[发明专利]一种球锁磁力式水下阀门执行器低功率保持及失效安全关断机构

说明书

本发明提供一种球锁磁力式水下阀门执行器低功率保持及失效安全关断机构，包括水下阀门主体、水下阀门前盖、水下阀门阀杆、安全关断复位弹簧、水下阀门低功率保持及失效安全关断机构。所述的水下阀门阀杆下端的圆筒内部加工有圆形凹槽；所述的水下阀门低功率保持及失效安全关断机构包括低功率保持机构外壳、锁紧球、锁紧滑块、滑块盖板、锁紧斜杆、低功率保持固定圆盘、锁紧复位弹簧、弹簧固定块、弹簧固定圆盘、过渡圆柱、磁性圆盘、电磁铁元件、电磁铁固定盖、电磁铁保护圆盘等。本发明有效的降低了水下阀门的能耗，设计的低功率保持及失效安全关断机构原理简单可靠，有效的实现了水下阀门的低功率保持及失效安全关断功能。

技术领域

本发明涉及一种水下闸阀执行器，尤其涉及一种球锁磁力式水下阀门执行器低功率保持及失效安全关断机构，属于海洋石油工程领域。

背景技术

随着全球经济不断增长，人们对能源的需求也会不断的增加，而石油和天然气是目前世界上的主要能源之一。国际能源署(IEA)发布的世界能源发展预测，从2000～2030年，世界石油需求量会以年1.6％的速率进行增长，到2030年将达到57.69亿吨；天然气的需求量将会以年2.4％的速率增长，到2030年将达到相当于42.03亿吨油量。传统陆地上的能源已经不能满足人类因社会发展而带来的巨大需求，因此人类的步伐也从陆地逐步迈向了海洋。

水下生产系统是二十世纪六十年代发展起来的，它利用水下完井技术结合固定式平台、浮式生产平台等设施组成不同的海上油田开发形式。水下生产系统可以避免建造昂贵的海上采油平台，节省大量建设投资，受灾害影响较小，可靠性强。随着海上深水油气田及边际油田的开发，水下生产系统在结合固定平台、浮式生产设施组成完整的油气田开发方式上得到了广泛应用。

水下生产系统包括采油树、井口与管汇、接入出油管系统和控制油井的操纵设备等。安装在采油树、管汇及水下分离器上的水下阀门是控制水下采油的重要设备。水下阀门的类型主要包括闸阀、球阀、止回阀等，其中，以水下闸阀应用最为广泛，而闸阀功能的实现需要闸阀执行器的操作。目前，陆上闸阀执行器的操作一般有手动(人工操作)、气动、电动、液压、联动等动力方式。除气动和联动外，其他三种类型的执行器在水下均有应用。由于液压和电动操作具有反应迅速、驱动能力强、自动化程度高、不受水深限制等优点，一般选择二者作为主要操作方式。根据API 17D的要求，水下闸阀必须要做到失效安全，即要求一旦失去阀门操作的动力，就要求将阀门关闭。实现此功能的通行做法是通过手动方式进行关闭。

传统的水下阀门都是靠液压动力进行驱动的，液压动力需要持续的供给才能保持阀门打开，浪费能量，失效安全关断完全依靠复位弹簧来完成，而最新研发的全电式水下阀门完全靠电力进行驱动，电机在打开阀门及保持打开状态时会消耗大量的能量，而水下阀门在正常工作状态下是一直处于打开状态，这就造成了大量的能量浪费。综上所述，研究阀门打开状态下的低功耗保持技术及失效安全关断至关重要。

发明内容

本发明的目的是为了能够实现水下阀门正常工作的低功耗、失效安全关断功能而提供一种球锁磁力式水下阀门执行器低功率保持及失效安全关断机构。