一种远控节流装置及采用该装置的测试系统的制作方法

1.本实用新型涉及石油钻井设备领域，特别涉及一种远控节流装置及采用该装置的测试系统。


背景技术：

2.随着石油钻井技术不断发展，大功率、高泵压的压裂泵和钻井泵等设备的需求越来越多，这类高压设备产品在出厂前均需要做高压测试，模拟实际生产使用状态，以检测其实际工况，避免在使用过程中发生危险。
3.现有的压裂泵、钻井泵等高压设备在测试过程中，为了模拟实际工况中地层施加的超高压力，需要使用到节流阀，在流量不变的情况下调整节流阀开度，实现压力大小的调整，节流阀一般采用手动、液压驱动方式实现操作及控制，手动控制方式是人为驱动节流阀螺杆，通过正反旋转控制节流阀的开度，液压驱动是使用外置液压源驱动液缸，再由液缸驱动阀芯动作达到调整节流阀开度的目的，但是，手动控制方式需要根据测试需求，由操作人员进入高压作业区，多人配合操作，先停泵，再由操作人员根据经验手动调整节流阀开度，操作风险较大，调压时间长，劳动强度大，且无法准确判定节流阀的开度，而液压驱动有一定延时性，操作过程中也无法精确控制节流阀开度。
4.所以，目前亟需要一种技术方案，以解决现有高压设备测试过程中，节流阀调整操作风险大、时间长且无法精确控制开度的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于：针对背景技术中存在的问题，提供了一种远控节流装置及采用该装置的测试系统。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
7.一种远控节流装置，包括节流阀、伺服系统和控制单元，所述节流阀的输入侧和/或输出侧设置传感器，所述伺服系统传动连接所述节流阀，所述伺服系统和所述传感器分别连接所述控制单元，所述控制单元通过所述伺服系统调整所述节流阀开度。
8.本实用新型的一种远控节流装置，由控制单元通过电信号控制伺服系统，通过伺服系统实现节流阀开度的电控调整，调整快速、方便，仅由一人即可完成节流阀调整，劳动强度较低，同时，配合传感器检测流体参数数据，根据测得数据对节流阀开度进行适应调整，调整精度较高，且常规电控控制单元能够较容易的通过延长导线或无线连接的方式进行控制，能够实现对节流阀的远程控制，避免操作人员进入高压试验区域，降低高压设备测试过程中的操作风险。
9.作为本实用新型的优选方案，所述控制单元无线连接有终端设备，所述终端设备能够显示传感器检测数据，所述终端设备能够无线远程调整所述控制单元工作。
10.作为本实用新型的优选方案，所述控制单元包括plc和物联网云盒子，所述控制单元通过云物联网与所述终端设备无线连接。采用云物联网实现控制单元与终端设备的无线
连接，能够通过4g/5g网络传输信号，在远端直接观察传感器检测数据并调整节流阀开度，避免人员到高压区域内操作节流阀，达到无线远程控制和监控的目的。
11.作为本实用新型的优选方案，所述伺服系统包括传动连接的伺服电机和减速机，所述减速机与所述节流阀传动连接，所述伺服电机连接伺服驱动器。伺服电机在防尘、防水方面具有很大优势，使用稳定性好，响应速度快，无滞后，精确度较高，同时，在高压环境下工作，流体压力对节流阀阀芯的冲击会反馈到动力输出端，伺服电机通电情况下能够形成稳定的磁场，具有悬停功能，能够有效的提供烦扭矩力，稳定节流阀阀芯的开度。
12.作为本实用新型的优选方案，所述控制单元包括带断电记忆功能的编码器，所述编码器与所述伺服驱动器连接。所述编码器的数据储运在伺服驱动器中，使得在突然断电的情况下也能够知道节流阀的开度位置及当前传感器检测数据，确保安全操作。
13.作为本实用新型的优选方案，所述控制单元集成设置在控制箱内。使节流装置的电控部分集成在一起，方便进行电控部分的模块化制备和使用。
14.作为本实用新型的优选方案，还包括基座，所述节流阀、所述伺服系统和所述控制箱集成设置在所述基座上。使得节流装置的机械部分和电控部分集成为一个整体，方便组装、使用和整体搬运，适应于石油钻井行业搬家频率较高的特点。
15.作为本实用新型的优选方案，所述基座内设置配重结构，所述基座设置叉车插入口和起吊构件。使基座具有良好的抗振动效果，在压裂泵、钻井泵等高压设备的测试过程中，不会发生振动，保证测试过程的顺利进行，同时，叉车插入口和起吊构件能够进一步方便节流装置的转运和吊装。
16.作为本实用新型的优选方案，还包括护罩，所述护罩遮蔽在所述基座顶面，所述护罩设置可开启和关闭的门板，所述护罩设置用于所述节流阀输入侧和输出侧管道穿过的通孔，所述护罩上设置电源插接安装座。使组成节流装置的各部件受到护罩的防护，在高压泄漏情况下对节流装置起到保护作用，延长节流装置的使用寿命，同时，护罩上设置可开启的门板能够方便节流装置各器件的安装和维护，电源插接安装座能够方便电源线路的快捷安装和拆除。
17.一种测试系统，包括如上所述的一种远控节流装置，所述远控节流装置的输入侧通过灌注管汇连接高压设备，输出侧通过排出管汇连接储存容器。
18.本实用新型的一种测试系统，通过采用上述的远控节流装置，实现对节流阀开度的远距离调整，减少操作人员键入高压试验区域的频率，降低了压裂泵、钻井泵等高压设备测试过程的操作风险和劳动强度，同时，由于通过伺服系统控制节流阀的开度，使对测试系统流体压力的调整快速、准确，使测试结果更准确。
19.作为本实用新型的优选方案，所述排出管汇上设置有缓冲弯头，所述缓冲弯头管道连接所述储存容器。使从排出管汇输出的高压流体直接喷射在缓冲弯头内壁，将流体转化为低压流体后再输入储存容器进行循环利用。
20.综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的一种远控节流装置的有益效果是：
21.1、由控制单元通过电信号控制伺服系统的旋转方向，实现节流阀开度的电控调整，调整快速、方便；
22.2、仅由一人即可完成节流阀调整，劳动强度较低；
23.3、配合传感器检测流体数据，根据测得数据对节流阀开度进行适应调整，调整精度较高；
24.4、控制单元能够较容易的通过延长导线或无线连接的方式进行控制，能够实现对节流阀的远程控制，避免操作人员进入高压试验区域，降低高压设备测试过程中的操作风险；
25.本实用新型的一种测试系统的有益效果是：
26.1、通过采用上述的远控节流装置，实现对节流阀开度的远距离调整，减少操作人员键入高压试验区域的频率，降低了压裂泵、钻井泵等高压设备测试过程的操作风险和劳动强度；
27.2、通过伺服系统控制节流阀的开度，使对测试系统流体压力的调整快速、准确，使测试结果更准确。
附图说明
28.图1是实施例1的一种远控节流装置的结构示意图；
29.图2是实施例1中所述节流阀和伺服系统的结构示意图；
30.图3是图4另一视角的结构示意图；
31.图4是本实用新型的一种远控节流装置的控制原理图；
32.图5是实施例2的一种远控节流装置的结构示意图；
33.图6是实施例3的一种远控节流装置的正视图；
34.图7是实施例3的一种远控节流装置的俯视图。
35.图标：
36.1-节流阀，2-灌注管汇，3-排出管汇，4-控制单元，5-伺服系统，51-伺服电机，52-减速机，6-传感器，7-终端设备，8-控制箱，9-基座，91-叉车插入口，92-起吊构件，10-护罩，101-门板，102-通孔。
具体实施方式
37.下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
38.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
39.实施例1
40.如图1-图4所示，本实施例的一种远控节流装置，包括节流阀1、灌注管汇2、排出管汇3、控制单元4、伺服系统5和终端设备7，控制单元4包括plc、物联网云盒子以及配套的电控元件，伺服系统5包括传动连接的伺服电机51和减速机52，伺服电机51连接有伺服驱动器，减速机52与节流阀1传动连接，灌注管汇2上设置传感器6，传感器6与控制单元4信号连接，控制单元4与伺服系统5电连接，控制单元4与终端设备7无线通信连接，通过终端设备7能够显示传感器6检测数据，并通过电信号驱动控制单元4工作，使控制单元4调整伺服电机51转动方向，调整节流阀1开度。
41.具体的，伺服电机51与减速机52为键连接驱动，将电机驱动轴插入减速机52中间
轴，两边均有键槽，安装键达到驱动的目的，节流阀1上设置圆筒状连接法兰，用于与减速机52连接，其中间为传动轴，传动轴一端为键槽与减速机52驱动轴键连，另外一端为内六角接口直接连接节流阀1驱动螺母，驱动轴为筒状，内部预留有效行程，确保节流阀1驱动螺杆有足够的调节空间。
42.具体的，终端设备7为手机、平板等移动终端，能够基于云物联网技术，通过4g/5g信号传输信息，并能够配合物联网云盒子，在云端或手机app上直接观察控制单元4传输数据，并进行指令的传输，实现相应的控制工作。
43.具体的，控制单元4为基于plc的工业控制器，能够通过预先设定的参数将控制信号传递到伺服系统5，进行伺服电机51的驱动控制，实现对节流阀1开度的精确控制。
44.具体的，传感器6优选为数字量式压力传感器，具有传感精度高，响应曲线稳定，响应速度快等特点。
45.优选的，控制单元4集成设置在控制箱8内。使节流装置的电气部分在使用过程中受到防护，且方便电气部分的集成制备、安装和使用，实现控制单元的模块化。
46.优选的，伺服系统5的伺服驱动器连接带断电记忆功能的编码器，编码器设置在控制箱8内。使得在突然断电的情况下也能够知道节流阀1的开度位置及当前系统压力，确保安全操作，同时，编码器经伺服驱动器将采集到的位置信号及压力数据回传给plc，经过plc处理后，将压力数据及开度数据通过网络传输给物联网，实现在远端手机或平板上的数据显示，使操作人员能够根据数据发出指令，通过无线网络将指令传输到plc，经plc处理后，将控制信号传输至伺服系统5，实现对节流阀1的开度调整。
47.本实施例的一种远控节流装置，通过伺服系统5驱动节流阀1开度发生改变，由控制单元4通过电信号控制伺服系统5工作，实现对节流阀1开度的电控方式，调整快速、方便，仅由一人即可完成节流阀1调整，劳动强度较低，同时，配合传感器6检测流体数据，根据测得数据对节流阀1开度进行适应调整，调整精度较高，且常规电控控制单元能够较容易的通过延长连接导线或无线信号传输方式进行控制，能够实现对节流阀1的远程控制，避免操作人员进入高压试验区域，降低高压设备测试过程中的操作风险，同时，在高压环境下工作，流体压力对节流阀1阀芯的冲击会反馈到动力输出端，伺服电机51通电情况下能够形成稳定的磁场，具有悬停功能，能够有效的提供烦扭矩力，稳定节流阀1阀芯的开度，使节流阀1开度稳定，压力调整精确度更高，使设备测试结果更准确。
48.实施例2
49.如图1-图5所示，本实施例的一种远控节流装置，结构与实施例1相同，区别在于：还包括基座9，基座9内设置配重结构，基座9上设置叉车插入口91和起吊构件92，节流阀1、伺服系统5和控制箱8分别固定在基座9顶面，节流阀1通过抱箍固定于基座9上，灌注管汇2、排出管汇3通过管卡固定在基座9上。
50.具体的，各部件通过抱箍或管卡固定在基座9顶面，节流阀以卧式平放的方式固定在基座9顶面，保持整体高度保持一致，便于组装，并在基座9上预留叉车插入口91和起吊构件92，方便节流装置的整体转运和吊装。
51.具体的，基座9为钢板制得的箱式结构件，内部填充水泥砂浆混凝土，顶部通过钢板封闭，基座9根据测试的流量及压力进行计算获得，以确保基座9在高压设备测试过程中的稳定性，根据试验验证，在流量为200立方米每小时，压力为35mpa时，基座为3吨左右，进
行高压实验，基本无振动。
52.实施例3
53.如图6-图7所示，本实施例的一种远控节流装置，结构与实施例2相同，区别在于：还包括护罩10，护罩10遮蔽在基座9顶面，护罩10上设置可开启和关闭的门板101，护罩10上设置灌注管汇2和排出管汇3的通孔102，护罩10上设置电源插接安装座。
54.具体的，护罩10为箱式结构件，通过焊接连接在基座9顶面，对基座9上安装的各部件进行防护，护罩10的长宽与基座9一致，高度根据基座9上各部件的有效高度进行确定，同时，护罩10上设置若干对开门板101，以方便检修及观察，护罩10上设置电源插接安装座，方便电源线路的快速连接及拆除。
55.本实施例的一种远控节流装置，采用护罩10对节流装置起到保护作用，延长节流装置的使用寿命，在有高压泄漏的情况下能够避免节流装置受损，同时，护罩10上能够根据实际情况设置使用说明及注意事项，便于操作人员观察及使用。
56.实施例4
57.一种测试系统，包括实施例1-实施例3中所述远控节流装置，所述远控节流装置的输入侧通过灌注管汇2连接高压设备，输出侧通过排出管汇3连接缓冲弯头，所述缓冲弯头管道连接储存容器。
58.本实施例的一种测试系统，用于压裂泵、钻井泵等高压设备的模拟测试，通过在终端设备7输入指令并经物联网发送控制信号至控制单元4的plc，经plc处理后传递到伺服系统5，精确控制节流阀1的开度，实现对测试系统内流体压力的精确调整，同时，本实施例中，优选设置直角缓冲弯头作为节流装置的流体输出侧的末端器件，使从排出管汇3输出的高压流体直接喷射在缓冲弯头内壁，将流体转化为低压流体后再输入储存容器储存，降低高压流体的冲蚀力，在定期检查中根据实际情况进行更换，有利于实现流体的循环利用。
59.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。