[发明专利]一种全电驱动的井下安全阀及其冗余控制系统

权利要求书

1.一种全电驱动的井下安全阀及其冗余控制系统，其特征在于，包括全电驱动的井下安全阀机构和井下安全阀冗余控制系统，其中，全电驱动的井下安全阀机构包括电气舱模块、电动执行模块、平衡缓冲模块、磁耦合传动模块和阀门模块；

电动执行模块，包括电动推杆、电动推杆安装板、电动执行模块内压筒、电动执行模块外壳和外壳连接接头；四个相同的电动推杆通过螺钉安装在环形的电动推杆安装板上，电动推杆安装板通过螺纹安装在电动执行模块外壳和电动执行模块内压筒之间，外壳连接接头通过螺纹安装在电动执行模块外壳下部；

平衡缓冲模块，包括一个平衡装置；平衡装置包括四个相同的推杆管道、活塞、加强筋、平衡槽、上限位凸台和下限位凸台；四个相同对称分布的推杆管道通过螺纹配合安装在平衡槽上，推杆管道上端内壁开有上限位凸台，推杆管道下端内壁开有下限位凸台，活塞设计有动密封装置，安装于推杆管道内，加强筋通过焊接固定在推杆管道和平衡槽之间，平衡槽内盛有液体；

井下安全阀冗余控制系统由井上控制单元与井下控制单元组成；井上控制单元，包括上位机、井上主控制系统、井上辅助控制系统和井上数据同步模块；井上主控制系统包括井上数据双向收发模块、井上光纤信息双向转换模块、井上接口模块、井上电力发送模块和井上CPU模块；井上接口模块通过电缆与上位机、井上CPU模块、井上数据双向收发模块和井上电力发送模块相连，井上数据双向收发模块通过电缆连接至井上光纤信息双向转换模块，井上光纤信息双向转换模块通过电缆连接至井下光纤信息双向转换模块，井上电力发送模块通过电缆连接至井下电力接收模块，井上CPU模块通过电缆连接至井上接口模块；井上辅助控制系统包括备用井上数据双向收发模块、备用井上光纤信息双向转换模块、备用井上接口模块、备用井上电力发送模块和备用井上CPU模块；井上数据同步模块通过电缆连接至井上CPU模块和备用井上CPU模块，上位机通过电缆连接至井上接口模块和备用井上接口模块；

井下控制单元，包括井下主控制系统、井下辅助控住系统和井下数据同步模块；井下主控制系统包括井下光纤信息双向转换模块、井下电力接收模块、电力推杆供电模块、井下数据双向收发模块、井下接口模块、电力推杆继电器、井下传感器数据收发模块、井下模数转换模块和井下CPU模块；井下光纤信息双向转换模块通过光纤连接至井上光纤信息双向转换模块，井下数据双向收发模块通过电缆与井下光纤信息双向转换模块相连，井下传感器数据收发模块通过电缆连接至阀门开度传感器、温度传感器和压力传感器，井下模数转换模块通过电缆连接至井下传感器数据收发模块和井下CPU模块，电力推杆供电模块通过电缆连接至电动推杆，电力推杆继电器通过电缆连接至电动推杆，井下电力接收模块通过电缆连接至井上电力发送模块、电力推杆供电模块、电力推杆继电器、井下CPU模块、井下光纤信息双向转换模块、井下数据双向收发模块和井下传感器数据收发模块，井下接口模块通过电缆连接至电力推杆继电器和井下数据双向收发模块，井下CPU模块通过电缆连接至井下接口模块；井下辅助控住系统包括备用井下光纤信息双向转换模块、备用井下电力接收模块、备用电力推杆供电模块、备用井下数据双向收发模块、备用井下接口模块、备用电力推杆继电器、备用井下传感器数据收发模块、备用井下模数转换模块和备用井下CPU模块；井下数据同步模块通过电缆连接至井下CPU模块和备用井下CPU模块。

2.根据权利要求1所述的一种全电驱动的井下安全阀及其冗余控制系统，其特征在于：平衡槽通过螺钉安装于磁耦合外套筒上。

3.根据权利要求1所述的一种全电驱动的井下安全阀及其冗余控制系统，其特征在于：井上数据同步模块通过电缆连接至井上CPU模块和备用井上CPU模块，用于实现井上主控制系统和井上辅助控制系统之间数据同步；井下数据同步模块通过电缆连接至井下CPU模块和备用井下CPU模块，用于井下主控制系统和井下辅助控制系统之间实现数据同步。

4.根据权利要求1所述的一种全电驱动的井下安全阀及其冗余控制系统，其特征在于：全电驱动的井下安全阀处于正常工作状态时，井上主控制系统和井下主控制系统起控制作用，井上辅助控制系统和井下辅助控制系统不起控制作用。

5.根据权利要求1所述的一种全电驱动的井下安全阀及其冗余控制系统，其特征在于：当井上主控制系统或井下主控制系统发生故障时，上位机发出指令，井上辅助控制系统或井下辅助控制系统通过井上数据同步模块或井下数据同步模块，从井上主控制系统或井下主控制系统接收数据后，执行控制功能，井上辅助控制系统和井下辅助控制系统控制方式同井上主控制系统和井下主控制系统。