CN104401897A - 油缸伺服排绳装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油缸伺服排绳装置，包括在滑道体中安装有排绳滑轮组件，滑道体的结构是，包括一个主框架，在主框架内壁按照两两对称设置有四个槽钢；排绳滑轮组件的结构是，包括在主体内腔中水平相邻安装有一对滑轮；排绳滑轮组件外侧安装有八个限位轮组件及八个滚轮，上下相对的滚轮分别对应设置在四个槽钢中，每个滚轮对应串装的限位轮安装在四个槽钢朝里的空位处；主体一侧的上下端面分别固定设置有一个耳板B，每个耳板B与一个油缸的活塞杆端头铰接，两个油缸的缸体分别铰接在滑道体的耳板A上。本发明的装置，较好解决了传动距离远的问题。

Description

油缸伺服排绳装置

技术领域

本发明属于起重设备技术领域，涉及一种油缸伺服排绳装置。

背景技术

当前，海洋勘探钻井用设备上，绞车排绳装置采用方式较多，主要有采用稳绳类排绳装置及强制排绳装置，其中采用强制排绳装置的绞车占绝大部份。采用强制排绳装置的结构一般为机械式固定传动比的传动形式，出绳端由带螺旋槽丝杠带动挡绳滚杠，从而带动纲丝绳在绞车滚筒两挡板之间有序移动。由于采用固定传动比，绞车滚筒的转动角度必须按比例转换成带螺旋槽丝杠带动的挡绳滚杠移动距离。用机械传动解决这个问题，就需要中间有连接的传动机构，一般采用链条或齿轮均可。对于较大结构尺寸的绞车，如果钢丝绳直径较粗，排绳装置需要离开绞车滚筒较远，采用机械传动结构排绳就存在较大的困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种油缸伺服排绳装置，解决了现有技术中对于较大结构尺寸的绞车，如果钢丝绳直径较粗，排绳装置需要离开绞车滚筒较远，采用机械传动结构设置困难的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种油缸伺服排绳装置，包括滑道体，在滑道体中安装有排绳滑轮组件，

滑道体的结构是，包括一个主框架，在主框架两侧内壁上下按照两两对称水平设置有四个槽钢，共同组成上下两层滑道；

排绳滑轮组件的结构是，包括在主体内腔中水平相邻安装有一对滑轮，两个滑轮分别通过各自支架与主体固定连接形成一整体，两个滑轮相对的轮缘靠近处留有钢丝绳能够通过的间隙；排绳滑轮组件外侧安装有八个限位轮组件及八个滚轮，所有滚轮安装在主体两外侧前后上下的总共八个位置，限位轮安装在排绳滑轮组件结构体上，并且刚好可沿滑道体内的槽钢的内翼缘滑动，上下相对的滚轮分别对应设置在四个槽钢中；排绳滑轮组件的主体一侧的上下端面分别固定设置有一个耳板B，每个耳板B各自与一个油缸的活塞杆端头铰接，每个油缸的缸体分别铰接在滑道体的一个耳板A上。

本发明的油缸伺服排绳装置，其特点还在于：

主框架下部伸出的两个腿脚侧沿分别安装有一个安装法兰。

主体前后两侧上部外沿分别安装有一个接近开关，在滑道体两端极限位置分别安装有一个对应的限位钢板。

绞车滚筒上安装有旋转编码器。

两个油缸并联通过手动换向阀与油泵供油端头联通，同时，两个油缸并联通过比例伺服阀与油泵供油端头联通，手动换向阀及比例伺服阀另外分别与回油通道连接，其中的一个油缸活塞杆安装有油缸行程传感器。

旋转编码器、比例伺服阀、油缸行程传感器及两个接近开关均与控制系统连接。

本发明的有益效果是，该油缸伺服排绳装置中，排绳装置与绞车没有机械结构相连，能够安装在远离绞车滚筒的位置，因而，可以较好的解决上述的机械结构传动距离较远的问题。对于普通的绞车，油缸伺服排绳装置也可以起到较好的排绳作用。

附图说明

图1是本发明装置中滑道体8的剖面图；

图2是本发明装置中排绳滑轮组件1的结构示意图；

图3是本发明装置中排绳滑轮组件1安装在滑道体8中的剖面图；

图4是本发明装置中排绳滑轮组件1安装在滑道体8的外视图；

图5是本发明排绳装置(排绳滑轮组件1与滑道体8组合安装组成的整体)与绞车滚筒的安装位置关系；

图6是本发明排绳装置中的排绳滑轮组件1、滑轮2及钢丝绳5与绞车滚筒3的移动关系图；

图7是本发明装置的伺服控制液压原理图。

图中，1.排绳滑轮组件，2.排绳滑轮，3.绞车滚筒，4.旋转编码器，5.钢丝绳，6.限位轮，7.滚轮，8.滑道体，9.油缸，10.耳板A，11.耳板B，12.接近开关，13.槽钢，14.安装法兰，15.油缸行程传感器，16.比例伺服阀，17.手动换向阀，

另外，Z1、Z2分别表示比例伺服阀16中的左、右电磁铁。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的结构是，包括滑道体8，滑道体8相对于绞车滚筒3固定安装，在滑道体8中安装有排绳滑轮组件1，

如图1，滑道体8的结构是，包括一个主框架，在主框架两侧内壁上下按照两两对称水平设置有四个槽钢13，共同组成上下两层滑道，主框架下部伸出的两个腿脚外沿分别固定有一个安装法兰14；安装法兰14的上下位置根据实际安装需要设计，通过安装法兰14可以将滑道体8安装在相对于绞车滚筒3的固定位置。

如图2、图3、图4，排绳滑轮组件1的结构是，包括型材组合(或焊接)而成的主体，在主体内腔中水平相邻安装有一对滑轮2，两个滑轮2分别通过各自支架(耳板)与主体通过螺栓或焊接固定连接形成一整体，两个滑轮2相对的轮缘靠近处留有钢丝绳5能够通过的间隙，以便钢丝绳5自由的从主体及两个滑轮2中间穿过；排绳滑轮组件1外侧安装有八个限位轮组件6及八个滚轮7，所有滚轮7安装在主体两外侧前后上下的总共八个位置，限位轮6安装在排绳滑轮组件1结构体上，并且刚好可沿滑道体8内的上下槽钢13的内翼缘滑动，上下相对的滚轮7分别对应设置在四个槽钢13中；排绳滑轮组件1的主体一侧的上下端面分别固定设置有一个耳板B11，每个耳板B11各自与一个油缸9的活塞杆端头铰接，每个油缸9的缸体分别铰接在滑道体8的一个耳板A10上，滑道体8总共设置有两个耳板A10；在主体左右(图示方向)上部两侧外沿分别安装有一个接近开关12，在滑道体8两端极限位置分别安装有一个对应的限位钢板，接近开关12随主体移动接近到限位钢板即可发出报警信号。

在油缸9活塞杆伸缩的作用下，排绳滑轮组件1通过滚轮7能够在滑道体8内壁设置的四个槽钢13组成的双层滑道中滑行；排绳滑轮组件1中的限位轮6能够克服两个滑轮2承受的上下侧向力，滚轮7能够保证排绳滑轮组件1在滑道体8内直线平稳滑行。

图1是没有安装排绳滑轮组件1与油缸9时，滑道体8的截面图。图3是排绳滑轮组件1及其滑轮2、油缸9共同安装在滑道体8内的剖面图，滑道体8在图中用加重黑色线条表示。图4是排绳滑轮组件1安装在滑道体8内的外视图，与图2的视图方向一致。油缸9的行程及滑道体8的长度L根据绞车滚筒3长度确定，确定原则是保证排绳滑轮组件1中心能够完全运行到绞车滚筒两端的钢绳挡板，并适当留有余量。

图5、图6是本发明排绳滑轮组件1与滑道体8组合安装组成的排绳装置整体与绞车滚筒3的安装位置示意图，当钢丝绳5在绞车滚筒3上沿e方向运行排绳时，排绳装置也沿c方向同向运行。

图6相当于图5的局部部件俯视示意图，在绞车滚筒3轴心一端安装有旋转编码器4，用于检测反馈绞车滚筒3的旋转角度、转向与转速等信息。

排绳滑轮组件1出绳口相对绞车滚筒3轴心的安装尺寸A，应考虑绞车滚筒3出绳的位置与绞车滚筒3缠绳层数及钢丝绳5入绳角度a；排绳滑轮组件1竖直中心线与绞车滚筒3轴心的距离B，需要考虑安装空间及钢丝绳5的入绳角度a，最好是根据绞车缠绳层数选择在接近中间的位置(如图5)。当绞车滚筒3缠绳层数较多时，安装距离B减小后钢丝绳5的入绳角度a会变大，钢丝绳5会对排绳滑轮组件1产生朝上或朝下的作用力，排绳滑轮组件1共安装有八个限位轮6用来克服由此产生的作用力，保证排绳滑轮组件1在滑道体8内运行顺畅。八个滚轮7是保证排绳滑轮组件1在滑道体8内沿绞车滚筒轴线方向运行顺畅。

图7中，液压系统的控制机构是，两个油缸9并联通过手动换向阀17与油泵供油端头联通，同时，两个油缸9并联通过比例伺服阀16与油泵供油端头联通，手动换向阀17及比例伺服阀16另外分别与回油通道连接，其中的一个油缸9活塞杆安装有油缸行程传感器15，用于检测活塞杆的行程位置信息。手动换向阀17用于安装调试初期，或实际误差较大时，使用手动换向阀17可以将油缸9运行到需要的位置，使得排绳滑轮组件1与绞车钢丝绳5的出绳位置相同。

上述的旋转编码器4、比例伺服阀16、油缸行程传感器15及两个接近开关12均与控制系统连接，油缸9的运行速度与运行位置由控制系统协调形成闭环控制。两个接近开关12，可以消除由编码器4测量由控制系统计算出的钢丝绳出绳位置误差，每排绳一层，均可消除一次误差，使排绳稳定可靠。

旋转编码器4记录绞车滚筒3的数据并传送给控制系统，确定钢丝绳5在绞车滚筒3上出绳的具体位置，控制系统根据绞车滚筒3的旋转角度与旋转角度增量所用的时间计算出钢丝绳5在e方向的上行或下行速度。将这些信息处理并传送给比例伺服阀16，比例伺服阀16根据控制系统给出的信号，控制通过比例伺服阀16进入油缸的油速，保证油缸9运行速度与钢丝绳5在绞车滚筒3上的出绳沿e方向运行速度同步。其中的一个油缸9上安装有行程位置传感器15，实时测量油缸9实际伸出位置是否将油缸推动的排绳滑轮组件1带动的钢丝绳5保持与绞车滚筒3上的钢丝绳5出绳位置相同，如果有差异，就通过控制系统将油缸9需要移动的方向与距离信号变成电控信号由比例伺服阀16实际执行，减少实际误差。

当绞车滚筒3上的钢丝绳5的出绳位置运行到绞车滚筒3的两端板时，同时油缸9推动排绳滑轮组件1也运行到两端的极限位置，安装在排绳滑轮组件1上的一个接近开关12检测到信号，比例伺服阀16中的电磁阀Z1或Z2断电或通电，改变油缸9的运行方向，绞车滚筒3上的钢丝绳5每卷一层，油缸9就进行一次反向运动，对控制系统处理旋转编码器4输出的信号就变成一次校正，使得排绳可靠。编码器4检测到信号并通过控制系统控制油缸9的运行，因此，绞车滚筒3与排绳装置之间不需要有固定传动比的机械结构相连。

本发明装置的工作过程是，

油缸9在液压作用下做伸出或缩回动作时，也带动排绳滑轮组件1在滑道体8内进行滑动；

排绳滑轮组件1在滑道体8内的运行方向相对于绞车滚筒3的轴线平行，在排绳滑轮组件1中心(需要考虑当钢丝绳到滚筒端板时钢丝绳中心与滑轮组件中心差个半径)对准绞车滚筒3两端挡板的位置上时，两个接近开关12也分别接近到了极限位置上配焊的的限位钢板，检测并输出极限位置信号。当油缸9将排绳滑轮组件1推或拉到排绳滑轮组件1中心对准绞车滚筒两端挡板位置时，排绳滑轮组件1左右两侧安装的接近开关12也分别接近限位钢板，就会给控制系统发出信号，指示钢丝绳5已到达绞车滚筒3(左端或右端)极限位置；控制系统发讯，控制比例伺服阀16中的Z1或Z2断或通电，油缸9换向，向反向移动。

当滚筒钢丝绳5出绳或缠绳时，旋转编码器4记录并传送给控制系统绞车滚筒3的旋转角度，现场根据钢丝绳5在绞车滚筒3上出绳的具体位置及运行方向(图6中e)，设置控制系统的相关参数。根据绞车滚筒3的旋转角度与旋转角度增量用过的时间计算出滚筒上钢丝绳出绳在e方向的上或下行速度，将这些信息处理并传送给控制油缸9的比例伺服阀16(图7)，根据控制系统给出的信号，控制通过比例伺服阀16进入油缸9的油速，保证油缸9的运行速度与钢丝绳5的在绞车滚筒3上出绳沿e方向运行速度同步。行程位置传感器15测量油缸9实际伸出后排绳滑轮组件1带动的钢丝绳5保持与绞车滚筒3上的钢丝绳5出绳位置相同，如果有差异，就通过控制系统将油缸9需要移动的方向与距离信号，变成电控信号由比例伺服阀16实际执行，减少实际误差。

在绞车滚筒3旋转时，钢丝绳5出绳运行到绞车滚筒3的一端端板，油缸9也推动排绳滑轮组件1并将钢丝绳5推动到同一端(例如油缸9伸出，Z1供电)，这时这一端的接近开关12发出信号(接近到位置极限时配焊的钢板)，控制系统接收到信号认为油缸9已经达到终端，需要更换运行方向。这时，切断比例伺服阀16供电的电磁阀(如Z1)，同时将Z2供电，油缸9改为回缩。

Claims (6)

1.一种油缸伺服排绳装置，其特点在于：包括滑道体(8)，在滑道体(8)中安装有排绳滑轮组件(1)，

滑道体(8)的结构是，包括一个主框架，在主框架两侧内壁上下按照两两对称水平设置有四个槽钢(13)，共同组成上下两层滑道；

排绳滑轮组件(1)的结构是，包括在主体内腔中水平相邻安装有一对滑轮(2)，两个滑轮(2)分别通过各自支架与主体固定连接形成一整体，两个滑轮(2)相对的轮缘靠近处留有钢丝绳(5)能够通过的间隙；排绳滑轮组件(1)外侧安装有八个限位轮组件(6)及八个滚轮(7)，所有滚轮(7)安装在主体两外侧前后上下的总共八个位置，限位轮(6)安装在排绳滑轮组件(1)结构体上，并且刚好可沿滑道体(8)内的上下槽钢(13)的内翼缘滑动，上下相对的滚轮(7)分别对应设置在四个槽钢(13)中；排绳滑轮组件(1)的主体一侧的上下端面分别固定设置有一个耳板B(11)，每个耳板B(11)各自与一个油缸(9)的活塞杆端头铰接，每个油缸(9)的缸体分别铰接在滑道体(8)的一个耳板A(10)上。

2.根据权利要求1所述的油缸伺服排绳装置，其特点在于：所述的主框架下部伸出的两个腿脚侧沿分别安装有一个安装法兰(14)。

3.根据权利要求1所述的油缸伺服排绳装置，其特点在于：所述的主体前后两侧上部外沿分别安装有一个接近开关(12)，在滑道体(8)两端极限位置分别安装有一个对应的限位钢板。

4.根据权利要求1所述的油缸伺服排绳装置，其特点在于：所述的绞车滚筒(3)上安装有旋转编码器(4)。

5.根据权利要求1所述的油缸伺服排绳装置，其特点在于：所述的两个油缸(9)并联通过手动换向阀(17)与油泵供油端头联通，同时，两个油缸(9)并联通过比例伺服阀(16)与油泵供油端头联通，手动换向阀(17)及比例伺服阀(16)另外分别与回油通道连接，其中的一个油缸(9)活塞杆安装有油缸行程传感器(15)。

6.根据权利要求3、4、5所述的油缸伺服排绳装置，其特点在于：所述的旋转编码器(4)、比例伺服阀(16)、油缸行程传感器(15)及两个接近开关(12)均与控制系统连接。