杜绝生产安全隐患防盗油套管闸门研制成功

时间:2022-12-21 15:24 来源:《石油与装备》 作者:顾永强

近三年来,随着国际油价上升,不法犯罪分子通过套管闸门盗窃原油屡见不鲜,研制和推广防盗油套管闸门势在必行。技术和管理人员经过现场反复试验,成功研制了防盗油套管闸门,推广取得了良好的效果。通过设计丝杠移动自动报警装置,可及时向值班人员手机和指挥中心微机发出报警,治保人员采取行动,形成了防护、打击一体化的综合管理模式。

防盗装置的设计构想
外壳、转接头、连接法兰盘、位移传感器和电流变送器以及RTU报警程序,将原有Z81H-65-00闸阀手轮上方的并帽替换为防盗装置的外壳;位移传感器的拉杆可以相对传感器外壳自由滑动,通过转接头与丝杠顶端相连,并随丝杠一起上下往复运动;位移传感器的外壳通过连接法兰盘与防盗装置外壳相连;位移传感器的4-20mA的输出线与RTU的模拟量输入端相连。

开启闸门必然转动手轮,带动丝杠移动,丝杠与位移传感器的拉杆相连,从而带动拉杆移动产生位移信号,位移电压信号通过电流变送器转换成4-20mA的电流输出,可以远距离传输到油田“四化”建设中的RTU模拟量输入端,RTU内部设计有专用的报警程序,通过识别对应模拟量输入信号来判断是否有警情发生,并发出报警信号。

任何企图破坏防盗装置的操作,都会被RTU内部报警程序识别出来,并报警。比如:企图拆卸位移传感器的操作,所选用位移传感器为绝对位置位移传感器,报警装置初始化时,设置一个初始位移值,如果有拆卸位移传感器的操作,会使位移传感器的输出变大,从而被RTU内部报警程序识别,并报警。另外,如果企图剪断位移传感器输出信号线,则会使RTU无法接收到正常的4-20mA信号,比如,断线会产生0安的电流输出,从而RTU识别出来并报警。

防盗装置的工作原理
按照上述设计思路,位移传感器可供选择的类型有很多,比如直线位移式传感器,也可以选用转角位移式传感器。

直线位移式阀门报警装置:直线位移式阀门报警装置结构如图1所示,在原阀门零件基础上继续标号。图中,12为外壳、13为转接头、14为连接法兰盘,15为位移传感器。外壳取代原来的并帽,既起到固定手轮的作用,又起到支撑位移传感器的作用。由于阀门完全关闭时,丝杠仍有一小部分露在铜螺母的外面,转接头就套在露出的这一小部分上,通过紧定螺钉与丝杠固定在一起,另一端与位移传感器的拉杆相连。位移传感器通过连接法兰盘与外壳相连。由图可以看出,转动手轮,丝杠移动,带动拉杆移动产生位移信号,传至RTU进行报警;旋转外壳(标号12),外壳会向上移动从而带动位移传感器外壳移动,从而产生位移信号,同理,其它拆卸方法都会产生报警信号;如果,试图旋转手轮的同时,旋转外壳(12)来消除位移传感器外壳与拉杆的相对运动,需要相当平稳的操作和成比例的转动操作,这在不知防盗装置工作原理和螺纹螺距的情况下很难做到。图2为拉杆式直线位移传感器的实物图;图3为4-20mA电流变送器的实物图。


由图1可以看出,直线位移式防盗装置轴向尺寸很长,大概300mm,但是,其设计安装简单。因此可以作为一种报警装置的选择。转角位移式阀门报警装置。为了克服直线位移式防盗装置轴向尺寸长的缺点,又设计了一种转角位移式报警装置。其基本组成如图4所示,在原阀门零件基础上继续标号。图中,12为外壳,13为导轨,14为转接头,15为转角位移传感器支架,16为转角位移传感器,17为导轨固定座,18为压帽。

外壳取代原来的并帽,既起到固定手轮的作用,又起到安装导轨和支撑转角位移传感器的作用,转动手轮时,外壳随着一起转动。由于阀门完全关闭时,丝杠仍有一小部分露在铜螺母的外面,转接头就套在露出的这一小部分上,通过紧定螺钉与丝杠固定在一起,另一端与转角位移传感器的转轴相连。两根导轨分别位于丝杠两侧,一端插入外壳的孔内,一端插入导轨固定座内,导轨固定座与外壳通过平键连在一起,外壳转动时带动导轨一起转动。转角位移传感器的外壳通过支架(标号15)与导轨相接触,在导轨的限制下随外壳一起转动,由于手轮转动时,丝杠并不转动,因此与手轮一起转动的传感器外壳相对与丝杠相连的转轴做转动,从而产生相对位移,经电流变送器变换后输入到RTU模拟输入端,被RTU内部报警程序识别并报警。由于手轮转动,丝杠上移,因此设计导轨来满足传感器转轴随丝杠一起上移的需求,同时可以防止传感器外壳随转轴一起转动。转角位移传感器的实物图见图5。

RTU端报警程序设计
初始化阶段,获取位移传感器初始位移U0,并设置一个速度报警阈值e,位移报警阈值eu,采样时间dt。进入监控循环阶段之后,每隔设定时间间隔dt采一次样,读取相应的位移数据U,如果所采位移与初始位移之差的绝对值小于eu,则继续循环监控,否则,即进入报警判断程序。进入,报警判断程序之后,首先判断位移变化的速率是否小于设定值e,如果小于,则认为是传感器由于温度或其他自然因素变化而产生位移漂移(一般这种飘移速度都很慢),不进入报警阶段,而使继续循环监控;当位移变化速率大于设定值e之后,即认为发生盗油事件,进入报警程序。
 
技术和管理人员经过现场反复试验,成功研制了防盗油套管闸门,推广取得了良好的效果。套管闸门丝杠位移时则自动报警。犯罪分子开启闸门必然转动手轮,带动丝杠移动。通过设计丝杠移动自动报警装置,可及时向值班人员手机和指挥中心微机发出报警,治保人员采取行动,形成了防护、打击一体化的综合管理模式。
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