CN111577200A - 兼具远程控制和本地机械控制功能的紧急切断装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兼具远程控制和本地机械控制功能的紧急切断装置，空压机连接电磁阀、快速泄放阀和气动执行器，气动执行器驱动紧急切断阀，紧急切断阀的入口与井口天然气管道连接，用于检测井口天然气压力的压力变送器和电磁阀分别与控制器对应连接，三通阀分别电磁阀的出口、快速泄放阀的入口和高低压导阀的出气端口连接，紧急切断阀的入口同时与高低压导阀的高、低压端口连接，高低压导阀的进气端口与电磁阀的出口或入口连接。本发明既可以通过控制器实现对紧急切断阀的远程自动或手动控制，也可以通过高低压导阀实现对紧急切断阀的本地自动控制，显著提高了对井口天然气压力监控的可靠性和精确性，更好地杜绝了安全事故隐患。

Description

兼具远程控制和本地机械控制功能的紧急切断装置

技术领域

本发明涉及一种主要用于天然气井口气管通断控制的紧急切断装置，尤其涉及一种兼具远程控制和本地机械控制功能的紧急切断装置。

背景技术

为了避免气压过高或过低对相关天然气设备的影响，天然气井口气管安装有紧急切断阀，在气压过高或过低的时候使紧急切断阀关闭，停止天然气输送，从而实现天然气高压和低压保护，其中，高压保护可有效预防下游管路因爆裂而出现天然气泄露等事故，低压保护可有效保护气井因压力不足而被水封住。

紧急切断阀一般通过气动执行器来实现开关功能，气动执行器以洁净、干燥的压缩空气为动力源，包括气缸、弹簧、传动杆等，在有压缩空气输入时，气动执行器驱动紧急切断阀处于开启状态，在没有压缩空气输入时，气动执行器驱动紧急切断阀处于关闭状态。包括紧急切断阀、气动执行器和其它压缩空气供气设备在内的装置统称为紧急切断装置。

传统的紧急切断装置采用远程控制方式，包括紧急切断阀、气动执行器、快速泄放阀、电磁阀、调压阀、过滤器、空压机、压力变送器和控制器，空压机的压缩空气出口依次连接过滤器、调压阀、电磁阀、快速泄放阀和气动执行器的气缸入口，控制器一般采用PLC，即可编程逻辑控制器；压力变送器即压力传感器，安装在天然气井口气管上，用于检测井口天然气压力，并将信号传输给控制器；在井口天然气压力正常时，控制器控制电磁阀处于开启状态，气动执行器有压缩空气输入，驱动紧急切断阀处于开启状态；在井口天然气压力过高或过低时，控制器控制电磁阀处于断开状态，气动执行器没有压缩空气输入，驱动紧急切断阀处于断开状态，实现安全保护目的。

上述传统紧急切断装置的缺陷在于：控制器与压力变送器或电磁阀之间的通讯线缆损坏或者传输信号受干扰时可能造成电磁阀控制延时或失灵，最终导致紧急切断阀启闭不及时；控制形式单一，如遇压力变送器、控制器或电磁阀故障时无法实现紧急切断阀的自动启闭；降低了对井口天然气压力监控的可靠性和精确性，不利于杜绝因井口天然气压力过高或过低造成的安全事故隐患。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种兼具远程控制和本地机械控制功能的紧急切断装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种兼具远程控制和本地机械控制功能的紧急切断装置，包括紧急切断阀、气动执行器、快速泄放阀、电磁阀、空压机、压力变送器和控制器，所述空压机的压缩空气出口依次连接所述电磁阀、所述快速泄放阀和所述气动执行器的气缸入口，所述气动执行器的传动杆与所述紧急切断阀的阀杆连接，所述紧急切断阀的入口与井口天然气管道连接，所述压力变送器用于检测井口天然气压力，所述压力变送器的信号输出端与所述控制器的信号输入端连接，所述电磁阀的控制输入端与所述控制器的控制输出端连接；所述紧急切断装置还包括三通阀和高低压导阀，所述三通阀的第一端口与所述电磁阀的出口连接，所述三通阀的第二端口与所述快速泄放阀的入口连接，所述三通阀的第三端口与所述高低压导阀的出气端口连接，所述三通阀用于控制自身的第二端口与第一端口或第三端口导通，所述紧急切断阀的入口同时与所述高低压导阀的高、低压端口连接，所述高低压导阀的进气端口与所述电磁阀的出口或入口连接。

上述结构中，紧急切断阀、气动执行器、快速泄放阀、电磁阀、空压机、压力变送器、控制器、三通阀和高低压导阀均采用现有技术的常规部件和设备，本发明的重点是将各部件和设备进行有机整合形成新的***，使其兼具远程控制和本地机械控制的功能；其中三通阀和高低压导阀是新增加的两个部件，三通阀用于根据需要转换两个气路，一个气路是空压机→电磁阀→快速泄放阀→气动执行器，这个气路是远程控制气路，另一个气路是空压机→电磁阀（如高低压导阀的进气端口与电磁阀的出口连接，则本气路有电磁阀，如果高低压导阀的进气端口与电磁阀的入口连接，则本气路没有电磁阀）→高低压导阀→快速泄放阀→气动执行器，这个气路是本地机械控制气路；高低压导阀也称为高低压阀、高低压截止阀等，其基本工作原理是：与高低压导阀的高、低压端口连接的气体压力大于预设高压值或小于预设低压值时，高低压导阀的进气端口与出气端口之间断开，反之导通。本发明就是利用高低压导阀的这个工作原理，实现对井口天然气管道内的井口天然气压力的自动检测，一旦该压力过大或过小，则会导致高低压导阀断开，切断快速泄放阀的气源，使快速泄放阀快速排出气动执行器的气缸内的压缩空气，从而使气动执行器驱动紧急切断阀关闭。

进一步，为了便于连接，所述紧急切断阀的入口与手控阀的入口连接，所述手控阀的出口与三通接头的入口连接，所述三通接头的两个出口分别与所述高低压导阀的高、低压端口连接。

作为优选，为了便于将本装置大部分部件集成在一起，取压气管的第一端与所述高低压导阀的高、低压端口连接，所述紧急切断阀的入口侧管壁上设有内外相通的通孔且该通孔与所述取压气管的第二端密封连接；或者，所述井口天然气管道也可以与所述取压气管的第二端并联连接，功能相同。

根据实际需要，所述三通阀为手动三通球阀或电动三通电磁阀；如果所述三通阀为电动三通电磁阀，则所述三通阀的控制输入端与所述控制器的控制输出端连接。这样可以根据需要选择本地手动控制两个气路的转换或者远程控制两个气路的转换。

本发明的有益效果在于：

本发明通过增加三通阀和高低压导阀并将其并联在快速泄放阀的前端，实现两个气路的可选择转换，一方面可以通过控制器实现对紧急切断阀的远程自动或手动控制，另一方面可以通过高低压导阀实现对紧急切断阀的本地自动控制，而且本地控制为纯机械结构，不受通讯线缆损坏或者传输信号受干扰时可能造成的控制失灵或延迟的影响，控制方式可选，如遇压力变送器、控制器或电磁阀故障时依然可以实现紧急切断阀的自动启闭，显著提高了对井口天然气压力监控的可靠性和精确性，更好地杜绝了因井口天然气压力过高或过低造成的安全事故隐患。

附图说明

图1是本发明所述兼具远程控制和本地机械控制功能的紧急切断装置的立体图，图中未示井口天然气管道；

图2是本发明所述兼具远程控制和本地机械控制功能的紧急切断装置的结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1和图2所示，本发明所述兼具远程控制和本地机械控制功能的紧急切断装置包括紧急切断阀11、气动执行器3、快速泄放阀1、电磁阀6、空压机（即空气压缩机，图中未示）、压力变送器（即压力传感器，图中未示）、控制器（优选PLC，图中未示）、三通阀9和高低压导阀5，所述空压机的压缩空气出口依次连接电磁阀6、快速泄放阀1和气动执行器3的气缸入口，气动执行器3的传动杆与紧急切断阀11的阀杆连接，紧急切断阀11的入口与井口天然气管道12连接，所述压力变送器用于检测井口天然气压力，所述压力变送器的信号输出端与所述控制器的信号输入端连接，电磁阀6的控制输入端与所述控制器的控制输出端连接；三通阀9的第一端口与电磁阀6的出口连接，三通阀9的第二端口与快速泄放阀1的入口连接，三通阀9的第三端口与高低压导阀5的出气端口连接，三通阀9用于控制自身的第二端口与第一端口或第三端口导通，紧急切断阀11的入口同时与高低压导阀5的高、低压端口连接，高低压导阀5的进气端口与电磁阀6的出口（也可以与电磁阀6的入口连接）。

图1和图2中还示出了用于对压缩空气进行过滤的过滤器8、用于对压缩空气进行调压的调压阀7和设于气动执行器3上的指示开关2，这些为适应性常规结构。

如图1和图2所示，使用过程中，空压机产生压缩空气送到电磁阀6的入口，然后根据三通阀9的选择确定通过哪个气路进入气动执行器3的气缸，两个气路分别是：第一个气路是空压机→电磁阀6→快速泄放阀1→气动执行器3，这个气路是远程控制气路，第二个气路是空压机→电磁阀6（如高低压导阀5的进气端口与电磁阀6的出口连接，则本气路有电磁阀6，本例中有电磁阀6，如果高低压导阀5的进气端口与电磁阀6的入口连接，则本气路没有电磁阀6）→高低压导阀5→快速泄放阀1→气动执行器3，这个气路是本地机械控制气路。

如果选择第一个气路，本紧急切断装置的控制原理如下：如果井口天然气管道12内的井口天然气压力正常，则控制器控制电磁阀6处于开启状态，快速泄放阀1的进气口保持高压，不会排气，气动执行器3驱动紧急切断阀11处于导通状态，井口天然气管道12内的井口天然气正常输送到下游设备；如果井口天然气管道12内的井口天然气压力过高或过低，则压力变送器将此信号发送给控制器，控制器控制电磁阀6处于关闭状态，快速泄放阀1的进气口失去高压，快速排气，气动执行器3驱动紧急切断阀11处于关闭状态，井口天然气管道12内的井口天然气不能输送到下游设备，避免安全事故。

如果选择第二个气路，本紧急切断装置的控制原理如下：如果井口天然气管道12内的井口天然气压力正常，则高低压导阀的进气端口与出气端口之间保持导通，快速泄放阀1的进气口保持高压，不会排气，气动执行器3驱动紧急切断阀11处于导通状态，井口天然气管道12内的井口天然气正常输送到下游设备；如果井口天然气管道12内的井口天然气压力过高或过低，则高低压导阀的进气端口与出气端口之间自动断开，快速泄放阀1的进气口失去高压，快速排气，气动执行器3驱动紧急切断阀11处于关闭状态，井口天然气管道12内的井口天然气不能输送到下游设备，避免安全事故。

如图1和图2所示，本发明还公开下述多种优化的具体结构，根据实际需要可以将上述结构与下述结构中的一种或多种进行叠加组合，形成新的更加优化的技术方案。

为了便于连接，紧急切断阀11的入口与手控阀4的入口连接，手控阀4的出口与三通接头10的入口连接，三通接头10的两个出口分别与高低压导阀5的高、低压端口连接，三通接头10可以带有开关功能。

为了便于将本装置大部分部件集成在一起，取压气管（图中未标记）的第一端与高低压导阀5的高、低压端口连接，紧急切断阀11的入口侧管壁上设有内外相通的通孔且该通孔与所述取压气管的第二端密封连接；或者，所述取压气管的第二端也可以与井口天然气管道12并联连接，功能相同。在手控阀4和三通接头10的情况下，取压气管（图中未标记）的第一端与手控阀4的入口连接。

根据实际需要，三通阀9为手动三通球阀或电动三通电磁阀；如果所述三通阀为电动三通电磁阀，则三通阀9的控制输入端与所述控制器的控制输出端连接。这样可以根据需要选择本地手动控制两个气路的转换或者远程控制两个气路的转换。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (4)

1.一种兼具远程控制和本地机械控制功能的紧急切断装置，包括紧急切断阀、气动执行器、快速泄放阀、电磁阀、空压机、压力变送器和控制器，所述空压机的压缩空气出口依次连接所述电磁阀、所述快速泄放阀和所述气动执行器的气缸入口，所述气动执行器的传动杆与所述紧急切断阀的阀杆连接，所述紧急切断阀的入口与井口天然气管道连接，所述压力变送器用于检测井口天然气压力，所述压力变送器的信号输出端与所述控制器的信号输入端连接，所述电磁阀的控制输入端与所述控制器的控制输出端连接；其特征在于：所述紧急切断装置还包括三通阀和高低压导阀，所述三通阀的第一端口与所述电磁阀的出口连接，所述三通阀的第二端口与所述快速泄放阀的入口连接，所述三通阀的第三端口与所述高低压导阀的出气端口连接，所述三通阀用于控制自身的第二端口与第一端口或第三端口导通，所述紧急切断阀的入口同时与所述高低压导阀的高、低压端口连接，所述高低压导阀的进气端口与所述电磁阀的出口或入口连接。

2.根据权利要求1所述的兼具远程控制和本地机械控制功能的紧急切断装置，其特征在于：所述紧急切断阀的入口与手控阀的入口连接，所述手控阀的出口与三通接头的入口连接，所述三通接头的两个出口分别与所述高低压导阀的高、低压端口连接。

3.根据权利要求1或2所述的兼具远程控制和本地机械控制功能的紧急切断装置，其特征在于：取压气管的第一端与所述高低压导阀的高、低压端口连接，所述紧急切断阀的入口侧管壁上设有内外相通的通孔且该通孔与所述取压气管的第二端密封连接；或者，所述井口天然气管道与所述取压气管的第二端并联连接。

4.根据权利要求1或2所述的兼具远程控制和本地机械控制功能的紧急切断装置，其特征在于：所述三通阀为手动三通球阀或电动三通电磁阀；如果所述三通阀为电动三通电磁阀，则所述三通阀的控制输入端与所述控制器的控制输出端连接。

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