專利名稱：數(shù)控油井計量站閥組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通用機械裝置，確切地說涉及一種可以用于石油、化工、冶金等行業(yè)的數(shù)控油井計量站閥組，屬于機電一體化的通用機械配件技術(shù)領(lǐng)域。
油田生產(chǎn)為了掌握每口油井的作業(yè)情況，要將油井的產(chǎn)油，產(chǎn)水和產(chǎn)氣量分別進行計量。通常的辦法是用一個計量站，將屬于該計量站量測的油井來油管道引入這個站，再將被計量油井的來油先分離成油、水、氣三相，然后才按照規(guī)定的計量流程，分別計量各相的產(chǎn)量。一套計量流程只能計量一口井的產(chǎn)量，現(xiàn)在的辦法是每口井連續(xù)計量24小時，然后由操作人員啟閉閥門切換成計量另一口井。一個計量站管理量測6～10口井，因而實際上每口井是每周或每旬輪流轉(zhuǎn)換采樣計量一天，再把這一天的采樣產(chǎn)量推算成一個計量周期的產(chǎn)量。
為了能切換每一口井是否進入計量流程，各計量站都配置有一套閥門組來進行切換。目前油田多數(shù)采用人工切換。每次切換都要同時啟閉四個閥門，十分繁瑣麻煩，勞動強度大;也有的計量站試用自動化技術(shù)來控制多動閥或三通閥的切換，但控制裝置的機電結(jié)構(gòu)復雜，系統(tǒng)工作可靠性差，未能普遍推廣。
本發(fā)明的目的是提供一種機電一體化的計量站閥組，能夠?qū)崿F(xiàn)各油井閥組的自動切換，取代人工操作;并且裝置結(jié)構(gòu)簡單，通用性強，工作穩(wěn)定可靠。
本發(fā)明是一種機電一體化的通用機械配件，它是采用標準常規(guī)通用機械產(chǎn)品，經(jīng)過優(yōu)化配套組合以后，再輔以信息技術(shù)的新成果，從而實現(xiàn)計算機過程控制的高技術(shù)成果，也是取代原計量站傳統(tǒng)設(shè)備的更新?lián)Q代裝置。


圖1是本發(fā)明的機械結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1所示的閥組共管理10口油井來油管道的計量，分別以編號№1～№10區(qū)別之。圖中1是三通，其中間法蘭接各油井的來油管道，其兩端即三通與進入計量流程匯管2和進入不計量流程匯管3的連接之處都分別裝有一個蝶閥4。并且，同一個三通的兩個蝶閥4的操作桿5的末端都由一個連桿6把它們連接構(gòu)成一個四連桿機構(gòu)，且在每個四連桿機構(gòu)的一個對角上都裝有一個氣缸7。該氣缸在其伸展時，使各個三通的上端蝶閥開啟，如圖所示，№1和№10的氣缸活塞伸展向外，使其對應(yīng)的蝶閥4的操作桿都向上方伸出，就使得來自這些井口管道的油流向非計量匯管3。該氣缸在其收縮時，<如圖示№9氣缸位置>，使該三通的下端蝶閥開啟，這樣，就可以使來自№9井口的油流向計量匯管2，即進入測量№9油井生產(chǎn)作業(yè)狀況的流程。各個蝶閥所關(guān)聯(lián)的氣缸7都有自己的兩個進氣口(圖示以字母U、D分別表示之)，均分別用橡膠軟管或塑料軟管使之與氣缸相對應(yīng)的二位三通電磁閥的兩個排氣口連通(為了圖面的整潔，各軟管都省略未畫)。本發(fā)明中的蝶閥可以選用河北省機械進出口公司經(jīng)銷的規(guī)格為DN50～DN80的中低壓閘閥產(chǎn)品。所述的氣缸也是標準的氣動儀表元件，可以選用廣東省肇慶氣動儀表廠行程為200毫米或其他適用規(guī)格的產(chǎn)品。電磁閥的規(guī)格采用1/4英寸的就可以了。
需要指出的是蝶閥4上方的氣缸和操作桿，連桿組成的四連桿啟閉蝶閥的機構(gòu)可以用氣動閥門來替代之，也就是直接用二位三通電磁閥通過氣動閥門控制蝶閥的啟閉，這樣機械結(jié)構(gòu)就更加簡單了，而其他控制裝置及控制邏輯都可保持不變。
參見圖2，每個氣缸都對應(yīng)有一個兩位三通的電磁閥12控制該氣缸的動作，而每個電磁閥12的電磁線圈8則由插裝在控制介面箱9里的各個對應(yīng)的適配模塊10來操縱其加電狀況的。我們知道，作為機電一體化基本裝置的控制介面箱9是裝有微型計算機的通用管理系統(tǒng)過程控制工作站11的一個外圍設(shè)備。在控制介面箱里都安裝有接口介面(又稱工業(yè)控制器)，這些接口介面通過各種數(shù)字的和/或模擬的集成適配模塊把各種輸入(采集)數(shù)據(jù)裝置或輸出(執(zhí)行)數(shù)據(jù)裝置都與中央控制微機逐一連通，構(gòu)成一個有機聯(lián)系的控制整體系統(tǒng)。控制介面箱9在這里起到轉(zhuǎn)換信息的媒介作用，使各個氣缸(也就是每個蝶閥)經(jīng)過電磁閥的動作接收通用管理系統(tǒng)過程控制工作站11的統(tǒng)一管理和平衡協(xié)調(diào)。所以，圖2不僅表示了本發(fā)明的組成結(jié)構(gòu)，也表示了其系統(tǒng)的工作原理。也就是本發(fā)明對每口井的計量/不計量狀態(tài)系由兩位三通電磁閥的動作來改變氣缸的活塞運動方向，從而打開相應(yīng)井口的蝶閥來完成的。因而每口井都有一對應(yīng)的1/4英寸的兩位三通電磁閥12，每個電磁閥的線圈8則由插裝在控制介面箱9里的接口介面上的適配模塊10來控制其接通或斷開電源。控制介面箱9是中央控制設(shè)備-管理系統(tǒng)過程控制工作站11的一個外圍設(shè)備，并接收其指令動作。本發(fā)明中的接口介面箱可以選用美國機電一體化設(shè)備公司的標準產(chǎn)品I/O K 32A。其中的接口介面為美國OPT22系列的PB16AH或PB16H。適配模塊也是通用的標準選件，如可用OAC5等型號。通用過程控制工作站也是當代的機電一體化標準系列產(chǎn)品，可以選用美國機電一體化設(shè)備公司ME(MECHATRONIC EQUIPMENT INC.)的CS-1型號產(chǎn)品。這種工作站里裝有通用的過程控制軟件PARAGON，這種軟件能進行自適應(yīng)調(diào)節(jié)和控制的智能化操作，只要用戶按照人機會話式交互性操作把油田的管理策略輸入工作站，該軟件PARAGON就能自動生成屬于其管理部分的過程控制應(yīng)用軟件。所以，只要把計量站的控制策略輸入過程控制工作站，就使該計量站成為工作站所管理的整個控制系統(tǒng)的一個組成部分。這個計量站的閥組也完全成為該油田機電一體化系統(tǒng)中的一個有機局部組成了。各閥組的開啟和關(guān)閉都納入了工作站的數(shù)字控制系統(tǒng)，從而可以完全取代人工操作，減輕勞動強度，提高工作效率。本發(fā)明為整個油田生產(chǎn)納入信息技術(shù)管理的一項基礎(chǔ)設(shè)施。
由于本發(fā)明中各個機械部件的結(jié)構(gòu)很簡單，其中所有易損件都是長壽命、高可靠性的，例如其中蝶閥可動作30，000次無泄漏;氣缸的動作壽命為30，000次以上;電磁閥如選用CKD或類似技術(shù)水平的產(chǎn)品，動作壽命也可達到30，000次以上。因此，本發(fā)明的整套裝置的使用壽命和可靠性都是很高的，機電結(jié)構(gòu)簡單，通用性強。
權(quán)利要求
1.一種由閥門、三通、匯管、氣缸、電磁閥、介面站和微型計算機等裝置構(gòu)成的數(shù)控油田計量站閥組，其特征是在每一個油井來油管的三通兩端，即其與進入計量流程匯管和進入不計量流程匯管的連接之處都分別裝有一個蝶閥，同一個三通的兩個蝶閥的操作桿的尾端都由一個連桿連接構(gòu)成一個四連桿機構(gòu)，且在每個四連桿機構(gòu)的一個對角上都裝有一個在其伸展時使來自井口的油流向一種匯管，在其收縮時，使來自井口的油流入另一種匯管的氣缸，各氣缸的兩個進氣口均用軟管使之分別與其對應(yīng)的兩位三通電磁閥的兩個排出口連通，而每個電磁閥的線圈則由插裝在控制介面箱里的適配模對控制，控制介面箱是裝有微型計算機的管理系統(tǒng)過程控制工作站的一個外圍設(shè)備。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控油田計量站閥組，其特征是所述的蝶閥的規(guī)格為DN50～DN80的中低壓閘閥，可以選用河北省機械進出口公司經(jīng)銷的產(chǎn)品。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控油田計量站閥組，其特征是所述的氣缸為標準氣動儀表元件，可以選用廣東省肇慶氣動儀表廠的產(chǎn)品。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控油田計量站閥組，其特征是所述的兩位三通電磁閥的規(guī)格為1/4英寸。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控油田計量站閥組，其特征是所述的控制介面箱可以選用美國機電一體化設(shè)備公司的標準產(chǎn)品I/O K 32A。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控油田計量站閥組，其特征是所述的管理系統(tǒng)過程控制工作站可以選用美國機電一體化設(shè)備公司的標準產(chǎn)品型號為CS-1。
全文摘要
一種數(shù)控油井計量站閥組，是把進入計量站的來自井口的油管用三通、蝶閥和氣缸連接成四連桿機構(gòu)，用電磁閥操縱氣缸動作開閉相應(yīng)的蝶閥，使來油進入計量或不計量流程。而電磁閥則經(jīng)由接口介面箱接受油田中心控制工作站的管理，納入信息技術(shù)的油田過程控制系統(tǒng)中。整個裝置機電結(jié)構(gòu)簡單、通用性強、工作穩(wěn)定可靠，是機電一體化的油田通用機械裝置，也是原計量站傳統(tǒng)設(shè)備的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
文檔編號E21B34/08GK1067476SQ91103540
公開日1992年12月30日 申請日期1991年6月1日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月1日
發(fā)明者石行 申請人:北京市西城區(qū)新開通用試驗廠