CN110794029A - 一种钻机起升大绳检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

一种钻机起升大绳检测装置，漏磁检测部件通过部件支架固定在小车底板上；大绳导向装置安装在漏磁检测部件的前后两端；水平导向轮装置由可自转的水平导向轮和支座组成，并通过支座装在导向轮间距调节装置的内侧的小车底板上；漏磁检测部件与信号盒、操作面板通过导线连接，信号盒记录漏磁检测部件检测到的大绳的各种参数并显示在操作面板上。本发明解决起升大绳检测速度不一致、缺陷部位复检操作难度大、人员劳动强度大、漏磁检测部件内部导向套易磨损、检测效率低及信号误判等问题。

Description

一种钻机起升大绳检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及钻机起升大绳检测技术领域，具体涉及一种钻机起升大绳检测装置及检测方法。

背景技术

钻机起升大绳用于钻井作业开始前将井架起升和钻井作业结束后将井架放下，目前常用的起升大绳直径在60mm至80mm之间，长度一般为几百米。随着国内钻井的深度越来越深，对应的钻机能力也越来越强，钻深一万多米的超深井钻机是目前发展的趋势，与之对应的起升大绳直径也需变粗，直径大于80mm的起升大绳应用越来越多。起升大绳使用环境恶劣，运输和使用过程中易受到磕碰摩擦，受现场作业条件限制，很难对起升大绳进行科学维护保养。作业过程中一旦起升大绳断裂，将直接导致井架倒塌，造成巨大的财产损失和人员伤亡。为了确保钻机安全平稳的起升放下，需要起升大绳性能可靠。一般在井架起升前采用漏磁检测手段对起升大绳进行问题排查，及时更换缺陷超标的钢丝绳。

对于国内其他领域例如电梯、码头及桥梁用钢丝绳，这些钢丝绳直径普遍比较小，一般不超过50mm，因钢丝绳比较长，工作部位固定统一，检测需求量大，检测技术比较成熟，检测效率和检测准确度都较高。

起升大绳直径很大，靠人力无法搬动，长度较短，拆卸安装频繁，市场需求没有电梯、码头及桥梁用钢丝绳检测需求量大，目前没有比较合理的检测手段。常见检测手段有四种：

一是固定检测仪器，采用吊车缓慢吊起起升大绳，或者采用机动车辆缓慢拖动起升大绳，使起升大绳在检测仪器中穿过。缺点是速度大小和速度均匀性无法控制，影响检测精度。遇到缺陷信号需要反方向复检时，操作难度大。起升大绳对中效果不好，易导致检测仪器内部的导向套磨损。

二是固定检测仪器的位置，在钻机起升过程中检测，依靠钻机起升来实现起升大绳在检测仪器内穿过的动作。缺点是发现检测缺陷后，根据判断需要更换起升大绳将比较麻烦，影响施工进度。部分起升大绳已经穿在井架内，该盲端无法检测，造成漏检。

三是将钢丝绳摆放在地上，检测人员手拿仪器，在钢丝绳上滑动，因钢丝绳太重，需要三至四个人配合抬起起升大绳，检测效率低下，人员劳动强度大，只适合对起升大绳的某一段进行局部检测。起升大绳对中效果不好，易导致检测仪器的导向套磨损。速度大小和速度均匀性无法控制，影响检测精度。

四是采用几辆机动车相互配合将起升大绳分段悬空拉直，在大绳上滑动检测仪器以达到检测目的。因起升大绳承重较大，无法绝对拉直，呈下妥趋势，对中效果不好，易导致检测仪器内部的导向套磨损，而且整体操作麻烦，效率低下。

传统钢丝绳检测中，缺陷主要以断丝、锈蚀等局部缺陷为主，检索的钢丝绳检测专利中，漏磁检测部件内部只有一列局部缺陷漏磁传感器，该列漏磁传感器由多个探头组成，如果在检测过程中传感器损坏，或者起升大绳上存在金属杂质等干扰因素，极易造成误判。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种钻机起升大绳检测装置及检测方法，通过该检测装置和检测方法，解决起升大绳检测速度不一致、缺陷部位复检操作难度大、人员劳动强度大、漏磁检测部件内部导向套易磨损、检测效率低及信号误判等问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种钻机起升大绳检测装置，其特征在于：包括漏磁检测部件、部件支架、小车底板、大绳导向装置、水平导向轮装置、操作面板；漏磁检测部件通过部件支架固定在小车底板上；

大绳导向装置由导向轮、导向轮间距调节装置组成；导向轮底部有伸出的轴，导向轮可沿轴自转，导向轮间距调节装置上侧和右侧面开有长圆形槽孔，导向轮的轴伸入上侧的槽孔，固定螺栓通过右侧的槽孔连接在导向轮的轴上，每个导向轮间距调节装置上安装两个导向轮；大绳导向装置安装在漏磁检测部件的前后两端；

水平导向轮装置由可自转的水平导向轮和支座组成，并通过支座装在导向轮间距调节装置的内侧的小车底板上；

漏磁检测部件与信号盒、操作面板通过导线连接，信号盒记录漏磁检测部件检测到的大绳的各种参数并显示在操作面板上。

漏磁检测部件由励磁线圈、漏磁传感器、导向套及行程传感器；励磁线圈套装在导向套外圈的两端，导线套中间装有漏磁传感器，漏磁传感器由局部缺陷漏磁传感器和截面积变化传感器组成，截面积变化传感器套装在导向套中间，两个局部缺陷漏磁传感器分别在截面积变化传感器两侧并套装在导向套上，导向套端部装有导向套。

小车底板上安装有小车推架，小车底板的底部装有4个行走轮，行走轮上装有电机和动力传动装置，电机通过动力传动装置给行走轮提供动力，小车底板上还装有电源，用于对漏磁检测部件供电。

一种利用钻机起升大绳检测装置的检测方法，其特征在于，所述检测方法步骤如下：

（1）将起升大绳直线摆放在水平地面上，根据大绳直径调整导向轮间距，导向轮间距比钢丝绳直径大5mm；

（2）操作面板开机，设置行走速度参数，检查小车是否正常；在操作面板上输入起升大绳资料信息，设置漏磁检测信号门限值；

（3）将与待检起升大绳规格相同的样绳穿过漏磁检测部件，对样绳进行检测，查看样绳缺陷信号幅度值是否异常，如无异常，则可开展下一步检测工作；如有异常，检查装置至正常；

（4）将待检钢丝绳穿过两个导向轮之间后，再穿过漏磁检测部件的导向套，调整小车位置，使行走方向与起升大绳轴线平行；点击操作面板使小车前进；

（5）实时监控操作面板上的漏磁信号曲线，异常信号幅值超过门限值后将报警停车；

（6）检测完成后系统自动生成报告，通过操作面板查看并修改报告，确认无误后打印报告。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：

（1）传统检测方式手动操作无法保证起升大绳检测速度的均衡性，对漏磁信号幅值变化构成很大影响，易造成误判或者漏检，本发明通过电机控制小车速度，实现小车匀速行走，消除了速度变化带来的不利影响。

（2）采用固定检测仪器的传统检测方式中，反方向操作，对起升大绳缺陷部位复检的难度很大，本发明中小车在接收后退指令后反方向运动，很容易实现缺陷部位复检动作。

（3）采用人工滑动检测仪器的传统检测方式中，人员劳动强度大，效率低下，需要多人配合完成，本发明中检测人员通过控制操作面板来实现小车行走和漏磁检测信号实时监控，一名员工可完成全部工序，效率高。

（4）本发明通过大绳导向装置、水平导向轮装置、漏磁检测仪器内部的导向套等多重导向及支撑作用，解决了大绳在检测过程中因自身重力原因而导致大绳不顺直影响检测结果的问题，防止起升大绳跑偏，提高检测的准确率。传统检测方式中检测仪器内部的导向套磨损严重，更换周期短。相比传统的检测仪器，本发明增加了导向轮，采取导向套与导向轮双重导向的方式，减轻了起升大绳对导向套的磨损，大大提高了导向套的使用寿命。

（5）本发明的操作系统在检测作业结束后可自动生成报告，并可连网打印报告，提高了报告出具效率，规范了报告编审批流程，确保数据真实，杜绝报告造假。

（6）通过沿着起升大绳轴向方向前后布置两列局部缺陷漏磁传感器，前后传感器同时采集信号，并且在操作面板上进行信号比对，降低缺陷误判的可能性。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图；

图2为实施例的结构仰视示意图；

图3为漏磁检测部件剖视示意图；

图4为检测操作流程图。

图中标记：

1-漏磁检测部件；101-励磁线圈；102-局部缺陷漏磁传感器；103-截面积变化传感器；104-导向套；105-行程传感器；2-部件支架；3-小车底板；4-导向轮；5-导向轮间距调节装置；6-水平导向轮装置；7-小车推架；8-行走轮；9-操作面板；10-电源；11-信号盒；12-电机；13-动力传动装置。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1-3所示，一种钻机起升大绳检测装置，所述装置包括漏磁检测部件1、部件支架2、小车底板3、导向轮4、导向轮间距调节装置5、小车推架7、行走轮8、操作面板9、电源10、信号盒11、电机12、动力传动装置13等。漏磁检测部件1通过部件支架2固定在小车底板3上。

大绳导向装置由导向轮4、导向轮间距调节装置5组成，导向轮4底部有伸出的轴，导向轮4可沿轴自转，导向轮间距调节装置5上侧和右侧面开有长圆形槽孔，导向轮4的轴伸入上侧的槽孔，固定螺栓通过右侧的槽孔连接在导向轮4的轴上，每个导向轮间距调节装置5上安装两个导向轮4，在漏磁检测部件1的进口侧和出口侧分别安装有导向轮4，起升大绳被导向轮4夹在中间，通过导向轮4自转实现起升大绳左右方向导向。

水平导向轮装置6由可自转的水平导向轮和支座组成，起升大绳在水平导向轮装置6上部滚动，对起升大绳起垂直方向导向。水平导向轮装置6装在大绳导向装置的内侧，通过对起升大绳水平方向和垂直方向的导向限制，减轻起升大绳对漏磁检测部件1导向套的磨损。通过水平导向轮装置6的水平导向轮与起升大绳之间的相对滚动，降低小车行走过程中的阻力。通过导向轮间距调节装置5实现导向轮4的间距可调，以适应不同直径起升大绳的检测需求。导向轮4间距比起升大绳公称直径大5mm。

小车底板3上安装有小车推架7，小车底板3的底部装有4个行走轮8，行走轮8上装有电机12和动力传动装置13，电机12通过动力传动装置13给行走轮8提供动力，小车底板3上还装有电源10，用于对漏磁检测部件1供电。通过小车推架7实现小车行走方向的调整或小车位置的移动。电机12、动力传动装置13及行走轮8依次连接，行走轮8带动小车行走。电源10给电机12提供强电，给漏磁检测部件1提供弱电。操作面板9通过信号盒11控制行走轮8的行走启动、行走停止、转向、后退及行走速度控制等。漏磁检测部件1、信号盒11、操作面板9依次通过信号线连接，操作面板9实时显示起升大绳的漏磁信号曲线，遇到超过门限值的缺陷信号时，发出报警提示音，并命令小车停止运动，进行小车后退复检操作。检测完成后操作面板9自动生成报告，可在进行修改操作后连网打印报告。

漏磁检测部件1是漏磁检测的核心部件，由励磁线圈101、漏磁传感器、导向套104及行程传感器105等组成。励磁线圈101用于给起升大绳施加磁场。漏磁传感器由局部缺陷漏磁传感器102和截面积变化传感器103组成，用于检测断丝、压扁变形、锈蚀磨损等缺陷，并将缺陷信号传输至信号盒11，最终在操作面板9上显示。沿着起升大绳轴向方向布置两列局部缺陷漏磁传感器102和一列截面积变化传感器103，截面积变化传感器103可以布置在两列局部缺陷漏磁传感器102的中间，另外，局部缺陷漏磁传感器102和截面积变化传感器103的轴向位置可以重合，也可以不重合，但是两列局部缺陷漏磁传感器102的轴向位置不能重合，只能沿轴向前后摆放，每列局部缺陷漏磁传感器102由2个以上探头组成，做到截面信号全覆盖。两列局部缺陷漏磁传感器102都检测到异常信号后将在操作面板上进行信号比对，当异常信号幅值都超过门限值后，操作面板9将报警停车。通过两列局部缺陷漏磁传感器102同时检测，确保异常信号能够准确识别，降低误判的可能性。

导向套104用于保护励磁线圈101和传感器，对起升大绳运动方向导向，避免起升大绳跑偏，消除对励磁线圈101和传感器的磨损。导向套104材质为尼龙，导向套104内径比起升大绳公称直径大5mm。行程传感器105用于记录漏磁检测部件1在起升大绳上的相对运动位移，实现缺陷信号与实际位置一一对应。

一种钻机起升大绳检测装置及检测方法，所述检测方法步骤如下：

步骤S01，检测作业开始，做好准备工作。

步骤S02，将起升大绳直线摆放在水平地面上，便于检测小车行走。根据钢丝绳直径分别调整漏磁检测部件1的进口侧和出口侧的导向轮4间距，根据经验，导向轮4间距比起升大绳公称直径大5mm。导向轮间距调节装置5具有一定高度，可将起升大绳托起，在垂直方向上尽可能降低起升大绳弯曲度。

步骤S03，操作面板9开机，检查电源10电量，电量不足需及时充电。根据经验值设置行走速度参数，检查小车行走启动、行走停止、转向、后退及行走速度控制等是否正常。在操作面板9上输入起升大绳资料信息，设置漏磁检测信号门限值。

步骤S04，将与待检起升大绳规格相同的样绳穿过漏磁检测部件1，对样绳进行检测，查看样绳缺陷信号幅度值是否异常，如无异常，则可开展下一步检测工作。如有异常，需查找原因，使缺陷信号幅度值恢复至正常。

步骤S05，将待检钢丝绳的一端放置在漏磁检测部件1中，调整小车位置，使行走方向与起升大绳轴线平行。点击操作面板9上的行走按钮，使小车前进，在前进过程中需注意小车运动速度是否均匀，有无卡阻。如有卡阻，应停机检查，查明原因并消除。

步骤S06，实时监控操作面板9上的漏磁信号曲线，异常信号幅值超过门限值后将报警停车，此时可查看缺陷并做标记。如有必要，可进行小车后退复检操作，进一步确认缺陷严重程度和位置。

步骤S07，检测完成后系统自动生成报告，通过操作面板9查看并修改报告，确认无误后可连网打印报告。

步骤S08，结束作业后断电，拔掉电缆，从漏磁检测部件1中取出起升大绳，做好现场清理工作。

本发明通过设置了一个专业的监测对大绳进行检测，替代了以前的人工检测，提高了小车的行进速度的稳定性，同时在小车上增设了大绳导向装置、水平导向轮装置、漏磁检测仪器内部的导向套等多重导向及支撑作用，解决了大绳在检测过程中因自身重力原因而导致大绳不顺直影响检测结果的问题，防止起升大绳跑偏，提高检测的准确率。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种钻机起升大绳检测装置，其特征在于：包括漏磁检测部件、部件支架、小车底板、大绳导向装置、水平导向轮装置、操作面板；漏磁检测部件通过部件支架固定在小车底板上；

大绳导向装置由导向轮、导向轮间距调节装置组成；导向轮底部有伸出的轴，导向轮可沿轴自转，导向轮间距调节装置上侧和右侧面开有长圆形槽孔，导向轮的轴伸入上侧的槽孔，固定螺栓通过右侧的槽孔连接在导向轮的轴上，每个导向轮间距调节装置上安装两个导向轮；大绳导向装置安装在漏磁检测部件的前后两端；

水平导向轮装置由可自转的水平导向轮和支座组成，并通过支座装在导向轮间距调节装置的内侧的小车底板上；

漏磁检测部件与信号盒、操作面板通过导线连接，信号盒记录漏磁检测部件检测到的大绳的各种参数并显示在操作面板上。

2.根据权利要求1所述的一种钻机起升大绳检测装置，其特征在于：漏磁检测部件由励磁线圈、漏磁传感器、导向套及行程传感器；励磁线圈套装在导向套外圈的两端，导线套中间装有漏磁传感器，漏磁传感器由局部缺陷漏磁传感器和截面积变化传感器组成，截面积变化传感器套装在导向套中间，两个局部缺陷漏磁传感器分别在截面积变化传感器两侧并套装在导向套上，导向套端部装有导向套。

3.根据权利要求1所述的一种钻机起升大绳检测装置，其特征在于：小车底板上安装有小车推架，小车底板的底部装有4个行走轮，行走轮上装有电机和动力传动装置，电机通过动力传动装置给行走轮提供动力，小车底板上还装有电源，用于对漏磁检测部件供电。

4.一种利用上述任意一项权利要求所述的钻机起升大绳检测装置的进行检测方法，其特征在于，所述检测方法步骤如下：

（1）将起升大绳直线摆放在水平地面上，根据大绳直径调整导向轮间距，导向轮间距比钢丝绳直径大5mm；

（2）操作面板开机，设置行走速度参数，检查小车是否正常；在操作面板上输入起升大绳资料信息，设置漏磁检测信号门限值；

（3）将与待检起升大绳规格相同的样绳穿过漏磁检测部件，对样绳进行检测，查看样绳缺陷信号幅度值是否异常，如无异常，则可开展下一步检测工作；如有异常，检查装置至正常；

（4）将待检钢丝绳穿过两个导向轮之间后，再穿过漏磁检测部件的导向套，调整小车位置，使行走方向与起升大绳轴线平行；点击操作面板使小车前进；

（5）实时监控操作面板上的漏磁信号曲线，异常信号幅值超过门限值后将报警停车；

（6）检测完成后系统自动生成报告，通过操作面板查看并修改报告，确认无误后打印报告。

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