[发明专利]海底压力控制系统上的螺线管剪切密封阀运动检测电路

说明书

技术领域

本文公开的实施例大致涉及用于监测螺线管促动器运动的 方法和装置。更具体地说，本文公开的实施例涉及通过电流监测来监 测螺线管促动器运动的方法和装置。

背景技术

在例如用于钻探机的BOP系统(防喷系统)中的海底电/液压 压力控制系统中，螺线管促动器用于打开和/或关闭连接到液压阀的液 压路径，该液压阀控制通过井眼的泥流。例如，在为开采石油钻井时 检测到意外的高压气体时，控制信号被发送给螺线管控制电路以关闭 或打开一个或多个临界阀(critical valve)，使得泥流被阻塞以防止钻井 船或钻井平台上的人被高温泥浆的无控制流动伤害或死亡。时常，在 这样的海底系统中，使用若干组螺线管作为控制开关。按照惯例，通 过螺线管线圈的电流被监测以确定是否恰当的电流水平被提供给特 定螺线管线圈用于螺线管促动器的打开或关闭动作。这种现有的螺线 管电流监测方法不确认螺线管促动器是否已经适当地移动，或者例如 由于机械故障而没有适当地移动。

常规的螺线管电流监测电路包括多个通道，各通道可连接 到单个螺线管线圈，该螺线管线圈连接到相应的电流检测元件。通常， 检测元件包括阻抗元件(例如与螺线管线圈串联设置的简单电阻器)， 电阻器上的压降与流过螺线管线圈的电流成比例。在这些常规的电路 中，电阻器上的电压是由模数转换器(ADC)调节并且读取的，并且这 个电压测量用于确定通过螺线管线圈的电流的电流值。

螺线管电流监测电路，诸如上面说明的类型，通常在螺线 管线圈通电或断电过程完成之后监测和报告通过螺线管线圈的电流 值。因此，如已知的，现有的控制系统报告螺线管线圈的工作状态， 而不检测螺线管促动器的任何实际的物理运动(也就是，现有的用于监 测螺线管线圈中电流的方法不检测螺线管促动器实际地是延伸还是 收缩)。因此，如果机械故障发生在螺线管促动器上，现有的电流监测 电路可能报告螺线管促动器在“工作”，因为尽管促动器可能已经不 移动，仍可能在螺线管线圈内检测到恰当的电流值。

位置传感器或运动传感器可安装在螺线管线圈上以检测促 动器的运动。来自该传感器的信号被反馈回中央系统以确定是否螺线 管促动器已根据控制信号移动。为了实现这种位置和/或运动传感器， 螺线管促动器及其外壳必须重新机械设计以安装该传感器，并且额外 的线必须用来做电源线/信号线以连接到位置和/或运动传感器。换句 话说，要实施螺线管线圈的运动检测较大的改造是必要的。

发明内容

在一个方面，本公开大致涉及一种螺线管促动器的螺线管 电流监测电路。螺线管电流监测电路包括构造成接收控制信号的螺线 管驱动板，构造成检测由控制信号引起的促动器的螺线管线圈的电流 信号的检测电阻器，以及构造成微分电流信号的微分器。螺线管电流 监测电路基于由螺线管线圈电感的改变引起的微分电流信号的改变 来检测促动器的运动。

在另一方面，本公开大致涉及一种用于确定螺线管促动器 的运动的方法。该方法包括将控制信号传送到螺线管驱动板，从促动 器的螺线管线圈获得由控制信号引起的电流信号，微分电流信号以获 得脉冲。脉冲由促动器的运动所引起的螺线管线圈电感的改变造成的 微分电流信号的改变所产生，以及基于对脉冲的检测来报告促动器的 运动。

在另一方面，本公开大致涉及海底压力控制系统，其包括 液压流路径；与液压流路径流连通的液压阀；连接到液压阀的螺线管 促动器；以及构造成监测螺线管促动器的电流的螺线管电流监测电 路，该螺线管电流监测电路进一步包括，构造成接收控制信号的螺线 管驱动板，构造成检测由控制信号引起的促动器的螺线管线圈电流信 号的检测电阻器，以及构造成微分电流信号的微分器，其中螺线管电 流监测电路基于由螺线管线圈电感的改变引起的微分电流信号的改 变来检测促动器的运动。

上面的简短说明陈述了本发明的各种实施例的特征，以便 详细说明，使得更好地理解，并且使对本领域的贡献可以更好地被认 识到。当然，本发明的其它特征将在下文中说明并且其将作为权利要 求的主题。

在这点上，在详细地解释本发明的若干实施例之前，应当 理解本发明的各种实施例在它们的应用中不限制为在下列说明中陈 述或在附图中显示的构造的细节以及部件的设置。本发明能够是其它 实施例并且可以以各种方式实践和实施。同样，应当理解本文使用的 措辞和术语是为了说明的目的而不应被认为是限制。