一种深海球阀控制系统技术方案

本发明专利技术是一种深海球阀控制系统，它包括：液压源、水下控制模块与执行机构。执行机构包括驱动模块、拨叉与复位弹簧，拨叉安装在驱动模块与复位弹簧之间；其中拨叉包括曲柄、滑块、销轴、导向块、导向杆与输出轴，驱动模块包括右端带有活塞杆的活塞、丝杠、螺母，复位弹簧为组合弹簧；活塞右端活塞杆与导向杆平行且通过销轴与导向块连接，导向块可沿导向杆轴向滑动且限制轴向位移，曲柄上设有滑槽，滑块与滑槽相配合；液压驱动与ROV驱动分别对球阀控制，相互之间不干扰；水下控制模块内的回油皮囊补偿腔体内压力变化。本发明专利技术结构简单，操作灵活，可不在执行机构上设置压力补偿装置即可实现压力平衡。

【技术实现步骤摘要】
一种深海球阀控制系统
：本专利技术涉及一种阀门控制系统，特别涉及一种深海球阀控制系统。属于海洋石油工程领域。
技术介绍
：水下球阀应用于水下输油管线中，用于控制原油的通断，由于介质直接从深海球阀流过，所以其在很大程度上决定了管线的可靠性。随着我国海洋石油的开发不断向深海推进，对于水下设备的需求不断加大，而水下阀门作为一种水下输油管线及其它水下设备的连接装置，水下阀门具有重要的意义。在深水管道介质输送中，球阀具有低压力降、高可靠性等优点不断成为水下阀门的首选。其作为一种水下装置，长期以来被国外垄断，严重制约着我国海上石油的自主开发，到目前为止，我国还没有相对完善的技术实现其国产化。现有的深海球阀控制系统，其执行机构上自带的压力补偿装置结构复杂又存在漏油的隐患。
技术实现思路
：本专利技术的目的是克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种新型的深海球阀控制系统，该控制系统结构简单、操作灵活，采用的技术方案如下：一种深海球阀控制系统，包括液压源、水下控制模块和执行机构。所述液压源位于水面以上的平台上，为整个液压系统提供液压力；所述水下控制模块安装在水下生产设施上，确保系统快速响应；所述执行机构包括驱动模块、拨叉以及复位弹簧，拨叉安装在驱动模块与复位弹簧之间；拨叉包括曲柄、滑块、销轴、导向块、导向杆与输出轴，驱动模块包括右端带有活塞杆的活塞、丝杠与螺母，复位弹簧采用组合弹簧，活塞右端活塞杆与导向杆平行且通过销轴与导向块连接，导向块可沿导向杆轴向滑动且限制轴向位移，曲柄上设有滑槽，滑块与滑槽相互配合，输出轴上端设计有可视化位置指示器；驱动形式分为液压驱动与ROV驱动，丝杠左端设置与ROV连接的接口，在水下控制模块里面设计回油皮囊作为压力补偿装置，通过壳体内部流道实现执行机构内部各腔体与海水双向动态平衡，采用复合电液控制系统实现远程控制，两位三通电液换向阀实现油路换向的同时还可以实现锁紧。上述驱动模块分为液压驱动和ROV驱动，两者对于球阀的控制是分别进行的，相互之间不干扰。上述复位弹簧采用组合弹簧，使执行机构能承载较大载荷且结构紧凑。上述执行机构的压力补偿装置为设置在水下控制模块内部的回油皮囊，通过执行机构腔体内部流道实现与外界海水压力的双向动态平衡。本专利技术的有益效果是：正常情况下，液压力压缩复位弹簧的同时驱动输出轴从0°到90°的旋转，使球阀开启，当系统压力低于所需压力时，执行机构在弹簧力的作用下复位，实现球阀关闭；当液压系统出现故障时，ROV开始工作，机械手右转，通过丝杠螺母传动使机械手的旋转运动转变为螺母的直线运动，进而推动活塞运动，压缩复位弹簧的同时带动输出轴转动，使球阀打开；反之机械手左转，在复位弹簧回复力作用下即可实现球阀的关闭。本专利技术与现有技术相比结构简单，操作方便，使用寿命长，安全可靠。附图说明：图1：本专利技术控制系统原理图图2：本专利技术执行机构结构示意图图3：驱动模块结构示意图图4：拨叉结构示意图图5：执行机构初始状态主视图图6：执行机构初始状态左视图图7：执行机构终了状态主视图符号说明：1、液压源，2、水下控制模块，3、执行机构，4、驱动模块，5、拨叉，6、复位弹簧，7、壳体，8、曲柄，9滑块，10、销轴，11、导向块，12、导向杆，13、输出轴，14、右端带有活塞杆的活塞，15、丝杠，16、螺母，17、滑槽，18、ROV接口，19(20、21)、内部流道，22、回油皮囊，23、两位三通电液换向阀，24、可视化位置指示器具体实施方式：下面结合附图和实例对本专利技术作进一步说明：如图1至图7所示，一种深海球阀控制系统，其特征在于：包括液压源(1)、水下控制模块(2)、执行机构(3)，执行机构(3)包括驱动模块(4)、拨叉(5)以及复位弹簧(6)，拨叉(5)安装在驱动模块(4)与复位弹簧(6)之间；其中拨叉(5)包括曲柄(8)、滑块(9)、销轴(10)、导向块(11)、导向杆(12)与输出轴(13)，驱动模块(4)包括右端带有活塞杆的活塞(14)、丝杠(15)、螺母(16)；活塞(14)右端活塞杆与导向杆(12)平行且通过销轴(10)与导向块(11)连接，导向块(11)可沿导向杆(12)轴向滑动且限制轴向位移，曲柄(8)上设有滑槽(17)，滑块(9)与滑槽(17)相互配合，输出轴(13)上端设计有可视化位置指示器(24)；驱动形式分为液压驱动与ROV驱动，丝杠(15)左端设置与ROV连接的接口(18)，在水下控制模块(2)里面设置回油皮囊(22)作为压力补偿装置，通过壳体(7)内部流道(19、20、21)实现执行机构(3)内部各腔体与海水双向动态平衡，采用复合电液控制系统实现远程控制，两位三通电液换向阀(23)实现油路换向的同时还可以实现锁紧。这种深海球阀控制系统的具体工作过程如下：液压驱动过程：液压源(1)位于水面以上的平台上，为整个液压系统提供液压动力，液压源(1)出口的液压油液通过脐带缆经由水下控制模块(2)到达执行机构(3)的进油腔，油液克服右侧复位弹簧(6)的弹力使带有活塞杆的活塞(14)移动，促使销轴(10)带动滑块(9)在滑槽(17)滑动的同时带动曲柄(8)转动，同时驱动输出轴(13)从0°到90°的旋转，使球阀的开启，当系统压力低于所需压力时，执行机构(3)就会在复位弹簧(6)储存的弹簧力的作用下复位。ROV驱动过程：ROV开始工作时，其上的机械手与执行机构(3)的ROV接口(18)连接，机械手右转，通过丝杠(15)螺母(16)传动使机械手的旋转运动转变为螺母(16)的直线运动，进而推动活塞(14)运动，压缩复位弹簧(6)的同时带动曲柄(8)转动，使球阀打开；反之机械手左转，在复位弹簧(6)回复力作用下即可实现球阀的关闭，为满足ROV操作要求，输出轴(13)上端设计有可视化位置指示器(24)，通过ROV自带水下摄像机观察指示机构所在位置进行相应操作。锁紧过程：液压驱动形式通过两位三通电液换向阀(23)实现油路换向的同时还可以实现锁紧；ROV驱动形式下，借助丝杠(15)螺母(16)实现锁紧。液压驱动与ROV驱动均能使球阀处于长时间开启状态，且对于球阀的控制是分别进行的相互之间不产生干扰。压力补偿过程：投放到海底时，水下控制模块(2)到执行机构(3)之间的液压管路以及执行机构(3)各腔体体积会随着海水压力变化产生一定的变化量，这个变化量靠水下控制模块(2)内部设计的回油皮囊(22)来补偿；当液压源(1)与脐带缆接通后，因液压油的密度略高于海水密度，液压源(1)的液压液向回油皮囊(23)缓慢补油，直到皮囊充满为止。上面以举例方式对本专利技术进行了说明，但本专利技术不限于上述具体实施例，凡基于本专利技术所做的任何改动或变型均属于本专利技术要求保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深海球阀控制系统，其特征在于：包括液压源(1)、水下控制模块(2)、执行机构(3)，执行机构(3)包括驱动模块(4)、拨叉(5)以及复位弹簧(6)，拨叉(5)安装在驱动模块(4)与复位弹簧(6)之间；其中拨叉(5)包括曲柄(8)、滑块(9)、销轴(10)、导向块(11)、导向杆(12)与输出轴(13)，驱动模块(4)包括右端带有活塞杆的活塞(14)、丝杠(15)、螺母(16)，复位弹簧(6)为组合弹簧；活塞(14)右端活塞杆与导向杆(12)平行且通过销轴(10)与导向块(11)连接，导向块(11)可沿导向杆(12)轴向滑动且限制轴向位移，曲柄(8)上设有滑槽(17)，滑块(9)与滑槽(17)相互配合，输出轴(13)上端设计有可视化位置指示器(24)；驱动形式分为液压驱动与ROV驱动，丝杠(15)左端设计有与ROV连接的接口(18)，在水下控制模块(2)里面设计回油皮囊(22)作为压力补偿装置，通过壳体(7)内部流道(19、20、21)实现执行机构(3)内部各腔体与海水双向动态平衡，采用复合电液控制系统实现远程控制，两位三通电液换向阀(23)实现油路换向的同时还可以实现锁紧。

【技术特征摘要】
1.一种深海球阀控制系统，其特征在于：包括液压源(1)、水下控制模块(2)、执行机构(3)，执行机构(3)包括驱动模块(4)、拨叉(5)以及复位弹簧(6)，拨叉(5)安装在驱动模块(4)与复位弹簧(6)之间；其中拨叉(5)包括曲柄(8)、滑块(9)、销轴(10)、导向块(11)、导向杆(12)与输出轴(13)，驱动模块(4)包括右端带有活塞杆的活塞(14)、丝杠(15)、螺母(16)，复位弹簧(6)为组合弹簧；活塞(14)右端活塞杆与导向杆(12)平行且通过销轴(10)与导向块(11)连接，导向块(11)可沿导向杆(12)轴向滑动且限制轴向位移，曲柄(8)上设有滑槽(17)，滑块(9)与滑槽(17)相互配合，输出轴(13)上端设计有可视化位置指示器(24)；驱动形式分为液压驱动与ROV驱动，丝杠(15)左端设计有与ROV连接的接口(18)，在水下控制模块(2)里面设计回油皮囊(22)作为压力补偿装置，通过壳体(7)内部流道(19、20、21)实现执行机构(3)内部各腔体与海水双向动态平衡，采用复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峰，陈繁敏，董德宝，郭树旺，王琪，古乔榆，朱玲，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37