本發(fā)明涉及石油設(shè)備領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于壓裂施工現(xiàn)場地面高壓管匯卸壓的高壓旋塞閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)的壓裂施工中，通常有一組地面高壓管匯系統(tǒng)，高壓管匯系統(tǒng)中有一組高壓旋塞閥，目前是由人工到現(xiàn)場操作，由于現(xiàn)場屬高壓區(qū)域，存在著嚴(yán)重的安全隱患，因而提出了高壓旋塞閥的遠(yuǎn)程控制。目前存在有高壓旋塞閥液壓遠(yuǎn)程控制和氣動遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，然而液壓遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)存在著系統(tǒng)復(fù)雜、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，氣動控制系統(tǒng)也存在著系統(tǒng)復(fù)雜，而且隨動性差，難于精確控制閥門的開啟度等問題。且兩者都存在著制造成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可控性差等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種高壓旋塞閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、使用安全環(huán)保、操作方便簡單、控制精度高等的優(yōu)點(diǎn)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種高壓旋塞閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，包括控制單元和執(zhí)行單元兩部分，控制單元設(shè)置有一操作系統(tǒng)，操作人員通過該操作系統(tǒng)來設(shè)定一閥開口度，并且將一閥開口度給定信號傳送給PLC；

執(zhí)行單元與高壓旋塞閥固定連接，所述PLC將所述閥開口度給定信號傳送給所述執(zhí)行單元以控制高壓旋塞閥閥芯的動作；

同時(shí)，所述執(zhí)行單元將一閥開口度位置信號反饋給所述PLC，PLC再傳送給所述操作系統(tǒng)，供操作人員監(jiān)視。

進(jìn)一步地，所述操作系統(tǒng)為觸摸屏。

進(jìn)一步地，在所述執(zhí)行單元將所述閥開口度位置信號反饋給所述PLC的步驟中，所述執(zhí)行單行內(nèi)部設(shè)置有角位移傳感器，所述角位移傳感器與高壓旋塞閥閥芯同步轉(zhuǎn)動，所述角位移傳感器經(jīng)轉(zhuǎn)動產(chǎn)生一模擬信號，所述模擬信號經(jīng)模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字并與所述操作系統(tǒng)上設(shè)定的閥開度的輸入值進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果傳送至所述PLC。

進(jìn)一步地，所述設(shè)定閥開口度的方式包括固定開口度設(shè)定和任意開口度設(shè)定兩種。

進(jìn)一步地，所述執(zhí)行單元由大減速比的齒輪傳動機(jī)構(gòu)和蝸輪蝸桿副組成。

進(jìn)一步地，所述執(zhí)行單元與所述控制單元之間通過中間連接電纜連接。

進(jìn)一步地，所述中間連接電纜由5芯帶屏蔽的信號電纜和3芯電源電纜構(gòu)成。

本發(fā)明的技術(shù)原理如下：

本發(fā)明的旋塞閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)分為控制單元和執(zhí)行單元兩部分?？刂茊卧?，操作人員通過觸摸屏設(shè)置閥開度給定信號給PLC，PLC控制執(zhí)行單元的閥動作；同時(shí)，執(zhí)行單元的閥開度位置信號反饋給PLC，PLC再傳送給觸摸屏，提供給操作人員監(jiān)視。

本發(fā)明的有益效果如下：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的高壓旋塞閥電控遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)遠(yuǎn)比液動或氣動控制系統(tǒng)先進(jìn)，具有操作容易，制作簡單，制造成本低，安全環(huán)保，低耗能，維護(hù)便捷等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的其中兩幅，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的高壓旋塞閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)總原理與外部接線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的高壓旋塞閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的控制單元原理及內(nèi)部接線示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的高壓旋塞閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的執(zhí)行單元原理及內(nèi)部接線示意圖。

附圖標(biāo)記

100 控制單元；110 觸摸屏；120 3芯電源電纜；130 5芯信號電纜；140 整流器；200 執(zhí)行單元；

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的高壓旋塞閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，包括控制單元和執(zhí)行單元兩部分，控制單元擱置在控制箱內(nèi)，控制單元設(shè)置有一觸摸屏操作系統(tǒng)，操作人員通過觸摸屏來設(shè)定一閥開口度，并且將一閥開口度給定信號傳送給PLC(Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器)；執(zhí)行單元與高壓旋塞閥固定連接，具體地，執(zhí)行單元通過執(zhí)行單元支架而與高壓旋塞閥裝配在一起，PLC將閥開口度給定信號傳送給執(zhí)行單元以控制高壓旋塞閥閥芯的動作；同時(shí)，執(zhí)行單元將一閥開口度位置信號反饋給PLC，PLC再傳送給觸摸屏，供操作人員監(jiān)視。

在具體實(shí)施例中，在執(zhí)行單元將閥開口度位置信號反饋給PLC的步驟中，執(zhí)行單行內(nèi)部設(shè)置有角位移傳感器(未示出)，角位移傳感器與高壓旋塞閥閥芯同步轉(zhuǎn)動，角位移傳感器經(jīng)轉(zhuǎn)動可產(chǎn)生一模擬信號，模擬信號經(jīng)模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字并與所述觸摸屏上設(shè)定的閥開度的輸入值進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果傳送至PLC，通過控制執(zhí)行單元中電機(jī)的轉(zhuǎn)動來驅(qū)動高壓旋塞閥閥芯的轉(zhuǎn)動。當(dāng)該數(shù)字小于該輸入值時(shí)，則PLC將繼續(xù)傳送信號至執(zhí)行單元來控制高壓旋塞閥閥芯的動作；當(dāng)該數(shù)字等于輸入值時(shí)，則PLC將停止信號傳送，從而執(zhí)行單元停止轉(zhuǎn)動高壓旋塞閥閥芯。

參考圖1-圖3，圖1為高壓旋塞閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)總原理與外部接線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為控制單元原理及內(nèi)部接線示意圖；以及圖3為執(zhí)行單元原理及內(nèi)部接線示意圖。在圖1中，通過3芯電源電纜120和5芯信號電纜130將控制單元與執(zhí)行單元電性連接，其中5芯信號電纜中的1號線為開度反饋+，2號線為開度給定+，3號線為開度反饋-，4號線為開度給定-，5號線未用。在圖2中，通過整流器140，可以將220VAC電流轉(zhuǎn)換成24VDC，從而提供至觸摸屏110和PLC所需的電流。在圖3中，5芯信號電纜中的1號線為開度反饋+，2號線為開度給定+，3號線為開度反饋-，4號線為開度給定-，5號線未用。因而根據(jù)這種線路布置，可以遠(yuǎn)程控制高壓旋塞閥閥芯的開度大小。

在另一具體實(shí)施例中，操作人員通過觸摸屏設(shè)定閥開口度的方式有兩種，一種為固定開口度設(shè)定，另一種為任意開口度設(shè)定。在固定開口度設(shè)定中，控制單元的觸摸屏上顯示有高壓旋塞閥固定開口度大小：

0…………高壓旋塞閥處于關(guān)閉狀態(tài)

25％………高壓旋塞閥開口角度25°

50％………高壓旋塞閥開口角度45°

75％………高壓旋塞閥開口角度75°

100％………高壓旋塞閥開口角度90°

操作者根據(jù)施工要求，用手去觸摸這些位置點(diǎn)，高壓旋塞閥開口位置就會向這些位置點(diǎn)移動，到位時(shí)會自動停止。

在任意開口度設(shè)定中，點(diǎn)擊觸摸屏上的“任意開口度設(shè)定”按鈕，屏幕上會彈出數(shù)字鍵盤，點(diǎn)擊數(shù)字鍵盤上的數(shù)字(1～2位數(shù)字)，點(diǎn)擊確認(rèn)鍵，該數(shù)字即為高壓旋塞閥開口位置，如輸入15，高壓旋塞閥開口度為15％，如輸入35，高壓旋塞閥開口度為35％。高壓旋塞閥開口位置就會向這些位置點(diǎn)移動，到位時(shí)會自動停止。

在一具體實(shí)施例中，本發(fā)明的高壓旋塞閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的執(zhí)行單元由大減速比的齒輪傳動機(jī)構(gòu)和蝸輪蝸桿副組成。該結(jié)構(gòu)中，使高壓旋塞閥的最終轉(zhuǎn)速為4轉(zhuǎn)/分；執(zhí)行單元中電機(jī)的輸入功率小于300瓦，其輸出扭矩為2000NM，該扭矩足以使高壓旋塞閥閥芯轉(zhuǎn)動(高壓旋塞閥閥芯在滿負(fù)荷下的轉(zhuǎn)動扭矩為300NM)。

通過以上描述的本發(fā)明的高壓旋塞閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，高旋塞閥啟閉開口度控制精度：±0.5°。

此外，本發(fā)明的高壓旋塞閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中的執(zhí)行單元屬自然環(huán)境冷卻，不需要專門的冷卻系統(tǒng)。具體地說，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)執(zhí)行單元的潤滑油在出廠前已加好，一般情況下不需加注潤滑油，僅在維修減速機(jī)構(gòu)后才加注潤滑油脂，潤滑油脂采用高速、耐高溫、低粘度的潤滑脂。

本發(fā)明的高壓旋塞閥遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)具有比較廣泛的適應(yīng)性，能夠適合不同規(guī)格的旋塞閥啟閉的自動控制。

此外，本系統(tǒng)的具體安裝和操作過程中的注意事項(xiàng)如下：

1高壓旋塞閥與主管匯連接時(shí)，應(yīng)有足夠的操作空間。

2在接通電源之前，確保高壓旋塞閥與主管匯連接可靠。

3除非絕對必要，決不要拆除執(zhí)行單元外部的防護(hù)罩。

4在任何安全裝置拆除的情況下請不要啟動本控制系統(tǒng)。

5當(dāng)高壓旋塞閥與管匯連接好后，操作者不要近距離觀察高壓旋塞閥的工作狀態(tài)，應(yīng)該通過視頻觀察高壓旋塞閥的工作狀態(tài)。

6為了防止操作出錯，操作者應(yīng)熟悉所有開關(guān)和按鈕的準(zhǔn)確位置。

7不要用濕手去去接觸開關(guān)和按鈕，否則會引起短路或其它電氣故障。

8本系統(tǒng)的操作與設(shè)置均采用“高彩.寬屏幕.友好人機(jī)界面”觸摸屏，操作時(shí)請保持手指干凈。

9本系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制箱屬非密封結(jié)構(gòu)，須在避雨、避腐蝕性氣體環(huán)境下使用。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。