CN105134091B - 一种钻机井架起升、下放缓冲控制装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钻机井架起升、下放缓冲控制装置及其使用方法，所述装置包括固定在人字架上的2个缓冲液压缸，用于控制缓冲液压缸的控制手柄通过液压系统连接2个缓冲液压缸；所述控制手柄为1个，液压系统包括油泵、油箱、三位四通换向阀、系统溢流阀、缓冲溢流阀、调速阀和由2个液控单向阀组成的溢压平衡锁；本发明采用1个控制手柄控制2个缓冲液压缸协同动作，具有缓冲功能、平衡功能和调速功能；系统响应迅速，调整方便，两侧缓冲油缸受力均匀，大大降低了事故发生率，提高了装置的稳定性和可靠性；本发明同时适用于钻机底座的起升、下放过程。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻机组装辅助装置，尤其涉及一种钻机井架起升、下放缓冲控制装置及其使用方法。
背景技术
钻机在井场的组装和拆卸是整个钻井作业中比较危险的环节之一，需要配备井架或底座起升、下放缓冲装置进行保护，而缓冲装置的工作性能及其稳定性直接决定了钻机组装过程是否安全、可靠。
申请号为201020150282.0(申请日为2010年4月6日)的中国专利公开了一种“起升井架缓冲装置”，申请号为201120254783.8(申请日为2011年7月18日)的中国专利公开了一种“井架起升缓冲装置”都是采用在人字架上安装液压缸的方式控制其停靠的速度，起到缓冲作用。
在使用过程中发现，上述装置存在如下问题：1)在起升和下放过程中，2个缓冲液压缸的动作是靠2个控制手柄分别单独控制，如果操作配合不当，井架与缓冲液压缸会发生碰撞接触，导致2个缓冲液压缸瞬间受力严重失调，造成液压缸杆扭曲变形或报废；2)在操作过程中，由于采用人工方式操作，仅凭借操作者目视及经验来判断井架状态并操作，缓冲液压缸的动作是靠人工对控制手柄的感觉来完成，使井架慢慢靠在人字架上，动作完成质量受人为因素影响很大，稳定性差。
由于以上原因，现场多次出现安全事故，为了避免在此环节上的事故发生，降低钻机在起升或下放作业中的风险，本发明对缓冲液压缸的液压控制系统进行了设计。
发明内容
本发明提供了一种钻机井架起升、下放缓冲控制装置及其使用方法，采用1个控制手柄控制2个缓冲液压缸协同动作，具有缓冲功能、平衡功能和调速功能；系统响应迅速，调整方便，两侧缓冲液压缸受力均匀，大大降低了事故发生率，提高了装置的稳定性和可靠性；本发明同时适用于钻机底座的起升、下放过程。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种钻机井架起升、下放缓冲控制装置，包括固定在人字架上的2个缓冲液压缸，用于控制缓冲液压缸的控制手柄通过液压系统连接2个缓冲液压缸；所述控制手柄为1个，液压系统包括油泵、油箱、三位四通换向阀、系统溢流阀、缓冲溢流阀、调速阀和由2个液控单向阀组成的溢压平衡锁，具体组成及连接方式如下：
油泵出油口通过主油路连接三位四通换向阀的进油口，此段油路上还设有系统溢流阀和系统压力表；油箱回油口与三位四通换向阀的回油口连接；
三位四通换向阀的2个工作油口分别连接液控单向阀一与液控单向阀二，且2个液控单向阀之间互相联锁；
液控单向阀一与调速阀连接后的油路分为两路，一路分别连接缓冲液压缸一的无杆腔和缓冲液压缸二的无杆腔，此段油路设有缓冲压力表；另一路与缓冲溢流阀连接后经补油口与单向阀连接；
液控单向阀二后的油路也分为两路，一路分别连接缓冲液压缸一的有杆腔和缓冲液压缸二的有杆腔；另一路与单向阀连接。
一种钻机井架起升、下放缓冲控制装置的使用方法，包括如下步骤：
1)井架起升、下放缓冲控制装置必须在模拟工况试验后，才可投入井场试用；
2)在井场试用时，首先检查缓冲液压回路，包括液压油是否符合要求、管路是否有泄漏、压力表状态是否正常，检查各溢流阀是否为设定参数，空车运转正常后进行下一环节；
3)井架起升时，按常规操作规程执行至液压缸缓冲环节时，首先依靠缓冲液压缸与井架碰撞接触缓冲；当井架与缓冲液压缸接触瞬间，缓冲液压缸杆端部受惯性载荷的作用，此时三位四通换向阀处于中位，回路停止工作；缓冲溢流阀起制动和缓冲作用，2个缓冲液压缸的有杆腔通过油箱经单向阀补油；在此过程中，通过缓冲压力表进行相应的压力显示；
4)经过碰撞缓冲后，井架与伸出的缓冲液压缸杆接触在一起，随后通过操作控制手柄将三位四通换向阀切换到左位，2个缓冲液压缸的有杆腔同时进油使缓冲液压缸杆回缩；系统由缓冲状态转为均匀收杆运动，缓冲液压缸杆回缩速度可根据实际需要调节；井架依靠自重和惯性随缓冲液压缸杆的回缩缓慢平稳地靠在人字架上，即井架起升就位；此时，起升大绳保持张力，人字架两侧人员将井架与人字架通过U形卡子卡牢即完成井架起升过程；
4)井架下放时，按常规操作规程执行，开启电磁涡流刹车，操作控制手柄使三位四通换向阀切换到右位，2个缓冲液压缸的无杆腔同时进油，缓冲液压缸杆伸出将井架缓缓顶出至最大行程，之后控制绞车盘式刹车依靠井架的自重平稳下放到位。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)采用1个控制手柄控制2个缓冲液压缸协同动作，具有缓冲功能、平衡功能和调速功能；系统响应迅速，大大降低了事故发生率，提高了装置的稳定性和可靠性；
2)在井架起升或下放过程中，液压系统使两侧缓冲液压缸受力均匀，可避免两个缓冲液压缸因动作不一致，造成偏载损坏缓冲液压缸的现象；
3)在井架起升或下放过程中，缓冲液压缸杆的伸出和收回速度可根据实际需要来调整，且调整方便；
4)设置压力表，可实时显示实际操作过程中缓冲液压缸与井架的接触状态，为正确操作提供参考依据，改变完全依赖人工判断的操作模式；
5)本发明同时适用于钻机底座的起升、下放过程。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1.油泵 2.系统压力表 3.系统溢流阀 4.三位四通换向阀 5.液控单向阀一6.调速阀 7.缓冲压力表 8.缓冲液压缸一 9.缓冲液压缸二 10.液控单向阀二 11.缓冲溢流阀 12.单向阀 13.油箱
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
见图1，是本发明的结构示意图。本发明一种钻机井架起升、下放缓冲控制装置，包括固定在人字架上的2个缓冲液压缸8、9，用于控制缓冲液压缸8、9的控制手柄通过液压系统连接2个缓冲液压缸8、9；其特征在于，所述控制手柄为1个，液压系统包括油泵1、油箱13、三位四通换向阀4、系统溢流阀3、缓冲溢流阀11、调速阀6和由2个液控单向阀5、10组成的溢压平衡锁，具体组成及连接方式如下：
油泵1出油口通过主油路连接三位四通换向阀4的进油口，此段油路上还设有系统溢流阀3和系统压力表2；油箱13回油口与三位四通换向阀4的回油口连接；
三位四通换向阀4的2个工作油口分别连接液控单向阀一5与液控单向阀二10，且2个液控单向阀5、10之间互相联锁；
液控单向阀一5与调速阀6连接后的油路分为两路，一路分别连接缓冲液压缸一8的无杆腔和缓冲液压缸二9的无杆腔，此段油路设有缓冲压力表7；另一路与缓冲溢流阀11连接后经补油口与单向阀12连接；
液控单向阀二10后的油路也分为两路，一路分别连接缓冲液压缸一8的有杆腔和缓冲液压缸二9的有杆腔；另一路与单向阀12连接。
一种钻机井架起升、下放缓冲控制装置的使用方法，包括如下步骤：
1)井架起升、下放缓冲控制装置必须在模拟工况试验后，才可投入井场试用；
2)在井场试用时，首先检查缓冲液压回路，包括液压油是否符合要求、管路是否有泄漏、压力表2、7状态是否正常，检查各溢流阀3、11是否为设定参数，空车运转正常后进行下一环节；
3)井架起升时，按常规操作规程执行至液压缸缓冲环节时，首先依靠缓冲液压缸8、9与井架碰撞接触缓冲；当井架与缓冲液压缸8、9接触瞬间，缓冲液压缸杆端部受惯性载荷的作用，此时三位四通换向阀4处于中位，回路停止工作；缓冲溢流阀4起制动和缓冲作用，2个缓冲液压缸8、9的有杆腔通过油箱13经单向阀12补油；在此过程中，通过缓冲压力表7进行相应的压力显示；
4)经过碰撞缓冲后，井架与伸出的缓冲液压缸杆接触在一起，随后通过操作控制手柄将三位四通换向阀4切换到左位，2个缓冲液压缸8、9的有杆腔同时进油使缓冲液压缸杆回缩；系统由缓冲状态转为均匀收杆运动，缓冲液压缸杆回缩速度可根据实际需要调节；井架依靠自重和惯性随缓冲液压缸杆的回缩缓慢平稳地靠在人字架上，即井架起升就位；此时，起升大绳保持张力，人字架两侧人员将井架与人字架通过U形卡子卡牢即完成井架起升过程；
4)井架下放时，按常规操作规程执行，开启电磁涡流刹车，操作控制手柄使三位四通换向阀4切换到右位，2个缓冲液压缸8、9的无杆腔同时进油，缓冲液压缸杆伸出将井架缓缓顶出至最大行程，之后控制绞车盘式刹车依靠井架的自重平稳下放到位。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】如图1所示，是本实施例一种钻机井架起升、下放缓冲控制装置的具体结构示意图。本实施例中，缓冲控制装置由液压源、液压系统、缓冲液压缸和连接辅件组成，其特点是液压系统经过合理设计，具有缓冲功能、平衡功能和调速功能，并设有压力表操作指示功能，保证井架起升、下放动作的可靠稳定。
本发明中，液压系统设置在操作箱中，操作箱输出油路接口选用“派克”快速接头，其规格为NPT1/2；操作箱输入油路接口选用“派克”快速接头，其规格分别为：进油口NPT3/4；回油口NPT1。
操作箱和缓冲液压缸8、9闲置时接口处设防尘罩。保证油路系统清洁。
本实施例中，缓冲溢流阀11设置的压力值根据起升大绳速度而定，其压力范围21～30MPa，系统溢流阀3设置的压力值为17.28MPa。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种钻机井架起升、下放缓冲控制装置，包括固定在人字架上的2个缓冲液压缸，用于控制缓冲液压缸的控制手柄通过液压系统连接2个缓冲液压缸；其特征在于，所述控制手柄为1个，液压系统包括油泵、油箱、三位四通换向阀、系统溢流阀、缓冲溢流阀、调速阀和由2个液控单向阀组成的溢压平衡锁，具体组成及连接方式如下：
油泵出油口通过主油路连接三位四通换向阀的进油口，此段油路上还设有系统溢流阀和系统压力表；油箱回油口与三位四通换向阀的回油口连接；
三位四通换向阀的2个工作油口分别连接液控单向阀一与液控单向阀二，且2个液控单向阀之间互相联锁；
液控单向阀一与调速阀连接后的油路分为两路，一路分别连接缓冲液压缸一的无杆腔和缓冲液压缸二的无杆腔，此段油路设有缓冲压力表；另一路与缓冲溢流阀连接后经补油口与单向阀连接；
液控单向阀二后的油路也分为两路，一路分别连接缓冲液压缸一的有杆腔和缓冲液压缸二的有杆腔；另一路与单向阀连接。
2.根据权利要求1所述的一种钻机井架起升、下放缓冲控制装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)井架起升、下放缓冲控制装置必须在模拟工况试验后，才可投入井场试用；
2)在井场试用时，首先检查缓冲液压回路，包括液压油是否符合要求、管路是否有泄漏、压力表状态是否正常，检查各溢流阀是否为设定参数，空车运转正常后进行下一环节；
3)井架起升时，按常规操作规程执行至液压缸缓冲环节时，首先依靠缓冲液压缸与井架碰撞接触缓冲；当井架与缓冲液压缸接触瞬间，缓冲液压缸杆端部受惯性载荷的作用，此时三位四通换向阀处于中位，回路停止工作；缓冲溢流阀起制动和缓冲作用，2个缓冲液压缸的有杆腔通过油箱经单向阀补油；在此过程中，通过缓冲压力表进行相应的压力显示；
4)经过碰撞缓冲后，井架与伸出的缓冲液压缸杆接触在一起，随后通过操作控制手柄将三位四通换向阀切换到左位，2个缓冲液压缸的有杆腔同时进油使缓冲液压缸杆回缩；系统由缓冲状态转为均匀收杆运动，缓冲液压缸杆回缩速度可根据实际需要调节；井架依靠自重和惯性随缓冲液压缸杆的回缩缓慢平稳地靠在人字架上，即井架起升就位；此时，起升大绳保持张力，人字架两侧人员将井架与人字架通过U形卡子卡牢即完成井架起升过程；
5)井架下放时，按常规操作规程执行，开启电磁涡流刹车，操作控制手柄使三位四通换向阀切换到右位，2个缓冲液压缸的无杆腔同时进油，缓冲液压缸杆伸出将井架缓缓顶出至最大行程，之后控制绞车盘式刹车依靠井架的自重平稳下放到位。
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