继续，继续打压至压力数值X二X1时，PLC控制器控制电磁阀断电关闭，试压泵停止运行，进入稳压过程；(6) 稳压过程；PLC控制器控制稳压运行指示灯亮；稳压时间若干分钟，稳压过程中，若x值同上一时刻值对比下降超出设定范围内时，PLC控制器控制蜂鸣报警器报警及蜂鸣报警指示灯闪烁，操作人员对采油井口设备及试压管线进行检査维修，检査维修完成后，按下复位按钮，回到步骤4重新运行；至稳压时间到，若X值同上一时刻值对比下降在设定范围内时，试压结束，PLC控制器控制蜂鸣报警器报警提示，系统停止工作；(7) 打压及稳压的任何阶段，如果中途需要停止工作，直接按紧急按钮，PLC控制器电磁阀断电关闭，试压泵停止运行，系统停止工作。
全文摘要
本发明是一种采油井口设备自动试压装置及试压控制方法。自动试压装置包括试压泵、试压管线、压力传感器、控制箱、电磁阀。控制箱内安装有PLC控制器，面板上安装有压力设定旋钮、复位按钮、液晶显示屏，压力传感器信号输出端与PLC控制器模拟量输入端连接，压力设定旋钮、复位按钮信号输出端分别与PLC控制器数字量输入端连接，液晶显示屏信号输入端与PLC控制器模拟量输出端连接，电磁阀信号输入端与PLC控制器数字量输出端连接，电磁阀控制试压泵运行。通过压力设定旋钮设定试验压力，通过PLC控制器实现试压过程自动控制。设备或试压管线存在泄漏或爆破时，自动停止试压，提示操作人员进行检修。实现了试压过程的自动控制功能和安全防护功能。
文档编号G01M3/26GK101655407SQ20091030648
公开日2010年2月24日 申请日期2009年9月2日 优先权日2009年9月2日
发明者波 何, 刘存琪, 刘永勤, 应保连, 段继国, 涂学洋 申请人:南阳二机石油装备(集团)有限公司