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1、(10)申请公布号 CN 102220965 A (43)申请公布日 2011.10.19 CN 102220965 A *CN102220965A* (21)申请号 201110158925.5 (22)申请日 2011.06.14 F04B 49/06(2006.01) F04B 49/10(2006.01) (71)申请人 濮阳市百福瑞德石油科技有限公司 地址 457001 河南省濮阳市华龙区中原路 37 号院 (72)发明人 赵刚 何飞 曹民 于春 何吉元 (74)专利代理机构 郑州大通专利商标代理有限 公司 41111 代理人 白毅明 (54) 发明名称 泥浆泵电控安全系统 (57)。
2、 摘要 本发明涉及一种石油钻井过程中监测泥浆泵 压力的安全装置。 一种泥浆泵电控安全系统， 包括 压力传感器， 嵌入式一体化触摸屏工控机和 PLC， 常闭式气动截止阀， 压力传感器安装在泥浆泵的 高压泥浆出口管线上， 压力传感器输出信号连接 PLC 的输入信号采集端口， PLC 和嵌入式一体化触 摸屏工控机通讯连接， PLC 设有输出端口控制连 接常闭式气动截止阀的电磁换向阀， 电磁换向阀 的两个出口分别通过管路连接常闭式气动截止阀 的两端工作气缸， 常闭式气动截止阀安装在与泥 浆泵的高压泥浆出口管线连接的回流或旁路管线 上。本发明能准确、 可靠的在线监测泥浆泵泵压， 并在泥浆泵泵压达到限定值。
3、时， 及时报警并停泵 释压， 能够有效的防止安全事故发生， 动作及时可 靠， 容易实施。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 4 页 CN 102220976 A1/2 页 2 1. 一种泥浆泵电控安全系统， 包括压力传感器， 嵌入式一体化触摸屏工控机和 PLC， 常 闭式气动截止阀， 其特征是 ： 所述压力传感器安装在泥浆泵的高压泥浆出口管线上， 压力 传感器输出信号连接 PLC 的输入信号采集端口， PLC 和嵌入式一体化触摸屏工控机通讯连 接， PLC 设有输出端口控制连接常闭式气动截止阀的电磁换向。
4、阀， 所述电磁换向阀的气源进 口连接控制气源， 电磁换向阀的两个出口分别通过管路连接常闭式气动截止阀的两端工作 气缸， 所述常闭式气动截止阀安装在与泥浆泵的高压泥浆出口管线连接的回流或旁路管线 上。 2. 根据权利要求 1 所述的泥浆泵电控安全系统， 其特征是 ： 所述电磁换向阀采用两位 五通电磁阀， 电磁阀进口 （P） 连接控制气源， 其一个常开式出口 （） 、 一个常闭式出口 （） 分别连接常闭式气动阀的两端工作气缸， 所述常开式出口 （） 与常闭式气动截止阀的关 闭接口连接， 常闭式出口 （） 与常闭式气动截止阀的启动接口连接。 3. 根据权利要求 2 所述的泥浆泵电控安全系统， 其特征。
5、是 ： 在电磁换向阀的常开式出 口 （） 设有气源管与控制连接泥浆泵的手动开关控制阀 （11） 连接 ； 所述手动开关控制阀 （11） 的进口与电磁换向阀的常开式出口 （） 连接， 手动开关控制阀 （11） 的出口连接常闭 式控制继气器 （8） 控制气源进口。 4. 根据权利要求 1、 2 或 3 所述的泥浆泵电控安全系统， 其特征是 ： 连接所述泥浆泵的 高压泥浆出口管线和泥浆罐设有一回流管， 所述常闭式气动截止阀安装在所述回流管上 ； 或者， 与所述灌浆阀 （5） 并联设有一旁路管， 所述常闭式气动截止阀安装在所述旁路管上。 5. 根据权利要求 4 所述的泥浆泵电控安全系统， 其特征是 ：。
6、 包括一个控制柜， 所述控制 柜内或其面板上安装PLC和嵌入式一体化触摸屏工控机， 与所述PLC连接设有声光报警器 ； 压力传感器采用 1 个， 安装在泥浆泵的高压泥浆出口管线的立管 （4） 上， 或者压力传感器采 用 2 3 个， 分别设置在所述立管或者灌浆管线上。 6. 一种泥浆泵电控安全系统， 包括压力传感器， 嵌入式一体化触摸屏工控机和 PLC， 常 闭式气动截止阀， 其特征是 ： 所述压力传感器安装在泥浆泵的高压泥浆出口管线上， 压力传 感器输出信号连接 PLC 的输入信号采集端口， PLC 和嵌入式一体化触摸屏工控机通讯连接， PLC 设有输出端口控制连接一电磁换向阀， 所述电磁换。
7、向阀的气源进口连接控制气源， 所述 电磁换向阀的常闭式出口 （） 通过管路连接一个二进一出的单选阀 （20） 的一个进口， 电 磁换向阀的常开式出口 （A） 通过管路连接一个常开式电磁阀 （21） 的进口， 所述常开式电磁 阀 （21） 的常闭式出口通过管路连接二进一出的单选阀 （20） 的另一个进口， 常开式电磁阀 （21） 的常开式出口通过管路连接所述常闭式气动截止阀工作气缸的关闭接口， 二进一出的 单选阀 （20） 的出口通过管路连接所述常闭式气动截止阀工作气缸的启动接口， 所述常闭式 气动截止阀 （12） 与灌浆阀 （5） 串联安装在泥浆泵的高压泥浆出口灌浆管线上。 7. 根据权利要求。
8、 6 所述的泥浆泵电控安全系统， 其特征是 ： 所述电磁换向阀采用两位 五通电磁阀， 在电磁换向阀的常开式出口 （） 设有气源管与控制连接泥浆泵的手动开关控 制阀 （11） 连接 ； 所述手动开关控制阀 （11） 的进口与电磁换向阀的常开式出口 （） 连接， 手 动开关控制阀 （11） 的出口连接常闭式控制继气器 （8） 控制气源进口。 8. 根据权利要求 6 所述的泥浆泵电控安全系统， 其特征是 ： 电磁换向阀采用两位五通 电磁阀， 在所述电磁换向阀 （13） 的常开式出口 （） 连接有一个第二常开式电磁阀 （22） ， 所 述第二常开式电磁阀 （22） 的控制电磁头连接 PLC 的一个输出。
9、端口， 第二常开式电磁阀 （22） 权 利 要 求 书 CN 102220965 A CN 102220976 A2/2 页 3 的常闭式出口 （B） 与电磁换向阀 （13） 的常闭式出口 （B） 并联通过管路接入所述二进一出的 单选阀 （20） 的一个进口， 第二常开式电磁阀 （22） 的常开式出口 （A） 通过管路接入第一个常 开式电磁阀 （21） 的进口。 9. 根据权利要求 8 所述的泥浆泵电控安全系统， 其特征是 ： 连接第二常开式电磁阀 （22） 的常开式出口 （A） 设有气源管与控制连接泥浆泵的手动开关控制阀 （11） 连接 ； 所述手 动开关控制阀 （11） 的进口与电磁换向阀。
10、的常开式出口 （） 连接， 手动开关控制阀 （11） 的 出口连接常闭式控制继气器 （8） 控制气源进口。 10. 根据权利要求 6 9 任一项所述的泥浆泵电控安全系统， 其特征是 ： 包括一个控制 柜， 所述控制柜内或其面板上安装PLC和嵌入式一体化触摸屏工控机， 与所述PLC连接设有 声光报警器 ； 压力传感器采用 1 个， 安装在泥浆泵的高压泥浆出口管线的立管 （4） 上， 或者 压力传感器采用 2 3 个， 分别设置在所述立管或者灌浆管线上。 权 利 要 求 书 CN 102220965 A CN 102220976 A1/7 页 4 泥浆泵电控安全系统 技术领域 0001 本发明涉及。
11、一种石油钻井过程中监测泥浆泵压力的安全装置。 尤其是涉及一种泥 浆泵电控安全系统。 背景技术 0002 在石油勘探开发与钻井过程中， 及时、 准确、 稳定、 可靠的监测泥浆泵运行时的压 力状况， 在泥浆泵泵压由于钻头水眼堵塞或操作失误发生异常， 在泥浆泵泵压达到限定值 时， 能够第一时间报警并停止泥浆泵运行 （停泵泄压） ， 是防止安全事故发生的前提。 0003 目前， 国内外常用的泥浆泵安全阀为机械式安全阀， 主要有弹簧式和剪切式两种， 其工作原理是当泥浆泵泵压达到限定值时， 弹簧弹起阀门打开或剪切销钉阀门打开， 从而 排出泵体内的泥浆以达到释放泵压防止安全事故发生的目的。然而在钻井实际工作。
12、中， 由 于泥浆泵泵压超出限值造成人身伤害或财产损失之事时有发生。究其原因在于 ：（1） 唯一 性。一个泥浆泵上安装的机械式安全阀仅有一个开启功能， 当泵压达到限定值时能否确保 安全， 完全在于唯一的安全通道安全阀能否及时打开， 这种依赖是唯一性的 ；（2） 被动 性。对于机械式安全阀而言其自身并不能主动地应对泥浆泵泵压的变化， 而只有被动地接 受泵压的变化， 从一种状态转变到另一种状态， 因此也就不具备预警报警功能 ；（3） 滞后 性。 当水眼堵塞会使泥浆泵泵压从正常值迅速飙升到限定值， 其时间只有十几秒甚至几秒， 而机械式安全阀的机械性能受销钉材质、 温度及活塞体老化程度等因素影响， 在如。
13、此短暂 的时间内不足以做出应对， 会出现弹簧弹起或剪切销钉动作滞后现象 ；（4） 倒序性。当泵压 达到限定值时， 正确的操作顺序应该是首先切断泥浆泵的动力来源， 使其停止工作、 泵压不 能继续增加， 其次是打开安全阀释放泵压。 这样做的优势在于即使安全阀失灵不能打开， 泵 压也不能继续增加， 就不会出现泵压超出限定值而发生安全事故。而机械式安全阀只有打 开后才能告知司钻停泵， 是倒序性的先释放泵压后停泵， 一旦安全阀失灵不能及时打开， 则 泥浆泵继续运行， 泵压会迅速飙升超出限定值而发生安全事故。因此， 提出一种能及时、 准 确、 稳定、 可靠的监测泥浆泵泵压状态， 尤其是在泥浆泵泵压达到限定。
14、值时， 能够在第一时 间报警并停泵释压的安全措施是很有必要的， 有利于保障石油钻探生产安全， 防止设备损 坏等事故发生。 发明内容 0004 本发明针对现有技术不足， 提出一种泥浆泵电控安全系统， 能准确、 可靠的在线监 测泥浆泵泵压状态， 并在泥浆泵泵压达到限定值时及时停泵释压。 0005 本发明所采用的技术方案 ： 一种泥浆泵电控安全系统， 包括压力传感器， 嵌入式一体化触摸屏工控机和 PLC， 常闭 式气动截止阀， 所述压力传感器安装在泥浆泵的高压泥浆出口管线上， 压力传感器输出信 号连接 PLC 的输入信号采集端口， PLC 和嵌入式一体化触摸屏工控机通讯连接， PLC 设有输 出端口。
15、控制连接常闭式气动截止阀的电磁换向阀， 所述电磁换向阀的气源进口连接控制气 说 明 书 CN 102220965 A CN 102220976 A2/7 页 5 源， 电磁换向阀的两个出口分别通过管路连接常闭式气动截止阀的两端工作气缸， 所述常 闭式气动截止阀安装在与泥浆泵的高压泥浆出口管线连接的回流或旁路管线上。 0006 所述的泥浆泵电控安全系统， 电磁换向阀采用两位五通电磁阀， 电磁阀进口 （P） 连 接控制气源， 其一个常开式出口 （） 、 一个常闭式出口 （） 分别连接常闭式气动阀的两端 工作气缸， 所述常开式出口 （） 与常闭式气动截止阀的关闭接口连接， 常闭式出口 （） 与 常闭。
16、式气动截止阀的启动接口连接。 0007 所述的泥浆泵电控安全系统， 在电磁换向阀的常开式出口 （） 设有气源管与控制 连接泥浆泵的手动开关控制阀 （11） 连接 ； 所述手动开关控制阀 （11） 的进口与电磁换向阀 的常开式出口 （） 连接， 手动开关控制阀 （11） 的出口连接常闭式控制继气器 （8） 控制气源 进口。 0008 所述的泥浆泵电控安全系统， 连接所述泥浆泵的高压泥浆出口管线和泥浆罐设有 一回流管， 所述常闭式气动截止阀安装在所述回流管上 ； 或者， 与所述灌浆阀 （5） 并联设有 一旁路管， 所述常闭式气动截止阀安装在所述旁路管上。 0009 所述的泥浆泵电控安全系统， 包括。
17、一个控制柜， 所述控制柜内或其面板上安装 PLC 和嵌入式一体化触摸屏工控机， 与所述 PLC 连接设有声光报警器 ； 压力传感器采用 1 个， 安 装在泥浆泵的高压泥浆出口管线的立管 （4） 上， 或者压力传感器采用 2 3 个， 分别设置在 所述立管或者灌浆管线上。 0010 一种泥浆泵电控安全系统， 包括压力传感器， 嵌入式一体化触摸屏工控机和 PLC， 常闭式气动截止阀， 所述压力传感器安装在泥浆泵的高压泥浆出口管线上， 压力传感器输 出信号连接 PLC 的输入信号采集端口， PLC 和嵌入式一体化触摸屏工控机通讯连接， PLC 设 有输出端口控制连接一电磁换向阀， 所述电磁换向阀的气。
18、源进口连接控制气源， 所述电磁 换向阀的常闭式出口 （） 通过管路连接一个二进一出的单选阀 （20） 的一个进口， 电磁换向 阀的常开式出口 （A） 通过管路连接一个常开式电磁阀 （21） 的进口， 所述常开式电磁阀 （21） 的常闭式出口通过管路连接二进一出的单选阀 （20） 的另一个进口， 常开式电磁阀 （21） 的 常开式出口通过管路连接所述常闭式气动截止阀工作气缸的关闭接口， 二进一出的单选阀 （20） 的出口通过管路连接所述常闭式气动截止阀工作气缸的启动接口， 所述常闭式气动截 止阀 （12） 与灌浆阀 （5） 串联安装在泥浆泵的高压泥浆出口灌浆管线上。 0011 所述的泥浆泵电控安。
19、全系统， 电磁换向阀采用两位五通电磁阀， 在电磁换向阀的 常开式出口 （） 设有气源管与控制连接泥浆泵的手动开关控制阀 （11） 连接 ； 所述手动开关 控制阀 （11） 的进口与电磁换向阀的常开式出口 （） 连接， 手动开关控制阀 （11） 的出口连 接常闭式控制继气器 （8） 控制气源进口。 0012 所述的泥浆泵电控安全系统， 电磁换向阀采用两位五通电磁阀， 在所述电磁换向 阀 （13）的常开式出口 （）连接有一个第二常开式电磁阀 （22） ， 所述第二常开式电磁阀 （22） 的控制电磁头连接 PLC 的一个输出端口， 第二常开式电磁阀 （22） 的常闭式出口 （B） 与 电磁换向阀 （。
20、13） 的常闭式出口 （B） 并联通过管路接入所述二进一出的单选阀 （20） 的一个 进口， 第二常开式电磁阀 （22） 的常开式出口 （A） 通过管路接入第一个常开式电磁阀 （21） 的 进口。 0013 所述的泥浆泵电控安全系统， 连接第二常开式电磁阀 （22） 的常开式出口 （A） 设有 气源管与控制连接泥浆泵的手动开关控制阀 （11） 连接 ； 所述手动开关控制阀 （11） 的进口 说 明 书 CN 102220965 A CN 102220976 A3/7 页 6 与电磁换向阀的常开式出口 （） 连接， 手动开关控制阀 （11） 的出口连接常闭式控制继气器 （8） 控制气源进口。 0。
21、014 所述的泥浆泵电控安全系统， 包括一个控制柜， 所述控制柜内或其面板上安装 PLC 和嵌入式一体化触摸屏工控机， 与所述 PLC 连接设有声光报警器 ； 压力传感器采用 1 个， 安 装在泥浆泵的高压泥浆出口管线的立管 （4） 上， 或者压力传感器采用 2 3 个， 分别设置在 所述立管或者灌浆管线上。 0015 本发明的有益积极效果 ： 1、 本发明泥浆泵电控安全系统， 能准确、 可靠的在线监测泥浆泵泵压状态， 并在泥浆泵 泵压达到限定值时， 及时报警并停泵释压。 能够有效的防止安全事故发生， 保障石油勘探开 发与钻井过程中的生产安全。 在钻井过程中， 实时监测和显示泥浆泵运行时的压力。
22、状况， 在 泥浆泵泵压由于钻头水眼堵塞或操作失误发生异常时， 一是在泵压达到第一限定值时发出 声光报警 ； 二是在司钻未能做出反应泵压达到第二限定值时， 控制系统会自动切断泥浆泵 的动力传输， 同时打开气动阀释放泵压 （通过系统设置） 。 0016 2、 本发明泥浆泵电控安全系统， 压力检测准确， 动作及时可靠， 结构简单， 容易实 施， 具有较好的经济效益。其工作原理是 ： 钻井过程中， 由于钻头水眼堵塞或操作失误导致 泥浆泵泵压升高， 同时流体传递压力的作用也会使立管内的泥浆压力升高， 安装在立管上 的高精度压力传感器会实时捕捉到立管泥浆压力的变化， 并将捕捉到的泥浆压力变化值实 时传输给。
23、 PLC， 根据设定的程序 PLC 对立管泥浆压力值实时检测分析， 并将检测分析结果传 输给工控机， 根据设定的压力限值工控机判断是否报警、 是否切断泥浆泵的动力传输系统 及是否打开气动阀释放泵压。 附图说明 0017 图 1 ： 本发明泥浆泵电控安全系统结构原理及应用工艺流程图之一 ； 图 2 ： 本发明泥浆泵电控安全系统结构原理及应用工艺流程图之二 ； 图 3 ： 本发明泥浆泵电控安全系统结构原理及应用工艺流程图之三 ； 图 4 ： 本发明泥浆泵电控安全系统结构原理及应用工艺流程图之四。 0018 图中， 1、 泥浆泵， 2、 泥浆罐， 3、 高压泥浆出口管线， 4、 立管， 5、 灌浆阀。
24、， 6、 三通， 7、 气 鼓， 8、 常闭式控制继气器， 9、 工作气源， 10、 控制气源， 11、 手动开关控制阀， 12、 常闭式气动 截止阀， 13、 常闭式电磁换向阀， 14、 压力传感器， 15、 PLC， 16、 嵌入式一体化触摸屏工控机， 17、 声光报警器， 18、 回流管， 19、 旁路管， 20、 二进一出单选阀， 21、 第一常开式电磁阀， 22、 第 二常开式电磁阀。 具体实施方式 0019 实施例一 ： 参见图 1、 图 2。本发明泥浆泵电控安全系统， 包括压力传感器 14， 嵌入 式一体化触摸屏工控机 16 和程序控制器 （PLC） 15， 常闭式气动截止阀 1。
25、2， 压力传感器 14 安 装在泥浆泵 1 的高压泥浆出口管线 3 上， 压力传感器 14 输出信号连接 PLC 的输入信号采集 端口， PLC 和嵌入式一体化触摸屏工控机 16 通讯连接， PLC 设有输出端口控制连接 （通过电 磁头） 常闭式气动截止阀12的电磁换向阀13， 所述电磁换向阀13的气源进口连接控制气源 10， 电磁换向阀13的两个出口分别通过管路连接常闭式气动截止阀12的两端工作气缸， 所 说 明 书 CN 102220965 A CN 102220976 A4/7 页 7 述常闭式气动截止阀 12 安装在与泥浆泵的高压泥浆出口管线连接的回流或旁路管线上。 0020 参见图 。
26、1， 连接泥浆泵 1 的高压泥浆出口管线 3（或其灌浆管路） 和泥浆罐 2 设有 一回流管 18， 常闭式气动截止阀 12 安装在所述回流管上 ； 或者， 与所述灌浆阀 5 并联设置 一旁路管 19， 所述常闭式气动截止阀 12 安装在所述旁路管上， 见图 2。当然也可以将高压 泥浆出口管线中的高压泥浆直接排空释压。 0021 实施例二 ： 参见图 1 或图 2， 本实施例的泥浆泵电控安全系统， 与实施例一不同的 是， 电磁换向阀 13 采用两位五通电磁阀， 电磁阀进口 P 连接控制气源， 其一个常开式出口 、 一个常闭式出口分别连接常闭式气动阀 12 的两端工作气缸， 所述常开式出口与 常闭。
27、式气动截止阀 12 的关闭接口连接， 常闭式出口与常闭式气动截止阀 12 的启动接口 连接。 0022 实施例三 ： 参见图 1 或图 2， 本实施例的泥浆泵电控安全系统， 与实施例二不同的 是， 在电磁换向阀的常开式出口设有气源管与控制连接泥浆泵的手动开关控制阀 11 连 接 ； 所述手动开关控制阀 11 的进口与电磁换向阀的常开式出口连接， 手动开关控制阀 11 的出口连接常闭式控制继气器 8 控制气源进口。即电磁换向阀 13 的常开式出口分为两 路， 一路与控制连接泥浆泵 1 的手动开关控制阀 11 的进口气路连接， 另一路与常闭式气动 截止阀 12 的关闭接口连接。 0023 实施例四。
28、 ： 参见图 1 或图 2， 本实施例的泥浆泵电控安全系统， 与前述各实施例不 同的是， 包括一个控制柜， 所述控制柜内或其面板上安装 PLC 和嵌入式一体化触摸屏工控 机， 与所述 PLC 连接设有声光报警器。压力传感器采用 1 个， 安装在泥浆泵的高压泥浆出口 管线的立管 （4） 上 ； 或者压力传感器采用 2 3 个， 分别设置在所述立管或者灌浆管线上。 0024 图1中， 正常钻井中常闭式电磁换向阀13处于休眠状态， 出口A常开、 出口B常闭， 由控制气源 10 提供的压缩空气从进口 P 进入， 通过常开式出口 A 分成两路， 一路到达手动 开关控制阀 11 的进口， 另一路到达常闭式。
29、气动截止阀 12 的关闭接口。当司钻需启动泥浆 泵1时就打开手动开关控制阀11， 此时控制气体会通过手动开关控制阀11到达常闭式控制 继气器 8， 在控制气体压力作用下常闭式控制继气器 8 内的活塞被顶开、 排气孔被堵塞， 工 作气源9内的气体通过常闭式控制继气器8上被顶开的活塞进入气鼓7， 在气体压力作用下 气鼓 7 内的气囊充气， 使泥浆泵 1 与动力传输装置连接后被启动。启动后的泥浆泵 1 抽汲 泥浆罐 2 里的泥浆并以高压方式注入高压泥浆出口管线 3 和立管 4， 安装在立管 4 上的压 力传感器 14 会实时监测泥浆压力的变化， 并由触摸显示屏 16 实时显示泥浆泵 1、 高压泥浆 。
30、出口管线 3、 立管 4 压力的变化情况。若司钻需停止泥浆泵 1 的运行， 只需关闭手动开关控 制阀 11 切断控制气路， 此时常闭式控制继气器 8 与手动开关控制阀 11 段气路里的控制气 体会从手动开关控制阀11的排气孔排出， 常闭式控制继气器8内的活塞在弹簧力作用下复 位， 使工作气源 9 通往气鼓 7 的气路被切断， 同时常闭式控制继气器 8 的排气孔打开， 气鼓 7 内的工作气体排出使气囊泄气、 使泥浆泵 1 与动力传输装置分离而停止运行。 0025 泥浆泵 1 正常工作时， 泵压和立管压力是在可控的范围内波动。如果水眼被堵塞 就会导致泥浆泵 1 的泵压和立管 4 的立压迅速升高， 。
31、立管 4 上的压力传感器 14 会把泥浆压 力变化值实时传输给 PLC 或工控机 15， PLC 或工控机 15 根据设定的程序对泥浆泵 1、 立管 4 的泥浆压力值实时检测分析， 并将检测分析结果传输给触摸显示屏 16， 根据设定的压力限 值触摸显示屏 16 进行比对和判断， 若泵压达到第一限定值时由声光报警器 17 发出声光报 说 明 书 CN 102220965 A CN 102220976 A5/7 页 8 警， 提示司钻处理事故隐患。 此时司钻可以关闭手动开关控制阀11， 并根据实际情况来决定 是否启动触摸显示屏 16 上的触摸键， 以手动方式激活常闭式电磁换向阀 13 关闭常开式出。
32、 口 A 并打开常闭式出口 B。从进口 P 进入的控制气体通过常闭式出口 B 到达 12 的启动接口 并打开常闭式气动截止阀 12， 使高压泥浆出口管线 3 内的泥浆压力释放到泥浆罐 2 中。险 情解除后， 司钻可按下触摸显示屏16上的复位键使常闭式电磁换向阀13断电， 此时常闭式 出口 B 关闭、 排气孔打开， 将常闭式气动截止阀 12 启动接口内的控制气体排出。常闭式出 口B关闭的同时常开式出口A打开， 从进口P进入的控制气体通过常开式出口A到达常闭式 气动截止阀 12 的关闭接口， 在控制气体压力作用下气动阀被关闭， 又恢复到常闭式状态。 0026 如果泵压达到第一限定值声光报警器 17。
33、 发出了声光报警， 但司钻未能做出或来 不及做出反应， 使泵压上升达到第二限定值时， 控制系统会自动启动常闭式电磁换向阀 13， 使常开式出口 A 关闭、 排气孔打开， 将常闭式控制继气器 8 与手动开关控制阀 11 段气路里 的控制气体排出， 常闭式控制继气器8内的活塞在弹簧弹力作用下复位， 使工作气源9通往 气鼓 7 的气路被切断。同时常闭式控制继气器 8 的排气孔打开， 气鼓 7 内的工作气体排出 使气囊泄气， 从而切断泥浆泵 1 与动力传输装置的连接， 使泥浆泵 1 停止运行， 泵压不能继 续上升。控制系统在关闭常开式出口 A 的同时还会打开常闭式出口 B， 使从进口 P 进入的 控制。
34、气体通过常闭式出口 B 到达常闭式气动截止阀 12 的启动接口并打开常闭式气动截止 阀12， 使高压泥浆出口管线3内的泥浆压力释放到泥浆罐2中。 险情解除后， 司钻可关闭手 动开关控制阀 11 并按下触摸显示屏 16 上的复位键使常闭式电磁换向阀 13 断电， 此时常闭 式出口 B 关闭、 排气孔打开， 将常闭式气动截止阀 12 启动接口内的控制气体排出。常闭式 出口 B 关闭的同时常开式出口 A 打开， 从进口 P 进入的控制气体通过常开式出口 A 到达常 闭式气动截止阀 12 的关闭接口， 在控制气体压力作用下气动阀被关闭， 又恢复到常闭式状 态。 0027 在图 2 中， 如果泵压达到第。
35、一限定值声光报警器 17 发出了声光报警， 但司钻未能 做出或来不及做出反应， 使泵压上升达到第二限定值时， 控制系统会自动启动电磁换向阀 13， 使其出口 A 关闭， 出口 B 打开， 使从进口 P 进入的控制气体通过出口 B 到达常闭式气动 截止阀 12 的启动接口， 常闭式气动截止阀 12 打开， 使高压泥浆出口管线 3 内的泥浆压力 通过桥式旁路管线释放到灌浆管线中， 并通过灌浆管线进入喇叭口套管内， 其余操作与图 1 相同。 0028 实施例五 ： 参见图 3， 本实施例的泥浆泵电控安全系统， 包括压力传感器， 嵌入式 一体化触摸屏工控机和 PLC， 常闭式气动截止阀， 所述压力传感。
36、器安装在泥浆泵的高压泥浆 出口管线上， 压力传感器输出信号连接 PLC 的输入信号采集端口， PLC 和嵌入式一体化触摸 屏工控机通讯连接， PLC 设有输出端口控制连接一电磁换向阀， 所述电磁换向阀的气源进口 连接控制气源， 所述电磁换向阀的常闭式出口通过管路连接一个二进一出的单选阀 （也 称或门型梭阀） 20 的一个进口， 电磁换向阀的常开式出口 A 通过管路连接一个常开式电磁 阀 21 的进口， 所述常开式电磁阀 21 的常闭式出口通过管路连接二进一出的单选阀 20 的另 一个进口， 常开式电磁阀 21 的常开式出口通过管路连接所述常闭式气动截止阀工作气缸 的关闭接口， 二进一出的单选阀。
37、 20 的出口通过管路连接常闭式气动截止阀 12 工作气缸的 启动接口， 常闭式气动截止阀 12 与灌浆阀 5 串联安装在泥浆泵的高压泥浆出口灌浆管线 上。电磁换向阀 13 采用两位五通电磁阀。 说 明 书 CN 102220965 A CN 102220976 A6/7 页 9 0029 实施例六 ： 参见图 3， 本实施例的泥浆泵电控安全系统， 与实施例五不同的是， 在 电磁换向阀的常开式出口设有气源管与控制连接泥浆泵的手动开关控制阀 11 连接 ； 所 述手动开关控制阀 11 的进口与电磁换向阀的常开式出口连接， 手动开关控制阀 11 的出 口连接常闭式控制继气器 8 控制气源进口。 0。
38、030 图 3 中， 常开式电磁阀 21 的控制指令由嵌入式一体化触摸屏工控机 16 上的控制 键经程序控制器 15 发出。二进一出的单选阀 20 的工作原理是 P2、 P3 两个进气口为是非关 系， P2 进气工作则 P3 关闭， 反之 P3 进气工作则 P2 关闭。 与图 1、 图 2 相比较， 本实施例中的常闭式气动截止阀 12 不仅作为泄压阀， 还要作为灌 浆阀来使用。 正常钻井中， 灌浆阀5常开气动截止阀12常闭， 电磁换向阀13、 二进一出单选 阀 20 和常开式电磁阀 21 三者处于休眠状态。此时， 出口 A、 A1、 A2 常开、 出口 B、 B1 常闭， 由控制气源 10 提。
39、供的控制气体从进口 P 进入， 通过出口 A 分成两路， 一路到达手动开关控 制阀 11 的进口， 另一路通过 P1 经 A1 到达常闭式气动截止阀 12 的关闭接口。当司钻需启 动泥浆泵 1 或启动后关闭泥浆泵 1 时， 操作过程与图 1 的工作原理相同。 0031 如果泵压达到第一限定值声光报警器 17 发出了声光报警， 但司钻未能做出或来 不及做出反应， 使泵压上升达到第二限定值时， 控制系统只启动电磁换向阀 13 而不启动常 开式电磁阀 21， 使出口 A 关闭， 同时打开出口 B， 使从进口 P 进入的控制气体通过出口 B 到 达二进一出的单选阀 20 的一个进口 P2。由于出口 A。
40、 关闭， 因此 A 至 P1、 P1 至 A1、 B1 至 P3 段均无控制气体。所以 P2 工作则 P3 关闭， 控制气体从 B 到 P2， 再由 P2 经过 A2 到达常闭式 气动截止阀 12 的启动接口， 常闭式气动截止阀 12 打开， 使高压泥浆出口管线 3 内的泥浆压 力通过常闭式气动截止阀 12 释放到灌浆管线， 并通过灌浆管线进入喇叭口套管内。险情解 除后， 司钻可关闭手动开关控制阀 11 并触摸一体化触摸屏工控机 16 上的复位键使电磁换 向阀 13 断电， 此时出口 B 关闭、 排气孔打开， 将常闭式气动截止阀 12 启动接口内的控制气 体由 A2 经 P2 到 B 排气孔排。
41、出。出口 B 关闭的同时出口 A 打开， 从进口 P 进入的控制气体 通过出口 A 经 P1、 A1 到达常闭式气动截止阀 12 的关闭接口， 在控制气体压力作用下气动阀 被关闭， 又恢复到常闭式状态。 0032 在起钻过程中， 需要把泥浆通过灌浆阀 5 经由常闭式气动截止阀 12 注入灌浆管 线， 并注入喇叭口套管内。这就要求泥浆泵 1 处于工作状态， 同时还要求把常闭式气动截止 阀 12 打开。为此， 系统在一体化触摸屏工控机 16 上设置了一个灌浆键， 在起钻过程中需 要灌浆时， 司钻触摸灌浆键， 控制系统就只启动常开式电磁阀 21 而不启动电磁换向阀 13， 使出口 A1 关闭， 同时。
42、打开出口 B1， 控制气体由 P1 到 B1， 再由 B1 进入二进一出的单选阀 20 的一个进口 P3。由于电磁换向阀 13 未被启动， B 至 P2 段就无控制气体， 所以 P3 工作则 P2 关闭， 控制气体从 P3 经 A2 到达常闭式气动截止阀 12 的启动接口并打开常闭式气动截止阀 12， 使高压泥浆出口管线 3 内的泥浆压力通过常闭式气动截止阀 12 释放到灌浆管线， 并通 过灌浆管线进入喇叭口套管内。灌浆完毕后， 司钻可关闭手动开关控制阀 11 并触摸一体化 触摸屏工控机 16 上的复位键使常开式电磁阀 21 断电， 此时出口 B1 关闭、 排气孔打开， 将常 闭式气动截止阀 。
43、12 启动接口内的控制气体由 A2 经 P3 到 B1 的排气孔排出。出口 B1 关闭 的同时出口 A1 打开， 从进口 P1 进入的控制气体通过出口 A1 到达常闭式气动截止阀 12 的 关闭接口， 在控制气体压力作用下气动阀被关闭， 又恢复到常闭式状态。 0033 实施例七 ： 参见图 4， 本实施例的泥浆泵电控安全系统， 与实施例五不同的是 ： 在 说 明 书 CN 102220965 A CN 102220976 A7/7 页 10 所述电磁换向阀 13 的常开式出口连接一个第二常开式电磁阀 22， 所述第二常开式电磁 阀 22 的控制电磁头连接 PLC 的一个输出端口， 第二常开式电。
44、磁阀 22 的常闭式出口 B 与电 磁换向阀 13 的常闭式出口 B 并联通过管路接入二进一出的单选阀 20 的一个进口， 第二常 开式电磁阀 22 的常开式出口 A 通过管路接入第一个常开式电磁阀 21 的进口。 0034 实施例八 ： 参见图 4， 本实施例的泥浆泵电控安全系统， 与实施例六不同的是 ： 连 接第二常开式电磁阀 22 的常开式出口 A 设有气源管与控制连接泥浆泵的手动开关控制阀 11 连接 ； 所述手动开关控制阀 11 的进口与电磁换向阀的常开式出口连接， 手动开关控制 阀 11 的出口连接常闭式控制继气器 8 控制气源进口。 0035 前述实施例五八所述的泥浆泵电控安全系。
45、统， 设有控制柜， 所述控制柜内或其 面板上安装PLC和嵌入式一体化触摸屏工控机， 与所述PLC连接设有声光报警器 ； 压力传感 器采用 1 个， 安装在泥浆泵的高压泥浆出口管线的立管 （4） 上， 或者压力传感器采用 2 3 个， 分别设置在所述立管或者灌浆管线上。 说 明 书 CN 102220965 A CN 102220976 A1/4 页 11 图 1 说 明 书 附 图 CN 102220965 A CN 102220976 A2/4 页 12 图 2 说 明 书 附 图 CN 102220965 A CN 102220976 A3/4 页 13 图 3 说 明 书 附 图 CN 102220965 A CN 102220976 A4/4 页 14 图 4 说 明 书 附 图 CN 102220965 A 。