专利名称：测试方向控制阀的螺线管的制作方法
技术领域：
本发明涉及测试海底烃生产控制系统中的方向控制阀的螺线管。
背景技术：
持续地受激励的电动-液压式、由螺线管操作的方向控制阀(DCV)常用干与安全性有关的或安全性重要的应用中的海底井电动-液压生产控制系统中，其中损失电功率或检测到危险状况会导致DCV螺线管的线圈的去激励以及由此而产生的关闭，以及液压供应的液压カ泄走。因此在这些状况下，在螺线管线圈去激励之后，DCV螺线管的电枢不粘在打开位置上是重要的。但是，由于这样的持续地受激励的阀往往被激励延长的时段，所以在通过对螺线管线圈去激励来要求DCV螺线管的电枢运动以关闭阀时，无法保证DCV螺线管的 电枢会这么做。在EP-A-2053289中描述了监测或测试海底烃生产控制系统中的DCV的螺线管的已知形式。在下者中描述了监测或测试螺线管的其它形式US-A-6917203、GB-A-2110373、US-A-5153522、US-A-5796201、US-A-6211665、US-A-6326898、US 2006/0285265、US-A-5245501、DE-A-3624231和 US-A-5241218。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种测试海底烃生产系统中的方向控制阀的螺线管的方法，螺线管具有线圈和用于操作阀的电枢，并且线圈受跨过线圈的驱动电压激励，该方法包括移除或降低驱动电压，以及感测通过线圈的电流，以产生电枢的运动的指示。根据本发明的另一方面，提供ー种海底烃生产控制系统，其包括具有螺线管的方向控制阀，螺线管具有线圈和用于操作阀的电枢，系统包括用于跨过线圈施加驱动电压以使电枢运动的器件，以及测试器件，测试器件包括用于移除或降低驱动电压的器件，以及用于感测通过线圈的电流以产生电枢的运动的指示的器件。可通过用于螺线管的驱动电路施加的电压的脉宽调制来降低所述驱动电压。优选地，通过检测所述线圈的电感的改变引起的所述电流的波动来产生所述指示，所述线圈的电感的改变由电枢的运动引起。在一个实施例中，如果所述驱动电压被移除或降低，但是在其达到零之前，没有产生这种指示，则将电压提高到所述驱动电压，并且然后再次降低。典型地，通过海底控制模块的海底电子模块中的处理器器件来移除或降低所述驱动电压。典型地，响应于所述指示而使所述电压返回到所述驱动电压。本发明的实施例是在持续启动DCV螺线管驱动电路的延长的时期期间通过这样来定期测试DCV螺线管通过移除或逐渐降低DCV螺线管驱动电流达短的时间间隔(对于DCV螺线管电枢来说足够长来开始朝关闭位置运动)来对DCV执行部分关闭(但不是完全关闭)。在这个DCV螺线管线圈电流移除或降低时间间隔期间，监测螺线管电流，以检测螺线管的电枢的运动引起的螺线管线圈的电感的改变所导致的波动(电流流中的明显的“突跳(kick) ”)。没有检测到波动表明DCV螺线管电枢已经粘住，由此对井操作者发送警报。
图I是显示了用于激励本发明的实施例中的DCV螺线管的线圈的项目的方框图；图2显示了在实施例的操作中发生的电压和电流波形；以及图3是结合了本发明的海底烃生产控制系统的示意图。
具体实施例方式图I示出了用于海底烃井的生产控制系统中的DCV的操作和控制的布置。井控制系统可包括典型地容纳在海底电子模块(SEM)中的许多处理器，它们中的至少ー个将控制井上的所有DCV，DCV与SEM—起容纳在安装在井树上的海底控制模块(SCM)中。典型地，通过这样的方式来操作DCV :用功率驱动器2根据来自处理器3的控制信号(开/关)而打开的DC功率供应来激励DCV的螺线管I的线圈。对于本发明，呈电流传感器4形式的电流感测电路检测DCV螺线管的线圈中的电流，并且处理器3中的经修改的软件通过脉宽调制(PWM)来控制功率驱动器2，以对螺线管线圈提供可变输出。功率驱动器2典型地是简单的晶体管，但是不是简单地关闭和打开它来操作螺线管，而是处理器在线路5上产生控制，以提供本发明的实施例所需的可变电压。图2显示了 在处理器3中的经修改的软件的控制下，如何通过借助于PWM改变所施加的电压(上面的图表)来改变DCV螺线管的线圈中的电流(下面的图表)。处理器3中的软件控制的操作模式如下。已经对DCV螺线管I的受激励线圈施加满操作电压6，从而导致有由螺线管线圈的电阻确定的操作电流7。为了测试螺线管来检查其电枢未粘住，处理器3通过PWM来对功率驱动器2产生不定的电压8，从而导致施加给DCV螺线管I的线圈的平均电压降低，以及因而平均电流9降低。当电流已经降到螺线管电枢开始朝其返回状态运动的点时，通过电流传感器4感测在电流中产生的波动10 (由螺线管线圈的电感的改变弓丨起)，并且将这个波动的指示发送给处理器3，处理器3编程成使供应电压立即返回到满供应11。然后由于螺线管的线圈的电感的原因，螺线管线圈中的电流如參考标号12所显示的那样以指数的方式上升到其正常操作状态13，以阻止螺线管电枢有任何进ー步的运动，以及使螺线管电枢返回到其满操作状态。迅速实现该过程，使得电枢DCV螺线管的运动较小，并且DCV不关闭，以及因而对井运行基本没有影响。处理器3如井操作者需要的那样频繁地执行以上操作。例如，如果螺线管中的电流降到零，而没有电流波动，则功率供应立即回复到满态，并且该过程重复进行许多次。持续地缺少电流波动将最终导致处理器通过井-海面通讯系统来对井操作者发送警报。不是逐渐降低跨过螺线管线圈的电压，而是处理器3可导致电压被移除达不足以关闭DCV的短的时间间隔，例如10微秒，借此电流非常快速地跌到电枢再次开始运动的点。因为电枢运动，所以螺线管的电感将改变，以及因为电感改变，所以电流暂时又增加而产生被传感器4检测到的波动，例如波动10。參照图3，这个图示意性地显示了结合本发明的海底烃生产控制系统。在海底控制模块(SCM) 14中，存在海底电子模块(SEM) 15和液压控制模块(HCM) 16。从顶侧主控制台(MCS) 18 (例如在海面平台处)通过脐带17来对SCM 14供给电功率、控制信号和液压动力。控制信号由SEM 15处理，然后SEM 15控制HCM 16中的螺线管操作的液压方向控制阀(DCV)Dl-Dn，方向控制阀又操作多个液压装置，例如促动器，以控制海底烃生产井。海底控制系统位于井树处，SCM 14通过分配单元19来连接到脐带17上，分配单元19通过电缆20来对SEM 15提供电功率和控制信号，以及通过馈送件21来对HCM 16提供液压动カ。SEMl5通过电缆22来控制HCM 16中的DCV Dl-Dn0根据本发明，SEM 15包括用于以上面描述的方式测试其线圈持续地受激励的DCV的处理器3，上面描述的任何这种警报均从处理器3发送给MCS 18。为了清楚起见，从图3中省略了电流传感器(ー个或多个)4和驱动器(ー个或多个)2。虽然上面描述的本申请为“闭环”，但是井操作者在期望时从控制台通过“开环”控制来实现本发明是可行的。使用本发明的优点本发明在需要关闭持续地受激励的DCV时提供增强的保护以防失效的发生，以及降低未公开的失效的可能性。权利要求
1.一种测试海底烃生产系统中的方向控制阀的螺线管的方法，所述螺线管具有线圈和用于操作所述阀的电枢，并且所述线圈受跨过所述线圈的驱动电压激励，所述方法包括移除或降低所述驱动电压，以及感测通过所述线圈的电流，以产生所述电枢的运动的指示。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，通过用于所述螺线管的驱动电路施加的电压的脉宽调制来降低所述驱动电压。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，通过检测所述线圈的电感的改变引起的所述电流的波动来产生所述指示，所述线圈的电感的改变由所述电枢的运动引起。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，如果所述驱动电压被移除或降低，但是在其达到零之前，没有产生这种指示，则将所述电压提高到所述驱动电压，并且然后再次降低。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，通过海底控制模块的海底电子模块中的处理器器件来移除或降低所述驱动电压。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在干，响应于所述指示而使所述电压返回到所述驱动电压。
7.ー种海底烃生产控制系统，包括具有螺线管的方向控制阀，所述螺线管具有线圈和用于操作所述阀的电枢，所述系统包括用于跨过所述线圈施加驱动电压以使所述电枢运动的器件，以及测试器件，所述测试器件包括用于移除或降低所述驱动电压的器件，以及用于感测通过所述线圈的电流以产生所述电枢的运动的指示的器件。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，用于降低所述驱动电压的所述器件包括用于所述螺线管的驱动电路施加的电压的脉宽调制的器件。
9.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述感测器件包括用于通过检测所述线圈的电感的改变引起的所述电流的波动来产生所述指示的器件，所述线圈的电感的改变由所述电枢的运动引起。
10.根据权利要求7至9中的任一项所述的系统，其特征在于，所述测试器件适于使所述电压提高到所述驱动电压，以及然后在所述电压达到零之前没有产生这种指示的情况下，再次移除或降低所述电压。
11.根据权利要求7至10中的任一项所述的系统，其特征在于，所述电压移除或降低器件包括在海底控制模块的海底电子模块中的处理器器件。
12.根据权利要求7至11中的任一项所述的系统，其特征在于，所述测试器件适于响应于所述指示而使所述电压返回到所述驱动电压。
全文摘要
本发明涉及测试方向控制阀的螺线管。公开一种测试海底烃生产系统中的方向控制阀的螺线管(1)的方法，螺线管具有线圈和用于操作阀的电枢。线圈受跨过线圈的驱动电压激励，该方法包括移除或降低驱动电压，以及感测通过线圈的电流，以产生电枢的运动的指示(10)。
文档编号G01D5/20GK102645234SQ201210046910
公开日2012年8月22日 申请日期2012年2月17日 优先权日2011年2月18日
发明者J·戴维斯, M·斯托克斯 申请人:韦特柯格雷控制系统有限公司