CN101323421B - 绞车智能控制排绳方法及数字智能控制排绳装置 - Google Patents

Abstract

绞车智能控制排绳方法，是通过采集主控绞车运行动态信息和预先输入的绞车参数，将这些信息和参数输入一个控制单元来控制夹持绳索的机械单元的移动速度和移动距离，达到机械单元安全精确排绳要求。数字智能控制排绳装置，由机械单元、控制单元和信号采集单元组成；信号采集单元与控制单元相连并将采集到的主控绞车运行动态信息输入控制单元，控制单元同时与机械单元中驱动电机相连并控制驱动电机运行。本发明使绞车排绳实现了自动化、智能化，减轻了人工劳动强度，有效降低了人工调整的工作量；使用安全、可靠，可以实现远程控制；与绞车滚筒体之间实现了良好的性能匹配，控制精确，排绳整齐。

Description

绞车智能控制排绳方法及数字智能控制排绳装置

技术领域

本发明属于石油装备技术领域，具体的说是一种适合于单线拉力绞车使用的能够保证绞车滚筒上钢丝绳或电缆等绳索整齐排放的一种排绳装置。

背景技术

当前，石油工程用绞车排绳装置从功能上来说一般有两种类型：一种类型称为被动排绳器，也就是说该类排绳器自身不具备绳索主动排序的功能，排绳器工作是在绳索的带动下被动工作的，存在的问题是排绳容易错乱，乱绳后易导致绳索挤压变形及先期损坏，目前常规陆地钻修井机使用的排绳器大多数均为这种类型；另一种类型为主动排绳器，这种排绳器能够借助绞车传递的动力带动绳索主动排序，由于这种排绳器动力来源一般要经过取力、链条或齿轮传动等多个环节，且一旦传动形式选定其传递速比为确定值，存在的问题是经多次使用会产生相当大的累积误差，导致排绳混乱或产生冲击现象，如果人为调节，其调节程序比较麻烦等。本发明设计采用独立交流变频电机与数字控制技术相结合，即采用数字智能控制排绳装置，可以实现自动化、数字化排绳，能够良好的满足石油工程装备使用要求。

发明内容

本发明的目的是提出绞车智能控制排绳方法，同时设计一种具有新控制方式的排绳装置，以实现绞车自动化、数字化排绳，能够良好的满足石油工程装备使用要求。

绞车智能控制排绳方法，其是通过采集主控绞车运行动态信息和预先输入的绞车参数，将这些信息和参数输入一个控制单元来控制夹持绳索的机械单元的移动速度和移动距离，达到机械单元安全精确排绳要求。

一种数字智能控制排绳装置，其由机械单元、控制单元和信号采集单元组成；信号采集单元与控制单元相连并将采集到的主控绞车运行动态信息输入控制单元，控制单元同时与机械单元中驱动电机相连并控制驱动电机运行。

所述机械单元由驱动电机、减速箱、单螺旋丝杠轴、双向推绳辊子、上移动导轨滑轮、下移动导轨滑轮、限位导轨滑轮、支架体组成；驱动电机固定在支架体上并且其输出轴与减速箱相连，减速箱输出轴与单螺旋丝杠轴一端相连，双向推绳辊子通过螺纹套装在单螺旋丝杠轴上且单螺旋丝杠轴另外一端安装在支架体上，双向推绳辊子上下两端分别装有上移动导轨滑轮和下移动导轨滑轮，在支架体两侧设有供上移动导轨滑轮和下移动导轨滑轮运行的导轨。

单螺旋丝杠轴两端有限位机构，该机构可以是传感器或换向器；或者是二者的组合形式。

减速箱为双轴输入型式，且双轴对称布置，两个输入轴其中一个与驱动电机连接，另外一个上连接一个手动调节轮；输出为单轴型式，与单螺旋丝杠轴连接。

双向推绳辊子是两个辊子组合形式或单滑轮绳槽形式；双向推绳辊子中的双辊子间距为可调式结构；双向推绳辊子为可拆卸更换结构；同时双推绳辊子外部加衬套。

控制单元包含可供操作者修改参数的PLC程序，该程序具有自检测和诊断功能。

信号采集单元由多个传感器组成，传感器分布在主控绞车和机械单元上。

本发明与现有技术相比排绳装置采用交流变频电机驱动和数字控制技术，使绞车排绳实现了自动化、智能化，其优点是：1、减轻了人工劳动强度，有效降低了人工调整的工作量；2、使用安全、可靠，可以实现远程控制；3、与绞车滚筒体之间实现了良好的性能匹配，控制精确，排绳整齐；4、可以有效保护绳索并提高了绳索的使用寿命。

附图说明

图1为数字智能控制排绳装置单元控制逻辑示意图。

图2数字智能控制排绳装置的机械单元结构示意图。

图3为图2的侧面视图。

图号说明：

1、交流变频电机；2、减速箱；        3、单螺旋丝杠轴；

4、双向推绳辊子；5、上移动导轨滑轮；6、下移动导轨滑轮；

7、限位导轨滑轮；8、手动调节轮；    9、支架体

具体实施方式

绞车智能控制排绳方法，其通过采集主控绞车运行动态信息和预先输入的绞车参数，将这些信息和参数输入一个控制单元来控制夹持绳索的机械单元的移动速度和移动距离，达到机械单元安全精确排绳要求。

实现上述方法的一种数字智能控制排绳装置，由机械单元、控制单元和信号采集单元组成；信号采集单元与控制单元相连并将采集到的主控绞车运行动态信息输入控制单元，控制单元同时与机械单元中驱动电机相连并控制驱动电机运行。机械单元由驱动电机1、减速箱2、单螺旋丝杠轴3、双向推绳辊子4、上移动导轨滑轮5、下移动导轨滑轮6、限位导轨滑轮7、支架体9组成；驱动电机1固定在支架体9上并且其输出轴与减速箱2相连，减速箱2输出轴与单螺旋丝杠轴3一端相连，双向推绳辊子4通过螺纹套装在单螺旋丝杠轴3上且单螺旋丝杠轴3另外一端安装在支架体9上，双向推绳辊子4上下两端分别装有上移动导轨滑轮5和下移动导轨滑轮6，在支架体9两侧设有供上移动导轨滑轮5和下移动导轨滑轮6运行的导轨。减速箱为2双轴输入型式，且双轴对称布置，两个输入轴其中一个与驱动电机1连接，另外一个上连接一个手动调节轮8；输出为单轴型式，与单螺旋丝杠轴3连接。单螺旋丝杠轴3两端有限位机构，该机构可以是传感器或换向器；或者是二者的组合形式。双向推绳辊子4是两个辊子组合形式或单滑轮绳槽形式；双向推绳辊子4中的双辊子间距为可调式结构；双向推绳辊子4为可拆卸更换结构；同时双推绳辊子4外部加衬套。双向推绳辊子4中的双辊子间距为可调式结构，可根据实际使用的绳索直径等要求调节。双向推绳辊子4为可拆卸结构，可以根据需要可更换不同直径的辊子。双推绳辊子4可以是本发明所描述的双辊子结构形式，也可以是固定滑轮结构形式；双推绳辊子4的衬套可以是金属耐磨型，可以是橡胶树脂类，也可以是镀镍、镀铬等耐腐蚀型。移动导轨滑轮5、6和限位导轨滑轮7带有储存润滑脂的槽子；其上的滚轮轴承可以是滚动轴承，也可以是滑动轴承。驱动电机1可以是交流变频电机，也可以是直流电机或液压马达等形式。支架体侧板采用的螺栓定位，螺栓是通过多排十字型槽连接的，能够保证机架在上下左右位置实际使用时的调整。

控制单元包含可供操作者修改参数的PLC程序，该程序具有自检测和诊断功能。控制单元主要由PLC芯片，内置控制程序等元件和系统组成，内置控制程序允许操作者根据绞车具体参数(如：滚筒直径、滚筒长度，绳索直径、绳间距等)变化等需要来设置和修订；该设备的运行由控制单元自动控制，控制单元是独立的，也可以整合到绞车控制系统。

信号采集单元由多个传感器组成，多个传感器被分工分别用于采集绞车和排绳装置在工作时的各种运行参数，能够随时监测绞车和排绳装置自身的运行动态。

附图1所示，数字智能控制排绳装置三个单元的工作原理为：在绞车工作过程中，信号采集单元传感器将自身采集到的数字信号输送到控制单元，控制单元将收集的各种数字信号经内置控制程序判别处理后输送到机械单元的独立交流变频电机上，使电机按照规定的指令和要求来执行加速、减速、停止、间歇、正转、反转等动作，保证电机随时按照控制单元给出的指令进行调解，从而保证整个机械单元能够与绞车实际工作情况协调统一，并达到理想的排绳效果。

附图2所示：数字智能控制排绳器机械单元的工作原理及工作过程为：独立交流变频电机按照规定的程序和动作运行驱动减速箱，经减速箱减速后带动特定螺距(按系统综合设计的螺距)的单螺旋丝杠轴旋转，通过螺旋付(注：双推绳辊子上带有与丝杠扣相配的螺母)传力机构驱动双向推绳辊子沿丝杠轴向运动，最终带动置于双辊子中间的绳索沿实际工作所需要的方向和速度实施排绳作业。图示中序号5、6、7、8、9各零部件的功能分别为：上、下两组移动导轨滑轮5、6用来保证辊子沿导轨方向自由移动；限位导轨滑轮7用来防止辊子脱离移动导轨；手动调节轮8被用于首次设备定位调试使用；支架体9用来安装固定和支撑整套排绳装置等。另外，需要进一步说明的是本发明设计的双辊子4之间的距离是可以调节的，其目的可适应不同绳索直径的工作要求；支架体侧板采用螺栓定位，螺栓通过多排十字型槽连接，保证机架可以在上下左右位置实际使用时的调整需要，以满足不同绞车滚筒安装位置高度和方向的排绳要求。

Claims (4)

1.一种数字智能控制排绳装置，其特征是由机械单元、控制单元和信号采集单元组成；信号采集单元与控制单元相连并将采集到的主控绞车运行动态信息输入控制单元，控制单元同时与机械单元中驱动电机相连并控制驱动电机运行；且机械单元由驱动电机(1)、减速箱(2)、单螺旋丝杠轴(3)、双向推绳辊子(4)、上移动导轨滑轮(5)、下移动导轨滑轮(6)、限位导轨滑轮(7)、支架体(9)组成；驱动电机(1)固定在支架体(9)上并且其输出轴与减速箱(2)相连，减速箱(2)输出轴与单螺旋丝杠轴(3)一端相连，双向推绳辊子(4)通过螺纹套装在单螺旋丝杠轴(3)上且单螺旋丝杠轴(3)另外一端安装在支架体(9)上，双向推绳辊子(4)上下两端分别装有上移动导轨滑轮(5)和下移动导轨滑轮(6)，在支架体(9)两侧设有供上移动导轨滑轮(5)和下移动导轨滑轮(6)运行的导轨；控制单元包含可供操作者修改参数的PLC程序，该程序具有自检测和诊断功能；信号采集单元由多个传感器组成。

2.根据权利要求1所述的数字智能控制排绳装置，其特征减速箱(2)为双轴输入型式，且双轴对称布置，两个输入轴其中一个与驱动电机(1)连接，另外一个上连接一个手动调节轮(8)；输出为单轴型式，与单螺旋丝杠轴(3)连接。

3.根据权利要求1或2所述的数字智能控制排绳装置，其特征是单螺旋丝杠轴(3)两端有限位机构，该机构可以是传感器或换向器；或者是二者的组合形式。

4.根据权利要求1所述的数字智能控制排绳装置，其特征是双 向推绳辊子(4)是两个辊子组合形式或单滑轮绳槽形式；双向推绳辊子(4)中的双辊子间距为可调式结构；双向推绳辊子(4)为可拆卸更换结构；同时双推绳辊子(4)外部加衬套。 

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