[实用新型]节流阀数字化控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及节流阀控制装置。

背景技术

现在石油开采地质越来越复杂，钻井要求越来越高。为了保证钻井的安全和经济性及油气产量，要求能精确控制井眼环空压力，这对控压设备的精度要求越来越高。

原有节流阀控制装置一种是由手轮、导杆组成，采用手动调节，调节不稳定，不能远距离操作，劳动强度大；另一种由电机或液压马达和传动箱组成，采用了电液驱动调节，虽然能远距离操作，但不能进行比率调节，调节精度低，无反馈等缺点。

发明内容

本实用新型需要解决的技术问题：为了克服操作过程中人为因素大，作业劳动强度高，反应速度慢，无反馈和控制精度低等问题，本实用新型提供一种能解决上述缺陷的节流阀数字控制装置。

本实用新型的技术方案：节流阀数字控制装置由操作模块、控制模块、驱动模块、执行模块、反馈模块组成；其特征是操作模块采用了人机界面（HMI），经过通讯电缆连接控制模块，控制模块采用了程序控制器（PLC）和伺服定位模块，再由指令电缆连接驱动模块和反馈电缆连接反馈模块，驱动模块采用数字交流伺服驱动器，由动力电缆和信号电缆连接到执行模块中的伺服电机，执行模块的伺服电机同轴连接到减速器，然后由联轴器连接到节流阀操作杆，节流阀操作杆上同轴安装绝对编码器形成反馈模块。

 本实用新型的有益技术效果：节流阀数字化控制装置采用数字化输入，伺服闭环控制能够使设备本身和客户使用带来极大的效益。首先，使用了FM357定位模块形成位置、速度闭环控制系统，设有倍率开关，能快速控制节流阀的开关速度和位置，提高了节流阀的灵敏度和定位精度，解决了控制精度误差大、响应不及时等问题，使得设备的可靠性和竞争力得到了进一步的提升，与其它设备组成节流系统相比，该项技术能更有效地保持井眼压力稳定，降低钻井液漏失风险，特别是能够实现窄密度窗口的安全钻井，并十分有利于储层的及时发现和保护；其次，由于系统压力的精确平稳控制，减少了系统的震动和噪声，大大提高了泵、阀等系统元件的寿命；另外，系统配置了监控软件和数据记录功能，压力控制变得极为方便可靠，操作界面美观人性化，便捷了客户操作，节约了客户的现场监控时间，大大提高了客户的效益。

附图说明

图1表示的是节流阀控制装置示意图。

图2表示的是节流阀控制装置控制过程图。

具体实施方式

节流阀数字控制装置由操作模块1、控制模块2、驱动模块3、执行模块4、反馈模块5组成；操作模块1采用人机界面（HMI），经过通讯电缆连接控制模块，具体方式是MT8050i触摸屏及输入开关件，安装在一个操作箱上；控制模块2采用了程序控制器（PLC）和伺服定位模块，再由指令电缆连接驱动模块和反馈电缆连接反馈模块，具体方式是用西门子S7-300和FM357定位模块，共同插在总线底板上；驱动模块3采用数字交流伺服驱动器，由动力电缆和信号电缆连接到执行模块中的伺服电机，具体方式是由COPAX驱动器安装在隔爆箱内构成；执行模块4的伺服电机同轴连接到减速器，采用的方式是由EX630防爆型伺服电机同轴连接MIJNO减速器；然后由联轴器连接到节流阀操作杆，节流阀操作杆上同轴安装SCANCON绝对编码器形成反馈模块5；节流阀数字控制装置采用的上述零部件型号均为目前市售产品型号。

控制过程：由HMI输入数据，PLC计算后传送给FM357定位模块，FM357定位模块接收控制程序，编译后发送指令给SV伺服驱动器，SV伺服驱动器内部ASR速度调节器和ACR电流调节器根据指令数据控制UPE逆变器输出达到控制电机运转， BQ编码器反馈电机数据给SV伺服驱动器，再经过MIJNO行星减速机构，组成节流阀执行器，然后由PG反馈阀开关位置速度等数据给FM357定位模块,FM357定位模块再与控制程序数据比较，形成一个闭环的节流阀开关位置控制过程。

节流阀数字控制装置采用防爆型伺服电机，满足钻井环境安全要求，由行星减速机构传递大扭矩，使用绝对编码器反馈，具有精度高、速度快、维护简单等特点，与PLC控制器组成一套闭环控制系统；由显示屏提供可视化操作，具有参数设定和数字化输入和显示，并提供报警信息及曲线。