全自動高壓點火燃燒控制裝置的製作方法

2023-05-02 01:41:01

專利名稱：全自動高壓點火燃燒控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電子點火裝置，尤其屬於全自動高壓點火燃燒控制裝置，特別涉及放噴石油鑽探施工中有害氣體的點火裝置。
背景技術：
在石油鑽探施工過程中，經常會有硫化氫、二氧化硫等有害氣體和大量的泥漿、水等物質排出，排出物嚴重威脅施工人員安全，也給環境造成極大的破壞，通常需要將有害氣體燒掉。由於氣體燃燒有毒，特別是對於泥漿和水含量高，燃燒不穩定的排出物，為保證安全，需用安全可靠的點火裝置和燃燒裝置實現有害氣體的燃燒，特別對於無人值守的燃燒設備需要有安全、穩定且能自動實現點火、燃燒控制的裝置。中國專利ZL02269404. 8公開了一種鑽井用封閉式點火裝置，包括點火杆、絕緣子和引火筒等組成。其特徵在於增加了保護筒、支撐絕緣子和點火間隙調節裝置，支撐絕緣子位於點火杆和點火間隙調節裝置之間，點火杆、絕緣子和支撐絕緣子安裝於保護筒內部， 保護筒的頂端是封閉的，頂端裝有擋水簷，並開有觀察孔，點火間隙調節裝置中部橫向安裝有固定支架、豎向安裝有調節絲槓，固定螺母和鎖緊螺母分別安裝在固定支架的上下兩側。中國專利ZL200420061723. 4公開了一種鑽井放噴電子點火裝置，包括空氣壓縮裝置、燃油供給裝置、燃燒噴射器、電子點火器以及主控制模塊，在主控制模塊的控制下，空氣壓縮裝置輸出壓縮空氣，燃油供給裝置輸送燃油到燃燒噴射器中進行霧化，產生霧化燃油氣流；電子點火器的點火頭置於燃燒噴射器中，點火頭產生點火火花，引燃霧化燃油氣流，形成一定長度點火火焰，從燃燒噴射器噴出，射向鑽井放噴管出口處，點燃有毒可燃氣體。上述專利不能實現無人值守的全自動控制點火，特別對於泥漿和水含量高、排出氣體壓力不穩定狀態下的點火控制不能安全穩定地實現，其中一專利的技術方案還需要燃油點火，對長期無人值守的野外情況其實現成本很高。
發明內容本實用新型根據現有技術的不足公開了一種全自動高壓點火燃燒控制裝置，本實用新型要解決的問題是提供一種能夠實現無人值守全自動控制點火，不需要燃油，適應較大範圍排出氣體壓力狀態下的點火燃燒控制裝置；本實用新型還提供了一種能分離排出物中泥漿和水的燃燒裝置。本實用新型提供以下技術方案實現全自動高壓點火燃燒控制裝置，包括電源管理裝置、控制裝置、變壓裝置、點火裝置和燃燒裝置，所述控制裝置包括放噴管道壓力監測裝置，通過檢測放噴管道壓力檢測管道放噴狀態，放噴時，壓力檢測裝置檢測到有放噴壓力，控制裝置啟動工作；火焰監測裝置，通過傳感器檢測火焰產生的紅外或紫外信號檢測火焰燃燒狀態，當放噴氣體正常燃燒後，給控制裝置提供火焰信號，控制裝置關閉點火裝置；當放噴氣體意外熄滅後，給控制裝置提供火焰熄滅信號，控制裝置重新啟動點火裝置；手動遙控點火控制組件，包括通過手動開閉控制實現點火的開關和信號接收、發射器；自動點火控制組件，通過火焰監測裝置檢測火焰狀態實現點火的自動控制裝置；電源切換控制組件，裝置採用交直流供電方式，在交流電源突然斷電時，裝置能自動切換到直流供電模式，在交流電源恢復時，自動切換到交流供電模式的裝置；和高壓保護電路控制組件，在開啟點火裝置後，如果發生高壓電纜短路、斷路時， 控制裝置自動啟動高壓保護電路的裝置。進一步所述電源管理裝置包括交流電源穩壓裝置、蓄電池電源、蓄電池電源智能充電機和交直流電源自動切換裝置。進一步所述變壓裝置包括交流一次變壓器、交流二次調理電路和高壓線路的保護電路。進一步所述點火裝置包括變壓裝置輸出的兩相電極、放電圓盤、點火裝置整流罩和耐高溫耐交流高壓電纜。進一步所述燃燒裝置包括燃燒筒、二次減壓分離倉和主放噴口。所述二次減壓分離倉的排氣通道採用迷宮式錯位布置。所述主放噴口有依靠重力關閉的擺蓋，擺蓋下端與鎖鉤固定連接，鎖鉤與擺錘連接並鉸接在燃燒筒上。本實用新型適用於石油、天然氣鑽探領域；由於在石油、天然氣鑽井放噴過程中其放噴氣體含有大量有害氣體需要進行燃燒無害化處理；同時放噴氣體含有大量的泥漿和水，容易導致在放噴點火燃燒過程中被噴出水和雜質意外噴滅，本裝置可徹底解決以上問題。採用本實用新型產品，能夠實現無人值守全自動控制點火。放噴時，壓力檢測裝置檢測到有放噴壓力時，控制裝置工作，自動啟動點火裝置開始點火；當火焰檢測裝置檢測到火焰時控制裝置自動切斷電源，停止點火；當放噴氣體燃燒過程中意外熄滅且放噴仍在繼續時，控制裝置仍然能自動點火。

圖1是本實用新型全自動高壓點火燃燒控制裝置原理框圖；圖2是本實用新型電源管理裝置原理框圖；圖3是本實用新型控制裝置原理框圖；圖4是本實用新型變壓裝置原理框圖；圖5是本實用新型變壓電路原理框圖；圖6是本實用新型點火裝置平面結構示意圖；圖7是本實用新型點火裝置放電圓盤和點火整流罩布置結構示意圖；圖8是本實用新型燃燒裝置橫截面結構示意圖；圖9是本實用新型燃燒裝置縱截面結構示意圖；圖10是本實用新型燃燒裝置一降壓分離隔板平面結構示意圖；圖11是本實用新型燃燒裝置另一降壓分離隔板平面結構示意圖。[0032]圖中，3. 3. 1是高壓電纜短路保護電路，3. 3. 2是高壓電纜斷路保護電路，4. 1是點火電極，4. 2是放電圓盤，4. 3是整流罩，5. 1是燃燒筒，5. 2是第一降壓分離隔板，5. 3是第二降壓分離隔板，5. 4是圓弧形散液擋板，5. 5是主放噴管，5. 6是放噴管上條孔，5. 7是放噴管擺蓋，5. 8是擺蓋鎖鉤，5. 9是鎖鉤擺錘，5. 10是二次減壓分離倉。
具體實施方式
下面結合具體實施方式
對本實用新型進一步說明，具體實施方式
是對本實用新型原理的進一步說明，不以任何方式限制本實用新型，與本實用新型相同或類似技術均沒有超出本實用新型保護的範圍。結合圖1至圖11。如圖1所示，全自動高壓點火燃燒控制裝置包括電源管理裝置1、控制裝置2、變壓裝置3、點火裝置4、燃燒裝置5。全自動高壓點火燃燒控制裝置採用交流220V和直流MV的供電方式。如圖2所示，自動高壓點火燃燒控制裝置包括電源管理裝置1，電源管理裝置包括交流電源穩壓裝置1. 1、蓄電池電源1. 2、蓄電池電源智能充電機1. 3、交直流電源自動切換裝置1.4。交流電源穩壓裝置1. 1的特徵一種電子電器設備要可靠的工作，電源裝置是關鍵。由於點火裝置的供電方式採用交流220V或直流24V蓄電池的供電方式，點火裝置要可靠的工作，必須需要一個穩定的供電電源，由於交流供電受發電設備的影響，交流電源會出現波動，發電機輸出的交流電源有時會低到150多伏，有時會高到觀0多伏，這樣點火裝置就不能可靠的工作。為了保證點火裝置輸入電源的穩定，我們在點火裝置中設計了交流電源穩壓裝置1. 1，這樣保證了輸入電源穩定，實現了點火裝置的可靠工作。蓄電池電源1. 2的特徵當點火裝置沒有交流電源時，點火裝置採用對伏蓄電池供電方式。蓄電池選用工作壽命長、充電快速方便的免維護蓄電池。蓄電池的規格型號 12V，60AH，廠家德國陽光蓄電池公司。蓄電池電源智能充電機1. 3的特徵由於蓄電池的性能及工作特點，不能過放和過充。當點火裝置採用蓄電池供電時，智能充電機可以在線監控蓄電池工作狀態，當檢測到蓄電池電壓過低，能自動給蓄電池充電，當蓄電池充滿，能自動的關閉充電，從而防止了蓄電池的過放和過充而被損壞，保護了蓄電池，使蓄電池能長時間的穩定工作，智能充電機 1. 3採用常規智能控制充電裝置。 交直流電源自動轉化裝置1. 4的特徵當點火採用交流220伏電源供電時，如果由於特殊原因交流電源突然斷電，為了保證裝置能繼續可靠的工作，交直流電源自動轉化裝置1.4能立即檢測到交流電源的斷電故障，自動打開蓄電池供電，從而保證了點火裝置持續的穩定工作，交直流電源自動轉化裝置採用常規交直流電源自動轉化裝置。如圖3所示，自動高壓點火燃燒控制裝置包括控制裝置2。控制裝置的特徵是控制裝置包括手動遙控點火控制組件2. 1、自動點火控制組件2. 2、火焰監測裝置2. 3、放噴管道壓力監測裝置2. 4、電源切換控制組件2. 5、高壓保護電路控制組件2. 6。手動遙控控制組件的特徵是實現點火的遠距離遙控控制，遙控距離在200米以上，控制邏輯順序是當按下遙控板上的點火按鈕，裝置自動點火30秒，30秒後，裝置自動關閉點火裝置。控制裝置採用PLC(CPLD/FPGA/MICOCHIP)可編程邏輯控制器作為控制部件，通過輸入口採樣遙控信號，執行手動控制程序；通過輸入口採用壓力信號和自動信號，執行自動控制程序；通過輸入口採樣電壓信號，實現交直流電的自動切換控制；通過輸入口採樣變壓裝置的信號，實現高壓線路的保護電路的控制。自動點火控制組件2. 2。自動點火控制組件特徵是實現點火的自動控制，點火時間持續12小時。自動控制邏輯是a)當合上控制面板上的自動點火開關，同時監測到放噴管道上有壓力信號、放噴燃燒裝置沒有火焰時，裝置自動開啟點火裝置，點火時間持續12小時；b)如果在12小時的點火周期內，放噴氣體被點燃，火焰監測裝置監測到火焰時， 裝置自動切斷電源，停止點火；c)在放噴氣體燃燒過程中，如果意外發生火焰熄滅，放噴仍在繼續時，裝置又會自動開始點火，直到將放噴氣體點燃。火焰監測裝置2. 3。火焰監測裝置2. 3的特徵是實現放噴燃燒過程的火焰監控。 當放噴氣體正常燃燒後，給控制裝置提供火焰信號，控制裝置關閉點火裝置；當放噴氣體意外熄滅後，給控制裝置提供火焰熄滅信號，控制裝置重新啟動點火裝置。火焰傳感信號採用紅外或則紫外信號。火焰監測裝置組成方式是採用火焰的紅外或者紫外光傳感器，傳感器接收紅外或者紫外光信號，通過信號處理和放大電路，然後火焰輸出信號。放噴管道壓力裝置2. 4。放噴管道壓力裝置2. 4的特徵是實現放噴過程的壓力監控。當放噴氣體排放時，給控制裝置提供放噴壓力信號，控制裝置啟動點火裝置；當放噴氣體意外熄滅後，提供壓力信號給控制裝置，控制裝置重新啟動點火裝置。壓力裝置型號 P50-GB40M4M20Q，廠家佰衲電子有限公司。壓力裝置是採用壓力傳感器，傳感器接收壓力信號，通過信號處理和放大電路，然後壓力輸出信號。電源切換控制組件2. 5。電源切換控制組件2. 5的特徵當裝置採用交流供電方式，如果交流電源突然斷電時，裝置能自動切換到直流供電模式，當交流電源恢復時，自動切換到交流供電模式。高壓保護電路控制組件2. 6。高壓保護電路控制組件2. 6的特徵當開啟點火裝置後，如果發生高壓電纜短路、斷路的情況時，控制裝置自動啟動高壓保護電路。如圖4和圖5所示，全自動高壓點火燃燒控制裝置包括變壓裝置3。變壓裝置3的特徵包括交流一次變壓器3. 1、交流二次調理電路3. 2、高壓線路的保護電路3. 3。交流一次變壓器3. 1。交流一次變壓器3. 1的特徵是將輸入的交流電壓升壓到交流高壓電。交流二次調理電路3. 2。交流二次調理電路3. 2對一次變壓器進行過流、過熱保護控制電路，實現變壓器的長時間工作；同時調理電路將交流高壓電調理成相位相反的兩路交流高壓輸出到點火裝置的電極上。高壓電纜的保護電路3. 3。高壓電纜的保護電路3. 3的特徵是包括高壓電纜短路保護電路3. 3. 1和高壓電纜斷路保護電路3. 3. 2。高壓電纜斷路保護電路3. 3. 2的特徵由於點火電纜安裝於放噴管道上，置身於野外，由於不可預料的抗力造成高壓電纜被損壞或者被剪斷，此時如果沒有及時發現高壓電纜被損壞而啟動了點火器，高壓電纜的損壞處有高壓電輸出，這樣就造成了人體可能被高壓觸電的安全隱患，這也是傳統點火器一個致命的弱點。本實用新型的點火器區別於傳統點火器的特徵是本實用新型設計了高壓線斷路保護電路3. 3. 2，當啟動點火器時，保護電路如果監測到高壓線斷路，會立即關閉點火器，從而避免了觸電事故的發生。同時能及時給出高壓電纜斷路的信號，提示操作人員對電纜進行維護和更換。高壓電纜短路保護電路3. 3. 1的特徵由於點火電纜安裝於放噴管道上，置身於野外，由於不可預料的抗力造成高壓電纜被損壞或者被剪斷，在電纜損壞或者被剪斷後，損壞處或者破損處可能造成點火電纜的短路；同時由於排放的氣體中含有各種雜質，雜質中可能帶有低阻抗的導電介質附著在點火電極上，造成點火電纜的短路。點火電纜的短路的結果是造成長時間點火器的過載損壞。傳統的點火器採用保險熔絲或者過流保護裝置的方式保護點火裝置，而本實用新型增加了高壓電纜短路保護電路3. 3. 1，當檢測到高壓電纜有短路現象時，裝置自動關閉點火器，這樣保護了點火器不被因過載而損壞，不需要麻煩的去頻繁更換保險熔絲，從而延長了了點火器的使用壽命。如圖6和圖7所示，全自動高壓點火燃燒控制裝置包括點火裝置4。點火裝置4的特徵是包括變壓裝置輸出的兩相電極4. 1、放電圓盤4. 2、點火裝置整流罩4. 3、耐高溫耐交流高壓電纜4. 4。本新型點火裝置的放電原理是相位相反的兩個高壓電極擊穿空氣放電，放電的空氣被電離成高溫高壓的等離子場，等離子場將空氣中可燃的介質燃燒，這樣在兩電極圓盤之間形成一個下層是高壓電弧，電弧上層是火焰的扇形點火面。因為有火焰出現，這樣可以實現點火的100%成功。變壓裝置輸出的兩相電極4. 1的特徵是兩相電極選用耐2500度高溫的合金；高溫電極的重要特徵是耐電腐蝕、耐酸，即使水、泥漿在電極表面的粘附也能可靠的放電，客服了傳統的半導體點火頭不耐1000度以上的高溫、使用年限短的缺點。放電圓盤4. 2的特徵是放電部件為圓形，這樣保證了即使電極發生轉動，也不會破壞放電部位的放電距離，同時由於是放電圓盤是圓形，這樣可以實現在圓盤的圓周上多點放電，從而大大的提高了點火的成功率。放電圓盤選用耐2500度高溫的合金。點火裝置整流罩4. 3的特徵是保證進入點火區的氣流(可燃氣體和助燃介質) 穩定；實現可燃介質與助燃介質的充分混合。耐高溫耐交流高壓電纜4. 4的特徵是耐高溫耐交流高壓電纜包括耐高溫高壓點火電纜、耐高溫耐高壓矽離子軟管、耐高溫耐磨損不鏽鋼防護軟管。高壓點火電纜4. 4實現變壓裝置的高壓傳遞到點火裝置的高壓點火電極，點火電纜的一端接變壓裝置，一端接高壓點火電極。高壓點火電纜由於一部分處於高溫區，本實用新型選用耐高溫的點火電纜，耐溫等級850度，同時電纜芯體採用鍍銀芯體，具有阻抗小、 能量衰減小的特點。耐高溫不鏽鋼防護軟管的作用一個是保護點火線纜免受外界磨損。如圖8至圖11所示，全自動高壓點火燃燒控制裝置包括燃燒裝置5。燃燒裝置5 就是放噴燃燒器。燃燒裝置5的特徵是包括圓柱形燃燒筒5. 1、二次減壓分離倉5. 10、主放管道5. 5。圓柱形燃燒筒5. 1的特徵燃燒筒內安裝有放噴管5. 5，在放噴管5. 5上部開有若干條形槽5. 6，放噴管5. 5上部有圓弧形擋板5. 4，燃燒筒5. 1在圓弧形擋板5. 4上部開有若干排放孔。當放噴混合物通過放噴管5. 5時，混合物從條形槽5. 6噴出，被上部擋板5. 4 遮擋，大部分液體或固體物質掉入燃燒筒下部，少量混有小液滴的氣體從燃燒筒5. 1的排放孔進入二次減壓分離倉5. 10。二次減壓分離倉5. 10的特徵二次減壓分離倉5. 10為一正方形，與圓柱形燃燒筒 5. 1焊接成為整體，分別有一層與燃燒筒5. 1排放孔錯開位置打孔的隔離板5. 2以及與第一層隔離板5. 1錯開位置打孔的第二層隔離板5. 3。當少量混有小液滴的氣體從燃燒筒5. 1 的排放孔排出，由於是錯開打孔，在氣體與液滴運動方向沒有開孔，所有液滴被被第一層隔離板5. 2阻擋，氣體和極少部分通過漫射被氣體帶入的細小液滴進入第二層5. 3，由於兩層隔離板是錯開位置打孔，在氣體進入方向沒有開孔，液滴被再次阻擋，被排出的氣體既為純淨的氣體。如上所述，從放噴管5. 5到二次減壓分離倉5. 10以及最後的出氣口，氣體通道採用錯開位置打孔，氣體在燃燒器中迂迴曲折流動，由此形成點火排氣通道迷宮式錯位布置。主放噴口的特徵主放噴口是由引火燃燒器最前端的放噴管5. 5及放噴管擺蓋 5. 7組成。在放噴壓力小時，放噴管蓋5. 7在重錘5. 9重力作用下處於關閉狀態，排放物只能從放噴管上開的條孔5. 6排出，保證二次減壓分離倉5. 10有氣體排放，作為點火氣源；當放噴壓力大時，放噴管5. 5在放噴物的作用下，推開放噴管擺蓋5. 7，以排放大量的放噴物； 擺蓋5. 7下端與鎖鉤5. 8固定連接，鎖鉤5. 8與擺錘5. 9連接並鉸接在燃燒筒5. 1上，鎖鉤 5. 8和擺錘5. 9的設置可調節噴管擺蓋5. 7的開啟壓力。
權利要求1.全自動高壓點火燃燒控制裝置，包括電源管理裝置、控制裝置、變壓裝置、點火裝置和燃燒裝置，其特徵是所述控制裝置包括放噴管道壓力監測裝置，通過檢測放噴管道壓力檢測管道放噴狀態，放噴時，壓力檢測系統檢測到有放噴壓力，控制裝置啟動工作；火焰監測裝置，通過傳感器檢測火焰產生的紅外或紫外信號檢測火焰燃燒狀態，當放噴氣體正常燃燒後，給控制系統提供火焰信號，控制系統關閉點火系統；當放噴氣體意外熄滅後，給控制系統提供火焰熄滅信號，控制系統重新啟動點火裝置；手動遙控點火控制組件，包括通過手動開閉控制實現點火的開關和信號接收、發射器；自動點火控制組件，通過火焰監測裝置檢測火焰狀態實現點火的自動控制裝置；電源切換控制組件，系統採用交直流供電方式，在交流電源突然斷電時，系統能自動切換到直流供電模式，在交流電源恢復時，自動切換到交流供電模式的裝置；和高壓保護電路控制組件，在開啟點火系統後，如果發生高壓電纜短路、斷路時，控制系統自動啟動高壓保護電路的裝置。
2.根據權利要求1所述的全自動高壓點火燃燒控制裝置，其特徵是所述電源管理裝置包括交流電源穩壓裝置、蓄電池電源、蓄電池電源智能充電機和交直流電源自動切換裝置。
3.根據權利要求1所述的全自動高壓點火燃燒控制裝置，其特徵是所述變壓裝置包括交流一次變壓器、交流二次調理電路和高壓線路的保護電路。
4.根據權利要求1所述的全自動高壓點火燃燒控制裝置，其特徵是所述點火裝置包括變壓系統輸出的兩相電極、放電圓盤、點火系統整流罩和耐高溫耐交流高壓電纜。
5.根據權利要求1所述的全自動高壓點火燃燒控制裝置，其特徵是所述燃燒裝置包括燃燒筒、二次減壓分離倉和主放噴口。
6.根據權利要求6所述的全自動高壓點火燃燒控制裝置，其特徵是所述二次減壓分離倉的排氣通道採用迷宮式錯位布置。
7.根據權利要求6所述的全自動高壓點火燃燒控制裝置，其特徵是所述主放噴口有依靠重力關閉的擺蓋，擺蓋下端與鎖鉤固定連接，鎖鉤與擺錘連接並鉸接在燃燒筒上。
專利摘要本實用新型公開了一種全自動高壓點火燃燒控制裝置，包括電源管理裝置、控制裝置、變壓裝置、點火裝置和燃燒裝置，所述控制裝置包括放噴管道壓力監測裝置、火焰監測裝置、手動遙控點火控制組件、自動點火控制組件、電源切換控制組件和高壓保護電路控制組件。本實用新型提供一種能夠實現無人值守全自動控制點火，不需要燃油，適應較大範圍排出氣體壓力狀態下的點火燃燒控制裝置；本實用新型還提供了一種能分離排出物中泥漿和水的燃燒裝置。
文檔編號F23Q13/00GK202177126SQ20112029304
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月12日 優先權日2011年8月12日
發明者劉偉, 池振華, 陳倫俊 申請人:成都市卓新實業有限公司