CN104500024B - 一种实现直流钻机游车软停止的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现直流钻机游车软停止的装置,包括在钻机游车预警高度位置安装有电子防碰装置,电子防碰装置和游车上的电磁涡流刹车之间设置软停控制器,软停控制器同时与可控硅触发控制单元和司钻控制器信号连接,可控硅触发控制单元通过可控硅与电磁涡流刹车本体信号连接,电磁涡流刹车本体与绞车滚筒控制连接。本发明还公开了一种实现直流钻机游车软停止的方法。本发明能有效降低游车速度,避免在防碰高度位置盘刹刹车带来的巨大冲击,保护了钻具,提高了钻井效率。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气装备制造技术领域,涉及一种实现直流钻机游车软停止的装置,本发明还涉及一种实现直流钻机游车软停止的方法。
背景技术
石油钻井过程中,面对频繁的起下钻作业,司钻稍有不慎,很容易发生上碰、下砸事故。目前直流钻机上配套的电子防碰装置,虽然能有效防止上述事故,但是这种使游车停止的方法有很大弊端。当游车行至预警高度点时,电控系统得到指令,虽然切断了主电机的电源,但靠电机的惯性和自重,它仍会以高速继续运行,直到行至刹车高度点时,盘刹会直接刹死滚筒,使整个游车急停。这个过程,中间缺少缓冲,游车的加速度会很大,停止瞬间会对整个系统造成很大的冲击,此时钻井钢丝绳摆动幅度也会较大,面对复杂的井下工况,极易发生钻具折断等事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种实现直流钻机游车软停止的装置,解决了现有技术中由于设计不科学,造成刹车冲击大,钻机游车停车不平稳,容易导致设备损坏的问题。
本发明的另一目的是提供一种实现直流钻机游车软停止的方法。
本发明所采用的技术方案是,一种实现直流钻机游车软停止的装置,包括在钻机游车预警高度位置安装有电子防碰装置,电子防碰装置和游车上的电磁涡流刹车之间设置软停控制器,软停控制器同时与可控硅触发控制单元和司钻控制器信号连接,可控硅触发控制单元通过可控硅与电磁涡流刹车本体信号连接,电磁涡流刹车本体与绞车滚筒控制连接。
本发明所采用的另一技术方案是,一种实现直流钻机游车软停止的方法,利用上述的装置,按照以下步骤实施:
当钻机游车到达预先设定上预警高度位置时,电子防碰装置输出一路开关量信号给软停控制器,软停控制器的继电器控制单元中的常开触点Kd1闭合,此时中间继电器线圈K1得电,电压输出电路中的常开触点K11闭合,接触器线圈KM1得电,于是变压器T1副边的KM11闭合,T1自动投入,将220V交流电变成16V交流电送给电磁涡流刹车的可控硅触发控制单元,可控硅触发控制单元去触发可控硅,可控硅向电磁涡流刹车本体输出直流电压,随着绞车的转动,在其绕组中产生对绞车滚筒的制动力矩,从而降低了游车的上升速度;
当钻机游车到达预先设定的下预警高度位时置时,电子防碰装置输出一路开关量信号给软停控制器,软停控制器的继电器控制单元中的常开触点Kd2闭合,此时中间继电器线圈K1得电,电压输出电路中的常开触点K11闭合,接触器线圈KM1得电,于是变压器T1副边的KM11闭合,T1自动投入,将220V交流电变成16V交流电送给电磁涡流刹车的可控硅触发控制单元,可控硅触发控制单元去触发可控硅,可控硅向电磁涡流刹车本体输出直流电压,随着绞车的转动,在其绕组中产生对绞车滚筒的制动力矩,从而降低了游车的下降速度。
本发明的有益效果是:借助软停控制器SSCE,使直流钻机辅助刹车(电磁涡流刹车)与电子防碰装置巧妙配合工作,当游车行至预警高度位置时,通过外部特定的控制装置(软停控制器SSCE)向辅助刹车(电磁涡流刹车)控制单元发送控制指令,使其自动投入运行,对游车进行刹车,降低其运行速度,能减少紧急刹车瞬间产生的冲击,有力地减少了盘刹刹车造成的冲击,实现游车的软停止,有效保护钻具,确保钻井作业正常进行。
附图说明
图1是本发明装置的控制结构框图;
图2是本发明装置中的软停控制器SSCE工作原理框图;
图3是本发明装置中的电源模块原理图;
图4是本发明装置中的继电器控制单元原理图;
图5是本发明装置中的电压输出电路原理图;
图6是本发明装置中的司钻控制器原理图。
图中,1.电子防碰装置,2.软停控制器,3.可控硅触发控制单元,4.可控硅,5.电磁涡流刹车本体,6.绞车滚筒,7.司钻控制器,8.电源模块,9.继电器控制单元,10.电压输出电路。
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。
参照图1,本发明装置的结构是,包括在钻机游车预警高度位置安装有电子防碰装置1,电子防碰装置1和游车上的电磁涡流刹车之间设置软停控制器2(英文缩写为SSCE),软停控制器2同时与可控硅触发控制单元3和司钻控制器7信号连接,可控硅触发控制单元3通过可控硅4与电磁涡流刹车本体5信号连接,电磁涡流刹车本体5与绞车滚筒6控制连接。其中的可控硅触发控制单元3、可控硅4、电磁涡流刹车本体5、司钻控制器7一起称为电磁涡流刹车(部分)。
本发明装置的控制原理是,当游车行至预警高度位置时,电子防碰装置1向软停控制器2输入一路信号,软停控制器2向电磁涡流刹车中的可控硅触发控制单元3输出一路信号,同时也向电磁涡流刹车的司钻控制器7输出另一路信号,保证软停控制器2工作时,电磁涡流刹车的司钻控制器7不再起控制作用;系统末端的电磁涡流刹车本体5对绞车滚筒6施加刹车,实现对其的制动。
电子防碰装置1是电动钻机配套的能预防游车上碰天车、下砸转盘的保护装置,可以预先设定上碰、下砸预警点和刹车点高度值。
参照图2,软停控制器2的内部结构是,包括电源模块8,电源模块8同时与继电器控制单元9、电压输出电路10连接,电源模块8与外接的供电电源220VAC连接,一路输入来自电子防碰装置1的信号,两路输出至电磁涡流刹车的刹车信号。
参照图3,电源模块8的结构是,1#端子、2#端子与电源220VAC连接,一路是,1#端子、2#端子对应通过3#端子、4#端子与电压输出电路10连接,直接输出220VAC给电压输出电路10供电;另一路是,1#端子、2#端子对应通过整流装置V1后通过5#端子、6#端子与继电器控制单元9连接,将220VAC转化成24VDC后给继电器控制单元9供电。
参照图4,继电器控制单元9的结构是,5#端子、6#端子一侧连接24VDC供电电压,在5#端子与6#端子的另一侧,5#端子与Kd1、Kd2组成的并联电路一端连接,Kd1、Kd2分别来自电子防碰装置1的上、下预警位置感应开关的常开开关量信号,Kd1、Kd2组成的并联电路另一端与刹车解除常闭开关S1、中间继电器线圈K1依次串联,中间继电器线圈K1接回6#端子。
参照图5,电压输出电路10的结构是,在3#端子、4#端子一侧的输入供电电压为220VAC;在3#端子与4#端子另一侧设置有主回路和支路,主回路中3#端子依次通过继电器K1的常开触点K11及交流接触器线圈KM1串联接回4#端子,支路中,继电器K1的常开触点K11输出端通过变压器T1原边接回4#端子,T1的副边与交流接触器线圈KM1的主触点KM11对应连接,变压器T1的作用是将220VAC变成16VAC。
参照图6,司钻控制器7的结构是,3#端子与4#端子的供电电压为220VAC,3#端子与4#端子与差动变压器B2原边连接,差动变压器B2的副边连接23#端子与24#端子,23#端子与24#端子的供电电压为0VAC~16VAC,即通过差动变压器B2将220VAC变成0VAC~16VAC可调电压;同时,差动变压器B2的副边与23#端子之间串接有交流接触器线圈KM1的常闭触点KM12,作用是保证软停控制器2工作时,电磁涡流刹车的司钻控制器7的差动变压器B2的副边是断开的,没有电压输出。
可控硅触发控制单元3、可控硅4、电磁涡流刹车本体5、司钻控制器7属于电磁涡流刹车的组成部分。常规作业时,电磁涡流刹车工作时通过人为手动扳动司钻控制器,向可控硅触发控制单元输出0~16V交流电压,去改变可控硅的导通角,也就改变了整流桥输出电压和电磁涡流刹车励磁电流的大小,从而实现了对绞车滚筒的制动力矩的调节。
刹车解除开关S1,能随时切断电子防碰装置1向软停控制器2的输出信号,解除电磁涡流刹车。
本发明的方法,利用上述的装置,通过电子防碰装置1在游车上、下预警位置点的感应开关输出的开关量控制信号,使软停控制器2开始工作,软停控制器2向电磁涡流刹车(钻机辅助刹车)中的可控硅触发控制单元3发出控制指令,电磁涡流刹车动作,对游车进行减速刹车。具体实施过程是:
当钻机游车到达预先设定上预警高度位置时,电子防碰装置1输出一路开关量信号给软停控制器2,软停控制器2的继电器控制单元9中的常开触点Kd1闭合,此时中间继电器线圈K1得电,电压输出电路10中的常开触点K11闭合,接触器线圈KM1得电,于是变压器T1副边的KM11闭合,变压器T1自动投入,将220V交流电变成16V交流电送给电磁涡流刹车的可控硅触发控制单元3,可控硅触发控制单元3去触发可控硅4,可控硅4向电磁涡流刹车本体5输出直流电压,随着绞车的转动,在其绕组中产生对绞车滚筒6的制动力矩,从而降低了游车的上升速度;
当钻机游车到达预先设定的下预警高度位时置时,电子防碰装置1输出一路开关量信号给软停控制器2,软停控制器2的继电器控制单元9中的常开触点Kd2闭合,此时中间继电器线圈K1得电,电压输出电路10中的常开触点K11闭合,接触器线圈KM1得电,于是变压器T1副边的KM11闭合,变压器T1自动投入,将220V交流电变成16V交流电送给电磁涡流刹车的可控硅触发控制单元3,可控硅触发控制单元3去触发可控硅4,可控硅4向电磁涡流刹车本体5输出直流电压,随着绞车的转动,在其绕组中产生对绞车滚筒6的制动力矩,从而降低了游车的下降速度。
Claims (5)
1.一种实现直流钻机游车软停止的装置,其特征在于:包括在钻机游车预警高度位置安装有电子防碰装置(1),电子防碰装置(1)和游车上的电磁涡流刹车之间设置软停控制器(2),软停控制器(2)同时与可控硅触发控制单元(3)和司钻控制器(7)信号连接,可控硅触发控制单元(3)通过可控硅(4)与电磁涡流刹车本体(5)信号连接,电磁涡流刹车本体(5)与绞车滚筒(6)控制连接;
所述的软停控制器(2)的内部结构是,包括电源模块(8),电源模块(8)同时与继电器控制单元(9)、电压输出电路(10)连接,电源模块(8)的结构是,1#端子、2#端子与电源220VAC连接,一路是,1#端子、2#端子对应通过3#端子、4#端子与电压输出电路(10)连接,直接输出220VAC给电压输出电路(10)供电;另一路是,1#端子、2#端子对应通过整流装置V1后通过5#端子、6#端子与继电器控制单元(9)连接,将220VAC转化成24VDC后给继电器控制单元(9)供电。
2.根据权利要求1所述的实现直流钻机游车软停止的装置,其特征在于:所述的继电器控制单元(9)的结构是,5#端子、6#端子一侧连接24VDC供电电压,在5#端子与6#端子的另一侧,5#端子与常开触点Kd1、常开触点Kd2组成的并联电路一端连接,常开触点Kd1、常开触点Kd2分别输出来自电子防碰装置(1)的上、下预警位置感应开关的常开开关量信号,常开触点Kd1、常开触点Kd2组成的并联电路另一端与刹车解除常闭开关S1、中间继电器线圈K1依次串联,中间继电器线圈K1接回6#端子。
3.根据权利要求2所述的实现直流钻机游车软停止的装置,其特征在于:所述的电压输出电路(10)的结构是,在3#端子、4#端子一侧的输入供电电压为220VAC;在3#端子与4#端子另一侧设置有主回路和支路,主回路中3#端子依次通过中间继电器线圈K1的常开触点K11及交流接触器线圈KM1串联接回4#端子,支路中,中间继电器线圈K1的常开触点K11输出端通过变压器T1原边接回4#端子,变压器T1的副边与交流接触器线圈KM1的主触点KM11对应连接,变压器T1的作用是将220VAC变成16VAC。
4.根据权利要求3所述的实现直流钻机游车软停止的装置,其特征在于:所述的司钻控制器(7)的结构是,3#端子与4#端子的供电电压为220VAC,3#端子与4#端子与差动变压器B2原边连接,差动变压器B2的副边连接23#端子与24#端子,23#端子与24#端子的供电电压为0VAC~16VAC,即通过差动变压器B2将220VAC变成0VAC~16VAC可调电压;同时,差动变压器B2的副边与23#端子之间串接有交流接触器线圈KM1的常闭触点KM12,作用是保证软停控制器(2)工作时,电磁涡流刹车的司钻控制器(7)的差动变压器B2的副边是断开的,没有电压输出。
5.一种实现直流钻机游车软停止的方法,其特征在于,利用权利要求4所述的装置,按照以下步骤实施:
当钻机游车到达预先设定上预警高度位置时,电子防碰装置(1)输出一路开关量信号给软停控制器(2),软停控制器(2)的继电器控制单元(9)中的常开触点Kd1闭合,此时中间继电器线圈K1得电,电压输出电路(10)中的常开触点K11闭合,交流接触器线圈KM1得电,于是变压器T1副边的KM11闭合,变压器T1自动投入,将220V交流电变成16V交流电送给电磁涡流刹车的可控硅触发控制单元(3),可控硅触发控制单元(3)去触发可控硅(4),可控硅(4)向电磁涡流刹车本体(5)输出直流电压,随着绞车的转动,在其绕组中产生对绞车滚筒(6)的制动力矩,从而降低了游车的上升速度;
当钻机游车到达预先设定的下预警高度位时置时,电子防碰装置(1)输出一路开关量信号给软停控制器(2),软停控制器(2)的继电器控制单元(9)中的常开触点Kd2闭合,此时中间继电器线圈K1得电,电压输出电路(10)中的常开触点K11闭合,交流接触器线圈KM1得电,于是变压器T1副边的KM11闭合,变压器T1自动投入,将220V交流电变成16V交流电送给电磁涡流刹车的可控硅触发控制单元(3),可控硅触发控制单元(3)去触发可控硅(4),可控硅(4)向电磁涡流刹车本体(5)输出直流电压,随着绞车的转动,在其绕组中产生对绞车滚筒(6)的制动力矩,从而降低了游车的下降速度。
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