CN103576580B - 防止顶驱吊环碰挂猴台控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供防止顶驱吊环碰挂猴台控制系统,霍尔磁敏传感器、可逆计数继电器、无线译码接收机、电源、报警器、倾斜液缸电磁阀、单轴角度传感器、无线编码发射模块和电池组；其特征在于：霍尔磁敏传感器与可逆计数继电器连接，霍尔磁敏传感器检测滚筒转动角度，将脉冲信号输出到可逆计数继电器，可逆计数继电器对收到的脉冲信号进行计数；电源通过可逆计数继电器内部继电器的常开触点为无线译码接收机供电，电源还通过无线译码接收机内部继电器的常闭触点为倾斜液缸进油电磁阀供电；本发明能够在顶驱吊环到达设定高度，且吊环倾斜超过设定值时，关闭倾斜液缸进油电磁阀电源，能有效防止顶驱吊环碰挂猴台，适合各种钻机安装。

Description

防止顶驱吊环碰挂猴台控制系统
技术领域
本发明涉及控制系统，具体涉及防止顶驱吊环碰挂猴台控制系统。
背景技术
顶驱上卸扣装置总成上的倾斜装置控制吊环、吊卡向下摆至小鼠洞或向上至二层台指梁，吊卡通过一付吊环挂于吊环联接器上，吊环倾斜装置使它摆动，大大减少了作业者工作的劳动强度。由于设备至今没有设计有效的防护设备，在使用顶驱进行起下钻作业时，公知的使用顶驱进行起下钻作业中防止吊环碰挂猴台只有一个操作规定：“提升和下放顶驱时,禁止操作吊环倾斜装置，在游车起升或下放时，确认吊环是否处于浮动(中位）位置，以免吊卡碰挂猴台或其它障碍物。起下钻二层台作业时，司钻和井架工要配合好，当吊环将要碰挂二层台的可能时，井架工要及时发出信号”。但是，操作者稍不留意，就可能出现顶驱吊卡碰挂猴台，造成猴台变形损坏甚至掉落的现象。国内顶驱至今没有设计有效的防误操作设备，国内钻井现场多次出现吊卡碰挂猴台造成猴台从高空坠落的险情和伤害事故。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供防止顶驱吊环碰挂猴台控制系统。
为了解决上述问题，根据本发明的技术方案，防止顶驱吊环碰挂猴台控制系统,包括霍尔磁敏传感器、可逆计数继电器、无线译码接收机、电源、报警器、倾斜液缸电磁阀、单轴角度传感器、无线编码发射模块和电池组；其特点是：霍尔磁敏传感器与可逆计数继电器连接，霍尔磁敏传感器检测滚筒转动角度，将脉冲信号输出到可逆计数继电器，可逆计数继电器对收到的脉冲信号进行计数；电源通过可逆计数继电器内部继电器的常开触点为无线译码接收机供电，同时电源通过无线译码接收机内部继电器的常开触点为报警器供电，电源还通过无线译码接收机内部继电器的常闭触点为倾斜液缸进油电磁阀供电；
所述单轴角度传感器、无线编码发射模块和电池组设置在防爆箱内，防爆箱固定在顶驱吊环上，电池组通过内部继电器常开触点为无线编码发射模块供电；所述单轴角度传感器检测吊环倾斜角度，当吊环倾斜角度达到设定值时，单轴角度传感器内部继电器吸合，无线编码发射模块发送信号到无线译码接收机。
本发明一方面通过霍尔磁敏传感器与可逆计数继电器控制吊环倾角受限制的高度值，另一方面通过单轴角度传感器监控吊环倾斜角度，使顶驱吊环在接近猴台时吊环向猴台方向的倾角受到限位，而顶驱吊环下放至钻台时，吊环向鼠洞方向倾角不受限位；即当顶驱吊环到达设定高度，吊环倾斜超过设定值时，单轴角度传感器内部继电器吸合，控制无线编码发射器发送信号到无线译码接收机，无线译码接收机收到信号，使无线译码接收机内部继电器吸合，控制报警器报警提示，提醒司钻吊环倾斜超过了限制值，同时关闭倾斜液缸进油电磁阀电源，防止吊环进一步倾斜出现碰挂猴台现象，有效避免提升和下放顶驱造成碰挂猴台事故的发生，改善钻井作业的安全环境；本发明无线编码发射器与无线译码接收机之间采用无线传输，解决了顶驱上安装布线的难题；本发明结构简单，安装方便，能自动识别吊环所在区域；吊环倾角受限制的高度值与倾角限制值可以任意设置，倾角控制精度在±0.02度以内，控制精度高，适合各种钻机安装。
根据本发明所述的防止顶驱吊环碰挂猴台控制系统，所述霍尔磁敏传感器由霍尔磁敏开关与若干个磁块组成；转子固设在滚筒导气龙头上，磁块设置在转子的外壁并按圆周均匀分布；霍尔磁敏开关设置在固定座上，且所述霍尔磁敏开关的端面与所述磁块对应；当滚筒转动带动滚筒导气龙头转动时，也带动所述磁块转动，所述霍尔磁敏开关输出脉冲信号到所述可逆计数器。
设置在滚筒导气龙头上的磁块与滚筒同步运转，霍尔磁敏开关产生相位相差90度的A、B两相方波信号输出到可逆计数继电器进行计数；当滚筒顺时针旋转即上提游车时，通道A输出波形超前通道B输出波形90°，两相方波信号送至主机输入端进行加法计数，当计数达到上限设定值时，即吊环高度到达设定值时，可逆计数继电器内部继电器吸合，电源通过可逆计数继电器内部继电器常开触点为无线译码接收机供电；当滚筒逆时针旋转即下放游车时，通道A输出波形比通道B输出波形延迟90°，两相方波信号送至主机输入端进行减法计数，当计数达到下限设定值时，即吊环高度低于设定值时，可逆计数器内部继电器释放，电源停止为无线译码接收机供电，倾斜液缸进油电磁阀恢复供电。
本发明所述的防止顶驱吊环碰挂猴台控制系统的有益效果是：本发明能够在顶驱吊环到达设定高度，且吊环倾斜超过设定值时，控制报警器报警提示，同时关闭倾斜液缸进油电磁阀电源，防止吊环进一步倾斜出现碰挂猴台现象，改善钻井作业的安全环境；本发明无线编码发射器与无线译码接收机之间采用无线传输，解决了顶驱上安装布线的难题；本发明结构简单，成本低，安装方便，可靠性高，能自动识别吊环所在区域；吊环倾角受限制的高度值与倾角限制值可以任意设置，倾角控制精度高，适合各种钻机安装，可广泛应用于石油、冶金等行业。
附图说明
图1是本发明防止顶驱吊环碰挂猴台控制系统的原理示意图。
图2是顶驱吊环倾斜角度检测控制示意图。
图3是顶驱吊环高度检测示意图。
图4是单轴角度传感器14、无线编码发射模块19和电池组18安装位置示意图。
具体实施方式
参见图1至图4，防止顶驱吊环碰挂猴台控制系统,包括霍尔磁敏传感器3、5、可逆计数继电器6、无线译码接收机9、电源11、报警器12、倾斜液缸电磁阀13、单轴角度传感器14、无线编码发射模块19和电池组18；其中，霍尔磁敏传感器3、5与可逆计数继电器6连接，霍尔磁敏传感器3、5检测滚筒转动角度，将脉冲信号输出到可逆计数继电器6，可逆计数继电器6对收到的脉冲信号进行计数；电源11通过可逆计数继电器6内部继电器7的常开触点为无线译码接收机9供电，同时电源11通过无线译码接收机9内部继电器10的常开触点为报警器12供电，电源11还通过无线译码接收机9内部继电器10的常闭触点为倾斜液缸进油电磁阀13供电；
所述单轴角度传感器14、无线编码发射模块19和电池组18设置在防爆箱22内，防爆箱22通过安装板23固定在顶驱吊环24上，电池组18通过内部继电器16常开触点为无线编码发射模块19供电；所述单轴角度传感器14检测吊环倾斜角度，当吊环倾斜角度达到设定值时，单轴角度传感器14内部继电器16吸合，无线编码发射模块19发送信号到无线译码接收机9。
其中：所述霍尔磁敏传感器3、5由霍尔磁敏开关5与若干个磁块3组成；转子2固设在滚筒导气龙头4上，转子2上套有轴承；磁块3设置在转子2的外壁并按圆周均匀分布；所述外壳8设置在磁块3外，该外壳8固定在轴承套上；该外壳8上设有霍尔磁敏开关5的固定座20，霍尔磁敏开关5固定在固定座20上，且所述霍尔磁敏开关5的端面与所述磁块3对应；当滚筒转动带动滚筒导气龙头4转动时，也带动所述磁块3转动，所述霍尔磁敏开关5输出脉冲信号到所述可逆计数器6。
其中，霍尔磁敏开关5为市售双通道柱形霍尔磁敏开关，可逆计数继电器6为市售装有双显示数字屏和设置面的产品，滚筒正/反向旋转时，霍尔磁敏开关5每对应一个磁块，就产生一组A、B两相相位相差90度的方波信号。单轴角度传感器14为市售可设置限制角度的继电器输出型。无线编码发射模块19与无线译码接收机9均为市售产品。
初次使用时，先设置限制吊环倾斜的高度值，并将游车下放到吊环上的吊卡刚好接触到转盘面，然后按面板上的复位键。当上排显示值为“000000”，下排显示限制吊环倾斜的高度值。
在初次使用时，单轴角度传感器14的RS232接口15通过串口线与笔记本电脑17连接，再通过串口调试软件对吊环倾斜角度进行设置。设置方法是提升游车至猴台，打开吊环倾斜分析开关，在顶驱吊环接近猴台2-3cm时，观察笔记本电脑17上显示的吊环倾斜角度值，将此角度作为倾角限制值；再将吊环倾斜分析开关至悬浮位置，操作吊环向猴台方向倾斜，如果到达倾角限制值后吊环停止继续倾斜，报警器进行报警提示，说明吊环向猴台方向的倾角限制功能正常；然后下放游车至钻台，使吊环倾斜开关向鼠洞方向倾斜，如果吊环能倾斜至最大角度，报警器不报警，说明吊环在钻台鼠洞方向的倾角不受影响，功能正常。然后取下串口线，盖上单轴倾角传感器上RS232接口的堵头，倾角限制设置结束。
本发明的工作原理是：当游车上升或下降时，滚筒1转动带动滚筒导气龙头4和磁块3转动，可逆计数继电器6通过采集霍尔磁敏开关5输出的两相有相位差的信号来判断滚筒是顺时针转动还是逆时针转动，并计算出转动的圈数。当吊环高度上升到达设定值时，可逆计数继电器6内部继电器7吸合，电源11通过可逆计数继电器6内部继电器7常开触点为无线译码接收机9供电，在此状态，如果吊环向猴台方向倾斜到达倾角限制值，无线译码接收机9将接收到无线编码发射器19发出的角度超过限制值的信号，无线译码接收机9内部继电器10吸合，控制报警器12发出提示声音和切断倾斜液缸21的倾斜液缸进油电磁阀13电源11，使吊环不能继续倾斜，防止碰挂猴台。当吊环高度低于限制值时，可逆计数继电器6内部继电器7释放，无线译码接收机9电源被切断，此时，即使吊环超过限制角度，无线译码接收机9不能接收到无线编码发射器19发出的角度超过限制值的信号，无线译码接收机9内部继电器10不会吸合，报警器12没有电源不会报警，倾斜液缸21的倾斜液缸进油电磁阀13的电源11不会被切断，吊环倾斜不受限制，可以作大角度倾斜至鼠洞位置，使接单根等作业不受任何影响。

Claims (2)

1.防止顶驱吊环碰挂猴台控制系统,包括霍尔磁敏传感器(3、5)、可逆计数继电器(6)、无线译码接收机(9)、电源(11)、报警器(12)、倾斜液缸进油电磁阀(13)、单轴角度传感器(14)、无线编码发射模块(19)和电池组(18)；其特征在于：霍尔磁敏传感器(3、5)与可逆计数继电器(6)连接，霍尔磁敏传感器(3、5)检测滚筒转动角度，将脉冲信号输出到可逆计数继电器(6)，可逆计数继电器(6)对收到的脉冲信号进行计数；电源(11)通过可逆计数继电器(6)内部继电器(7)的常开触点为无线译码接收机(9)供电，同时电源(11)通过无线译码接收机(9)内部继电器(10)的常开触点为报警器(12)供电，电源(11)还通过无线译码接收机(9)内部继电器(10)的常闭触点为倾斜液缸进油电磁阀(13)供电；
所述单轴角度传感器(14)、无线编码发射模块(19)和电池组(18)设置在防爆箱(22)内，防爆箱(22)通过安装板(23)固定在顶驱吊环(24)上，电池组(18)通过内部继电器(16)常开触点为无线编码发射模块(19)供电；所述单轴角度传感器(14)检测吊环倾斜角度，当吊环倾斜角度达到设定值时，单轴角度传感器(14)内部继电器(16)吸合，无线编码发射模块(19)发送信号到无线译码接收机(9)。
2.根据权利要求1所述的防止顶驱吊环碰挂猴台控制系统，其特征在于：所述霍尔磁敏传感器(3、5)由霍尔磁敏开关(5)与若干个磁块(3)组成；转子(2)固设在滚筒导气龙头(4)上，磁块(3)设置在转子(2)的外壁并按圆周均匀分布；霍尔磁敏开关(5)设置在固定座(20)上，且所述霍尔磁敏开关(5)的端面与所述磁块(3)对应；当滚筒转动带动滚筒导气龙头(4)转动时，也带动所述磁块(3)转动，所述霍尔磁敏开关(5)输出脉冲信号到所述可逆计数继电器(6)。
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