CN111425155B - 动力钳控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种动力钳控制方法及系统，涉及动力钳控制领域。旨在改善现有的动力钳无法实时判断对缺位置的问题。动力钳控制方法用于对动力钳控制系统进行控制，动力钳控制系统包括动力钳，方法包括以下步骤：获取动力钳的转速；依据动力钳的转速，输出动力钳的理论对缺位置和实际对缺位置。动力钳控制系统包括控制器。在上扣和卸扣进程中，通过测量动力轴的转动信息，能够计算得到动力钳的转角，进而可以推算出动力钳的理论对缺位置；在对缺进程中，通过动力轴的转动信息，获得动力钳的转速和转角，直到动力钳对缺完成后，可以得到动力钳的实际对缺位置，实时得到动力钳的对缺位置，提高对缺效率。

Description

动力钳控制方法及系统

技术领域

本发明涉及动力钳控制领域，具体而言，涉及一种动力钳控制方法及系统。

背景技术

修井时，油管和钻杆需要上卸扣，目前油田使用的都是开口式动力钳，在完成上扣或者卸扣时，需要进行反向旋转进行对缺，对好缺口后，动力钳才能从管柱中退出进行下一步的操作。相关技术中的，动力钳对缺的时候需要先快速转一圈，让液压钳颚板回退，然后再换成低档，缓慢倒转，检测对缺位置。

上述对缺方式存在以下的缺点：无法实时检测对缺位置，在动力钳减速停止后，无法准确判断缺口的具体位置，在油管尺寸较大时，经常会出现卡油管的现象。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种动力钳控制方法，其能够改善现有的动力钳无法实时判断对缺位置的问题。

本发明的目的还包括，提供了一种动力钳控制系统，其能够改善现有的动力钳无法实时判断对缺位置的问题。

本发明的实施例可以这样实现：

本发明的实施例提供的一种动力钳控制方法，用于对动力钳控制系统进行控制，动力钳控制系统包括动力钳，动力钳控制方法包括以下步骤：

获取动力钳的转速；

依据动力钳的转速，输出动力钳的理论对缺位置和实际对缺位置。

可选地：

获取动力钳的转速的步骤包括：

获取动力轴的转动信息，计算得到动力钳的转速，动力轴和动力钳传动连接。

可选地：

依据动力钳的转速，输出动力钳的理论对缺位置和实际对缺位置的步骤包括：

依据理论对缺位置，获得动力钳对缺停止所需要的时间提前量；

实际对缺位置和理论对缺位置之间形成实际误差值；

当实际误差值在预设误差范围内时，油管能退出动力钳；

当实际误差不在预设误差范围内时，调整时间提前量的大小，直到实际误差值落入预设误差范围内。

可选地：

当实际误差值在预设误差范围内时，油管能退出动力钳的步骤包括：

通过实际误差值调整时间提前量的大小，以在动力钳的下一次对缺进程中减小实际误差值。

可选地：动力钳控制方法还包括：

获取动力钳的上扣液压值；

当上扣液压值增大时，累计动力钳的旋转圈数，直到动力钳停止上扣进程。

可选地：

当上扣液压值增大时，累计动力钳的旋转圈数，直到动力钳停止上扣进程的步骤满足以下条件：

动力钳在上扣进程中的转动角度落入预设角度范围内。

可选地：

预设角度范围为a,0°≤a≤180°。

可选地：动力钳控制方法还包括：

根据动力钳的转速，判断动力钳处于高档或低档。

可选地：

当动力钳的转速在第一预设转速范围内时，动力钳处于高档；

当动力钳的转速在第二预设转速范围内时，动力钳处于低档。

本发明的实施例还提供了一种动力钳控制系统，动力钳控制系统包括控制器；

控制器用于获取动力钳的转速，并依据动力钳的转速，输出动力钳的理论对缺位置和实际对缺位置。

本发明实施例的动力钳控制方法及系统的有益效果包括，例如：

动力钳控制方法，在上扣和卸扣进程中，通过获取动力钳的转速，进而可以推算出动力钳的理论对缺位置；在对缺进程中，同理，通过获得动力钳的转速，直到动力钳对缺完成后，可以推算得到动力钳的实际对缺位置，实时得到动力钳的对缺位置，改善现有的动力钳无法实时判断对缺位置的问题，提高对缺效率。

动力钳控制系统，用于实现上述提供的动力钳控制方法，控制器用于实时获取动力钳的转速，进而能够实时得到动力钳的理论对缺位置和实际对缺位置，提高对缺效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的动力钳控制系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的动力钳主体的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的动力钳旋转液压控制系统的示意图。

图标：001-动力钳控制系统；100-动力钳主体；110-编码器；120-换挡油缸；130-控制器；200-动力钳旋转液压控制系统；210-液压马达；220-溢流阀；230-压力传感器；240-电磁阀；250-三位四通阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

现有技术中，动力钳对缺时，先快速转一圈，让液压钳颚板回退，然后再换成低档，缓慢倒转，检测到对缺位置后停止，该种方式无法准确地判断对缺的位置，在油管尺寸较大时，易出现卡油管的问题，工作效率低。同时依靠接近开关判断对缺位置，接近开关都有一定的截面，正转和反转存在一定的误差；动力钳是采用液压控制，环境温度和控制系统响应时间对动力钳的停止位置有影响。本实施例提供的动力钳的控制方法及系统能够改善该技术问题。

下面结合图1至图3对本实施例提供的动力钳控制方法进行详细描述。

请参照图1，本实施例提供了一种动力钳控制系统001，动力钳控制系统001包括控制器130；控制器130用于获取动力钳的转速，并依据动力钳的转速，输出动力钳的理论对缺位置和实际对缺位置。在上卸扣进程中，通过动力钳的转速，结合动力钳的转动时间，可以计算得到理论对缺位置。在对缺进程中，通过动力钳的转速，结合动力钳的转动时间，可以计算得到实际对缺位置。因此，通过获取动力钳的转速，可以实时地获得动力钳的对缺位置，提高对缺效率。

可选地，请参照图1，动力钳控制系统001还包括编码器110；编码器110用于获取动力轴的转动信息；控制器130通过获取动力轴的转动信息，计算获得动力钳的转速，动力轴和动力钳传动连接；控制器130还通过动力钳的转速，计算获得并输出动力钳的理论对缺位置和实际对缺位置。

编码器110(encoder)是将信号(如比特流)或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器110把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照工作原理编码器110可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。本实施例中，采用的编码器110是增量式编码器，在其他实施例中，也可以采用绝对式编码器。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

具体地，请参照图2，编码器110设置在动力钳主体100上，编码器110读取动力轴的转动信息并发送给控制器130，转动信息如角位移；控制器130接收转动信息后通过齿轮传动比折算为动力钳的转速，然后结合动力钳转动的时间，可以得到理论对缺位置；控制器130控制动力钳对缺转动，动力钳转动到位后，通过编码器110读取的动力轴的转动信息，可以计算得到动力钳的实际对缺位置。即通过编码器110能够实时检测动力轴的转动信息，进而能够实时计算得到动力钳的对缺位置。通过编码器110控制检测动力钳的对缺位置和转速。

可选地，请参照图1动力钳控制系统001还动力钳旋转液压控制系统200，用于驱动动力钳转动，以实现上扣和卸扣。动力钳旋转液压控制系统200包括压力传感器230，压力传感器230用于测量动力钳上扣进程中上扣液压油路中的压力。压力传感器230测量上扣液压值并传送给控制器130，当控制器130接收到的上扣液压值增大时，控制器130控制编码器110开始累计动力钳的上扣圈数，直到上扣进程结束，由控制器130输出最终的上扣圈数。实现智能计算上扣圈数。

请参照图3，动力钳旋转液压控制系统200还包括控制阀、液压马达210和溢流阀220。其中，控制阀采用三位四通阀250和电磁阀240，电磁阀240用于控制三位四通阀250的换向，从三位四通阀250分别引出上扣液压油路和卸扣液压油路，上扣液压油路和卸扣液压油路分别向液压马达210供油，压力传感器230设置在上扣液压油路上，溢流阀220与回油路并联，用于防止上扣液压油路和卸扣液压油路油压过大。具体地，参照图2，液压马达210设置在动力钳主体100上。

具体地，请参照图3，当电磁阀240处于左位(图3中示意的DT1)，三位四通阀250的A口供油，也就是向上扣液压油路供油，压力传感器230测量上扣液压油路的压力，即是动力钳咬合油管的压力，当压力传感器230的压力值增大时，说明已经咬合油管，控制器130接收到压力传感器230压力值增大的信息后，开始计数上扣圈数。当电磁阀240处于右位(图3中的DT2)，三位四通阀250的B口供油，也就是向卸扣液压油路供油，压力传感器230此时的压力较小，基本上无变化。

动力钳分为高低档，通过高低档的切换实现动力扭矩和转速的控制。目前主要是通过油缸或者气缸进行高低档的切换。现有技术中存在换挡换不上的情况，高低档的转换通过换挡油缸120控制动力钳实现换挡，控制器130接收编码器110获得的动力钳的转速，通过动力钳转速的高低判断动力钳处于高档，还是低档，以判断是否换挡成功，实现智能判断高低档。通过动力钳的旋转速度的大小进行判断，更加精确。智能判断换挡情况。

根据动力钳控制系统001，实现动力钳控制方法，具体的方法为：

动力钳控制方法，用于对动力钳控制系统001进行控制，动力钳控制系统001包括动力钳，方法包括以下步骤：获取动力钳的转速；依据动力钳的转速，输出动力钳的理论对缺位置和实际对缺位置。

可选地，获取动力钳的转速的步骤包括：获取动力轴的转动信息，计算得到动力钳的转速，动力轴和动力钳传动连接。

动力轴和动力钳之间通过齿轮组实现传动连接，获取动力轴的转动信息后，根据动力轴和动力钳之间的齿轮传动比即可计算得到动力钳的转速。在动力钳上扣或卸扣进程中，结合动力钳的转速和动力钳起始到停止的时间，即可得到动力钳的总转动角度，从而可以计算得到动力钳理论对缺位置。在对缺过程中，动力钳反向转动，直到停止，通过获取动力轴的转动信息，即可获得动力钳对缺进程中实际的转动角度，进而得到动力钳的实际对缺位置。承上述，在动力钳工作的全过程中，通过获得动力钳的转动速度，即可计算得到对缺位置，相比现有技术中，在动力钳对缺过程中检测对缺位置更加精确，提高效率。

可选地：依据动力钳的转速，输出动力钳的理论对缺位置和实际对缺位置的步骤包括：

依据理论对缺位置，获得动力钳对缺停止所需要的时间提前量；实际对缺位置和理论对缺位置之间形成实际误差值；

当实际误差值在预设误差范围内时，油管能退出动力钳；当实际误差不在预设误差范围内时，调整时间提前量的大小，直到实际误差值落入预设误差范围内。

控制器130通过控制动力钳的液压控制系统，实现对动力钳转动的控制。在确定了理论对缺位置后，控制器130可以计算得到动力钳对缺的时间提前量，即在驱动动力钳作对缺运动一段时间后，停止驱动，此时动力钳在惯性作用下继续转动时间提前量的时间段后停止，此时通过动力钳的转速依然可以计算得到动力钳的实际对缺位置。

预设误差范围是根据油管的直径和动力钳的钳口进行设计的，在预设误差范围内，油管可以卡入钳口或退出钳口。

当实际对缺位置和理论对缺位置之间形成的实际误差值在预设误差范围内，则油管可以顺利退出或卡入动力钳钳口。预设误差范围大于等于零。同时，还可以记录此次实际误差值，通过实际误差值调整时间提前量的大小，以在动力钳的下一次对缺进程中减小实际误差值。比如，当实际对缺位置未达到理论对缺位置，可以减小时间提前量，从而使得动力钳能够更加接近理论对缺位置；当实际对缺位置超过理论对缺位置，则可以增大时间提前量，避免动力钳再超过理论对缺位置。

本实施例对缺采用智能控制，实时检测对缺位置，根据环境变化实时修订停止时间。采用闭环控制，停止后，计算缺口开口大小，智能判断油管是否能正常进出。对缺效率高，对缺更准确，自动修正，不受油温影响。实现对缺位置反馈及修正。

可选地：获取动力钳的上扣液压值；当上扣液压值增大时，累计动力钳的旋转圈数，直到动力钳停止上扣进程。

进一步地，通过测量动力钳上扣进程中上扣液压油路中的压力，得到上扣液压值。通过获取动力轴的转动信息，累计计算动力钳的旋转圈数。

当上扣液压值升高时，说明液压钳已经咬住油管，开始计算上扣，当上扣停止时，计算出上扣的总圈，两者相差为上扣的实际圈数。通过编码器110，准确计算上扣圈数。相比现有技术中通过接近开关纪录上扣圈数，存在较大的误差，最大可以超过一圈，本实施例提供的上扣圈数测量的方式更加准确。

可选地：当上扣液压值增大时，累计动力钳的旋转圈数，直到动力钳停止上扣进程的步骤满足以下条件：动力钳在上扣进程中的转动角度落入预设角度范围内。

即在动力钳的上扣进程中，当动力钳转动预设角度，且上扣液压值增大时，说明动力钳无故障，并且已经咬合油管，此时开始计算上扣圈数，更加精确。

当动力钳在上扣进程中的转动角度不在预设角度范围，且上扣液压值增大时，作出故障判断，动力钳的旋转圈数不累计。上扣液压值增大，但是动力钳还未转动预设角度，说明动力钳的钳牙在其他作用力下已经开始工作，则动力钳可能存在故障，此时可以停止动力钳，以作出检查无误后，再继续上扣进程。又或者，在动力钳在上扣进程中已经转动预设角度，但是上扣液压值为0或者是未增加，则说明动力钳的钳牙有故障，无法实现上扣。相比通过接近开关纪录上扣圈数，存在较大的误差，最大可以超过一圈的方式，本实施例提供的圈数计数方式更加精确。

可选地：预设角度范围为a,0°≤a≤180°。动力钳开始上扣时，在前180°旋转时，当上扣压力升高时，说明动力钳已经咬住油管，开始计算上扣圈数。具体地，a可以为0°-90°，0°-180°。

可选地：根据动力钳的转速，判断动力钳处于高档或低档。动力钳的转速根据动力轴的转动信息计算得到。

当动力钳的转速在第一预设转速范围内时，动力钳处于高档；当动力钳的转速在第二预设转速范围内时，动力钳处于低档。

综上所述，本发明实施例提供了一种动力钳控制方法及系统，至少具有以下优点；

通过测量动力轴的转动信息，得到动力钳的转速，进而可以得到动力钳的理论对缺位置和实际对缺位置，以通过控制器130智能地实现对缺。

同时通过动力钳的转速，还可以智能地判断高低档的换挡是否成功。

通过在动力钳旋转液压控制系统200的上扣液压油路上设置压力传感器230，通过测量上扣液压值增大，计数上扣圈数，更加精确。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种动力钳控制方法，用于对动力钳控制系统进行控制，所述动力钳控制系统包括动力钳，其特征在于，所述动力钳控制方法包括以下步骤：

获取所述动力钳的转速；

依据所述动力钳的转速，输出所述动力钳的理论对缺位置和实际对缺位置；

其中，所述依据所述动力钳的转速，输出所述动力钳的理论对缺位置和实际对缺位置的步骤包括：

依据所述理论对缺位置，获得所述动力钳对缺停止所需要的时间提前量；

所述实际对缺位置和所述理论对缺位置之间形成实际误差值；

当所述实际误差值在预设误差范围内时，油管能退出所述动力钳；

当实际误差值不在预设误差范围内时，调整所述时间提前量的大小，直到所述实际误差值落入所述预设误差范围内。

2.根据权利要求1所述的动力钳控制方法，其特征在于：

所述获取所述动力钳的转速的步骤包括：

获取动力轴的转动信息，计算得到所述动力钳的转速，所述动力轴和所述动力钳传动连接。

3.根据权利要求1所述的动力钳控制方法，其特征在于：

所述当所述实际误差值在预设误差范围内时，油管能退出所述动力钳的步骤包括：

通过所述实际误差值调整所述时间提前量的大小，以在所述动力钳的下一次对缺进程中减小所述实际误差值。

4.根据权利要求1-3任一项所述的动力钳控制方法，其特征在于：动力钳控制方法还包括：

获取所述动力钳的上扣液压值；

当所述上扣液压值增大时，累计所述动力钳的旋转圈数，直到所述动力钳停止上扣进程。

5.根据权利要求4所述的动力钳控制方法，其特征在于：

所述当所述上扣液压值增大时，累计所述动力钳的旋转圈数，直到所述动力钳停止上扣进程的步骤满足以下条件：

所述动力钳在上扣进程中的转动角度落入预设角度范围内。

6.根据权利要求5所述的动力钳控制方法，其特征在于：

所述预设角度范围为a,0°≤a≤180°。

7.根据权利要求1-3任一项所述的动力钳控制方法，其特征在于：所述动力钳控制方法还包括：

根据所述动力钳的转速，判断所述动力钳处于高档或低档。

8.根据权利要求7所述的动力钳控制方法，其特征在于：

当所述动力钳的转速在第一预设转速范围内时，所述动力钳处于高档；

当所述动力钳的转速在第二预设转速范围内时，所述动力钳处于低档。

9.一种动力钳控制系统，其特征在于：

所述动力钳控制系统包括控制器；

所述控制器用于获取所述动力钳的转速，并依据所述动力钳的转速，输出所述动力钳的理论对缺位置和实际对缺位置；

其中，所述依据所述动力钳的转速，输出所述动力钳的理论对缺位置和实际对缺位置的步骤包括：

所述控制器还用于依据所述理论对缺位置，获得所述动力钳对缺停止所需要的时间提前量；

所述实际对缺位置和所述理论对缺位置之间形成实际误差值；

当所述实际误差值在预设误差范围内时，油管能退出所述动力钳；

当实际误差值不在预设误差范围内时，调整所述时间提前量的大小，直到所述实际误差值落入所述预设误差范围内。

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